CN106122213A - 一种两级推压铆钉 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种铆钉，包括自内向外依次同轴套装的芯杆、钉内套和钉外套；所述芯杆设有第一渐细段和杆段；所述钉内套设有第二渐细段和内套杆段，所述钉内套内还沿轴设有内套通孔，所述内套通孔依次包括内套细孔段、与所述芯杆的第一渐细段配合的内套渐细孔段、和与所述芯杆杆段的位于所述钉内套内的部分配合的内套直孔段；所述钉外套设有外套头部和外套杆段，所述钉外套内还沿轴设有外套通孔，所述外套通孔依次包括外套细孔段、与所述钉内套的第二渐细段配合的外套渐细孔段、和与所述钉内套内套杆段的位于所述钉外套内的部分配合的外套直孔段。本发明创造为能够节约资源，并在安装盲端获得足够的膨胀直径。

Description

一种两级推压铆钉

技术领域

本发明创造属于紧固件设计加工技术领域，尤其涉及一种能够经两级推压进行紧固的铆钉。

背景技术

在航空航天等高端装备在结构方面一般都设计的较为紧凑，这些设计紧凑的结构件连接安装空间都较为狭小，普通螺栓螺母类紧固件由于其需要进行双面安装，不能胜任这些场合的安装要求。因此，在这些狭小的空间处，一般都选用单面安装的紧固件，如抽芯铆钉和推压式铆钉。抽芯铆钉在安装后，都会将断掉的芯杆扔掉，造成金属资源浪费。推压式铆钉的安装不会有扔掉芯杆造成金属资源浪费的情况。但在一些情况中，会对铆接后铆钉盲端的膨胀直径做最小值要求，很多情况下，推压式铆钉在盲端的膨胀直径上是不足够的，这限制了推压式铆钉的应用。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种两级推压铆钉，能够节约资源，并在安装盲端获得足够的膨胀直径。

本发明创造提供的铆钉，包括自内向外依次同轴套装的芯杆、钉内套和钉外套；所述芯杆设有第一渐细段和杆段；所述钉内套设有第二渐细段和内套杆段，所述钉内套内还沿轴设有内套通孔，所述内套通孔自第二渐细段所在的一端起依次包括内套细孔段、与所述芯杆的第一渐细段配合的内套渐细孔段、和与所述芯杆杆段的位于所述钉内套内的部分配合的内套直孔段；所述钉外套设有外套头部和外套杆段，所述钉外套内还沿轴设有外套通孔，所述外套通孔自外套头部所在的一端起依次包括外套细孔段、与所述钉内套的第二渐细段配合的外套渐细孔段、和与所述钉内套内套杆段的位于所述钉外套内的部分配合的外套直孔段。

其中，第一级推压行程完成后，所述钉内套的内套细孔段所对应的钉内套的套体部分能够部分或全部被发生第一次膨胀的钉外套的外套头部包裹。

其中，所述钉外套的外套杆段还设有外套尾部凸起，所述外套尾部凸起具有能够与待铆接件的铆接部位配合的定位面。进一步，所述外套尾部凸起上还设有第三扳拧机构；所述第三扳拧机构可以根据需要进行设置，例如在所述外套尾部凸起上开设扳拧槽；或者所述第三扳拧机构也可以为设置成具有扳拧平面的外套尾部凸起本身，例如，将所述外套尾部凸起外形设置为六方柱状或四方柱状等、或者在所述外套尾部凸起上自外表面向内对称开设具有平面的凹槽。

其中，所述钉内套的内套杆段还设有内套尾部凸起，所述内套尾部凸起上还设有第二扳拧机构；所述第二扳拧机构可以根据需要进行设置，例如在所述内套尾部凸起上开设扳拧槽；或者所述第二扳拧机构也可以为设置成具有扳拧平面的内套尾部凸起本身，例如，将所述内套尾部凸起外形设置为六方柱状或四方柱状等、或者在所述内套尾部凸起上自外表面向内对称开设具有平面的凹槽。

其中，所述外套尾部凸起和内套尾部凸起上还对应设有能够相互嵌合的嵌合面，所述外套尾部凸起和内套尾部凸起的嵌合面能够在第一级推压行程完成后相互匹配嵌合。

其中，所述芯杆的杆段尾部还设有第一扳拧机构；所述第一扳拧机构可以根据需要进行设置，例如在杆段尾部端面上沿轴向内开设推压槽，所述推压槽可以呈四方柱状或六方柱状等形状。

其中，所述钉内套的内套细孔段和钉外套的外套细孔段可以各自独立地呈等径柱状、或呈自内部向端部的渐细锥状。

其中，所述钉外套的外套头部可以呈弹头状，也可以呈外径相等的柱状，或者根据需要设计的其他形状。

其中，所述芯杆的长度小于第二级推压行程完成后的所述钉内套的内套通孔的长度。

其中，所述芯杆、钉内套和钉外套之间能够相互接触的部分还施加有润滑。

其中，铆钉的相关设计尺寸与材料属性之间同时满足下述(1)-(4)的关系式组：

$\frac{\left(D\right|d_2\left)\right(\begin{array}{cc}D& d_2\end{array})}{2(D-b_1)(d_2-b_1)}>1---\left(1\right)$

$\frac{(d_2+b_2)(d_2-b_2){\mathrm{\σ}}_2}{2(D-b_1)(d_2-b_1){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(2\right)$

$\frac{(d_2+d_0)(d_2-d_0){\mathrm{\σ}}_2}{2(D-b_1)(d_2-b_1){\mathrm{\σ}}_1+2(d_2-b_2)(d_3-b_2){\mathrm{\σ}}_2}>1---\left(3\right)$

$\frac{{d_3}^2{\mathrm{\σ}}_3}{2(D-b_1)(d_2-b_1){\mathrm{\σ}}_1+2(d_2-b_2)(d_3-b_2){\mathrm{\σ}}_2}>1---\left(4\right)$

其中，D-钉外套3的外套杆段32的外径；

b₁-钉外套3的外套细孔段301的最小直径；

σ₁-钉外套3材料的屈服强度；

d₂-钉内套2的内套杆段22的外径；

b₂-钉内套2的内套细孔段201的最小直径；

σ₂-钉内套2材料的屈服强度；

d₃-芯杆1的杆段12的外径；

σ₃-芯杆1材料的屈服强度。

本发明创造具有以下几个方面的优势：(1)结构设计简单精巧、只有三个分件，生产、组装方便；(2)安装后芯杆完全留存于安装孔中，不会造成金属资源浪费；(3)经过两级推压膨胀，使得钉套的可膨胀直径大大增加，增强了铆钉的紧固效果，提高了铆接可靠性；(4)芯杆难以脱离钉内套，一方面能够承载剪切力，提高铆接强度，另一方面保证了钉体膨胀部分的稳定性，保证安装后的牢固和稳定效果。

附图说明

图1是本发明创造一种实施方式的整体结构示意图；

图2是图1中芯杆的结构示意图；

图3是图1中钉内套的结构示意图；

图4是图1中钉外套的结构示意图；

图5是图1在安装前的结构示意图；

图6是图5在第一级推压完成后的结构示意图；

图7是图6在第二级推压完成后的结构示意图；

图8是图7中芯杆进一步进入钉内套的结构示意图；

图9是图1中钉内套和钉外套的另一种实施方式在第二级推压完成后的结构示意图；

图10是图1中钉外套的另一种实施方式的结构示意图。

其中，1-芯杆；11-第一渐细段；12-杆段；2-钉内套；20-内套通孔；201-内套细孔段；202-内套渐细孔段；203-内套直孔段；21-第二渐细段；22-内套杆段；23-内套尾部凸起；24-锁紧结构；3-钉外套；30-外套通孔；301-外套细孔段；302-外套渐细孔段；303-外套直孔段；31-外套头部；32-外套杆段；33-外套尾部凸起；331-定位面；4-嵌合面。

具体实施方式

下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明。

本发明创造结构一种实施方案如图1-10所示，包括自内向外依次同轴套装的芯杆1、钉内套2和钉外套3；所述芯杆1设有第一渐细段11和杆段12；所述钉内套2设有第二渐细段21和内套杆段22，所述钉内套2内还沿轴设有内套通孔20，所述内套通孔20自第二渐细段21所在的一端起依次包括内套细孔段201、与所述芯杆1的第一渐细段11配合的内套渐细孔段202、和与所述芯杆1杆段12的位于所述钉内套2内的部分配合的内套直孔段203；所述钉外套3设有外套头部31和外套杆段32，所述钉外套3内还沿轴设有外套通孔30，所述外套通孔30自外套头部31所在的一端起依次包括外套细孔段301、与所述钉内套2的第二渐细段21配合的外套渐细孔段302、和与所述钉内套2内套杆段22的位于所述钉外套3内的部分配合的外套直孔段303。其中，第一级推压行程完成后，所述钉内套2的内套细孔段201所对应的钉内套2的套体部分能够部分或全部被发生第一次膨胀的钉外套3的外套头部31包裹。

本发明创造在安装时，将装配好的铆钉(如图5)插入待铆接件的安装孔中。首先使用工具推动钉内套2，使得钉内套2的第二渐细段21不断挤入钉外套3的外套细孔段301中，其扩张作用使得钉外套3的外套细孔段301对应的外套头部31发生第一次膨胀，直至钉内套2的内套细孔段201所对应的钉内套2的套体部分能够部分或全部被发生第一次膨胀的钉外套3的外套头部31包裹，此过程为铆钉的第一级推压过程，芯杆1与钉内套2沿轴同步运动(如图6)。然后，使用工具推动芯杆1，使得芯杆1的第一渐细段11不断挤入钉内套2的内套细孔段201，其扩张作用使得钉内套2的内套细孔段201所对应的钉内套2的套体部分发生膨胀，同时带动钉外套3的外套头部31发生第二次膨胀，此过程为铆钉的第二级推压过程(如图7)。

其中，所述钉外套3的外套杆段32还设有外套尾部凸起33，所述外套尾部凸起33具有能够与待铆接件的铆接部位配合的定位面331(如图4)，用于在安装前使铆钉在安装孔上的限位。进一步，所述外套尾部凸起33上还设有第三扳拧机构(图未示)，用于使用工具对其进行限位固定；所述第三扳拧机构可以根据需要进行设置，例如在所述外套尾部凸起33上开设扳拧槽；或者所述第三扳拧机构也可以为设置成具有扳拧平面的外套尾部凸起33本身，例如，将所述外套尾部凸起33外形设置为六方柱状或四方柱状等、或者在所述外套尾部凸起33上自外表面向内对称开设具有平面的凹槽。

其中，所述钉内套2的内套杆段22还设有内套尾部凸起23，所述内套尾部凸起23上还设有第二扳拧机构(图未示)，用于使用工具对其进行限位固定；所述第二扳拧机构可以根据需要进行设置，例如在所述内套尾部凸起23上开设扳拧槽；或者所述第二扳拧机构也可以为设置成具有扳拧平面的内套尾部凸起23本身，例如，将所述内套尾部凸起23外形设置为六方柱状或四方柱状等、或者在所述内套尾部凸起23上自外表面向内对称开设具有平面的凹槽。

其中，所述外套尾部凸起33和内套尾部凸起23上还对应设有能够相互嵌合的嵌合面4(如图1、6、9)，所述外套尾部凸起33和内套尾部凸起23的嵌合面4能够在第一级推压行程完成后相互匹配嵌合。

其中，所述芯杆1的杆段12尾部还设有第一扳拧机构(图未示)，用于使用工具对其进行限位固定并对其施加推力；所述第一扳拧机构可以根据需要进行设置，例如在杆段12尾部端面上沿轴向内开设推压槽，所述推压槽可以呈四方柱状或六方柱状等形状。

其中，所述钉内套2的内套细孔段201和钉外套3的外套细孔段301可以各自独立地呈等径柱状(如图3、4)、或呈自内部向端部的渐细锥状(如图10)。

其中，所述钉外套3的外套头部31可以呈弹头状(如图4)，也可以呈外径相等的柱状(如图10)，或者根据需要设计的其他形状。

其中，所述芯杆1的长度小于第二级推压行程完成后的所述钉内套2的内套通孔20的长度，使得两级推压的安装完成后，可以使得芯杆1完全进入钉内套2的内套通孔20内，并使用工具另钉内套2的外边缘挤压变形，形成能够将芯杆1锁入钉内套2内的锁紧结构24(如图8)，使得安装后芯杆1难以脱离，承受剪切力，保证膨胀部分的稳定性，从而提高了铆钉安装的牢固性和可靠性。

其中，所述芯杆1、钉内套2和钉外套3之间能够相互接触的部分还施加有润滑，例如在所述钉内套2的内套通孔20和钉外套3的外套通孔30的内壁上涂覆润滑物。

其中，铆钉的相关设计尺寸与材料属性之间同时满足下述(1)-(4)的关系式组：

$\frac{(D+d_2)(D-d_2)}{2(D-b_1)(d_2-b_1)}>1---\left(1\right)$

$\frac{(d_2+b_2)(d_2-b_2)o_2}{2(D-b_1)(d_2-b_1){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(2\right)$

$\frac{(d_2+d_3)(d_2-d_3){\mathrm{\σ}}_2}{2(D-b_1)(d_2-b_1){\mathrm{\σ}}_1+2(d_2-b_2)(d_3-b_2){\mathrm{\σ}}_2}>1---\left(3\right)$

$\frac{{d_3}^2{\mathrm{\σ}}_3}{2(D-b_1)(d_2-b_1){\mathrm{\σ}}_1+2(d_2-b_2)(d_3-b_2){\mathrm{\σ}}_2}>1---\left(4\right)$

其中，D-钉外套3的外套杆段32的外径；

b₁-钉外套3的外套细孔段301的最小直径；

σ₁-钉外套3材料的屈服强度；

d₂-钉内套2的内套杆段22的外径；

b₂-钉内套2的内套细孔段201的最小直径；

σ₂-钉内套2材料的屈服强度；

d₃-芯杆1的杆段12的外径；

σ₃-芯杆1材料的屈服强度。

铆钉满足上述关系式组的条件下，适当增大d₂有利于第一级推压的膨胀直径的增大，但会增大该次推压铆接变形抗力和降低钉外套3的结构强度。过度增大d₂可能会导致铆接的第一级推压时钉外套3撕裂破断。适当地增大d₃有利于第二级推压的膨胀直径的增大，但会增大该次推压铆接变形抗力和降低钉内套2的结构强度。过度增大d₃可能会导致铆接的第二级推压时钉内套2撕裂破断。适当地增大b₂、b₃可以减小铆接变形抗力，但会降低铆接后抽钉盲端的膨胀直径。若铆钉的设计尺寸不满足上述公式中的任意一个，则会容易导致铆接失败。

根据上述关系式组，本案中实施例1的铆钉各相关尺寸如下：D＝10mm，b₁＝6mm，σ₁＝300MPa，d₂＝8mm，b₂＝3.5mm，σ₂＝620MPa，d₃＝5mm，σ₃＝1030MPa。

根据上述关系式组，本案中实施例2的铆钉各相关尺寸如下：D＝8mm，b₁＝4.8mm，σ₁＝300MPa，d₂＝6.4mm，b₂＝2.8mm，σ₂＝620MPa，d₃＝4mm，σ₃＝1030MPa。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铆钉，包括自内向外依次同轴套装的芯杆、钉内套和钉外套；所述芯杆设有第一渐细段和杆段；所述钉内套设有第二渐细段和内套杆段，所述钉内套内还沿轴设有内套通孔，所述内套通孔自第二渐细段所在的一端起依次包括内套细孔段、与所述芯杆的第一渐细段配合的内套渐细孔段、和与所述芯杆杆段的位于所述钉内套内的部分配合的内套直孔段；所述钉外套设有外套头部和外套杆段，所述钉外套内还沿轴设有外套通孔，所述外套通孔自外套头部所在的一端起依次包括外套细孔段、与所述钉内套的第二渐细段配合的外套渐细孔段、和与所述钉内套内套杆段的位于所述钉外套内的部分配合的外套直孔段。

2.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，第一级推压行程完成后，所述钉内套的内套细孔段所对应的钉内套的套体部分能够部分或全部被发生第一次膨胀的钉外套的外套头部包裹。

3.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉外套的外套杆段还设有外套尾部凸起，所述外套尾部凸起具有能够与待铆接件的铆接部位配合的定位面。

4.根据权利要求3所述的铆钉，其特征在于，所述钉内套的内套杆段还设有内套尾部凸起，所述外套尾部凸起和内套尾部凸起上还对应设有能够相互嵌合的嵌合面，所述外套尾部凸起和内套尾部凸起的嵌合面能够在第一级推压行程完成后相互匹配嵌合。

5.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述芯杆、钉内套和钉外套上各自独立地设有或不设有扳拧机构。

6.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉内套的内套细孔段和钉外套的外套细孔段各自独立地呈等径柱状、或呈自内部向端部的渐细锥状。

7.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉外套的外套头部呈弹头状，或呈外径相等的柱状。

8.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述芯杆的长度小于第二级推压行程完成后的所述钉内套的内套通孔的长度。

9.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述芯杆、钉内套和钉外套之间能够相互接触的部分还施加有润滑。

10.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，铆钉的相关设计尺寸与材料属性之间同时满足下述(1)-(4)的关系式组：

$\begin{array}{c}\left(D+d_2\right)\left(D-d_2\right)\\ 2\left(D-b_1\right)\left(d_2-b_1\right)\end{array}>1---\left(1\right)$

$\frac{\left(d_2|b_2\right)\left(\begin{array}{cc}{d}_2& b_2\end{array}\right){\mathrm{\σ}}_2}{2\left(D-b_1\right)\left(d_2-b_1\right){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(2\right)$

$\frac{\left(d_2+d_3\right)\left(d_2-d_3\right){\mathrm{\σ}}_2}{2\left(D-b_1\right)\left(d_2-b_1\right){\mathrm{\σ}}_1+2\left(d_2-b_2\right)\left(d_3-b_2\right){\mathrm{\σ}}_2}>1---\left(3\right)$

$\frac{{d_3}^2{\mathrm{\σ}}_3}{2\left(D-b_1\right)\left(d_2-b_1\right){\mathrm{\σ}}_1+2\left(d_2-b_2\right)\left(d_3-b_2\right){\mathrm{\σ}}_2}>1---\left(4\right)$

其中，D-钉外套3的外套杆段32的外径；

b₁-钉外套3的外套细孔段301的最小直径；

σ₁-钉外套3材料的屈服强度；

d₂-钉内套2的内套杆段22的外径；

b₂-钉内套2的内套细孔段201的最小直径；

σ₂-钉内套2材料的屈服强度；

d₃-芯杆1的杆段12的外径；

σ₃-芯杆1材料的屈服强度。