CN108412872A - 铆钉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铆钉，包括铆钉本体及能套接在所述铆钉本体上的套件，所述铆钉本体具有依次相连的铆钉头部、抗拉部和钉杆部，所述套件套接在所述钉杆部上，所述钉杆部上间隔设有多个环槽，所述铆钉本体通过所述铆钉头部焊接于母材，被铆接件套设在所述钉杆部上并通过所述套件顶抵于所述抗拉部。本发明的铆钉，可以以直接焊接的方式实现铆钉与母材的连接，相比传统铆钉，其避免了在母材中钻孔的加工步骤；相比传统焊钉，其有效地减少螺母的使用，避免螺母松动等问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械连接结构技术领域，尤其涉及一种铆钉。
背景技术
现有技术当中应用较多的机械连接结构主要包括铆接和焊接。铆接结构中应用的铆钉主要包括开口型抽芯铆钉、闭口型铆钉、环槽铆钉等。在机械强度及振动要求不高的结构中，主要应用开口型抽芯铆钉及闭口型抽芯铆钉，在结构强度要求较高的结构中，主要应用环槽铆钉。在铁路、航空、船舶和建筑等领域，相同规格条件的环槽铆钉的抗拉及抗剪强度要高于普通抽芯铆钉。焊接结构的一种形式是利用焊钉与螺母的配合实现，其中焊钉主要包括储能式焊钉和拉弧式焊钉等。在所述焊接结构中，需使用与焊钉的螺纹配合的相应螺母实现被连接件的固定。
为实现所述铆接结构，一般需要在母材及被连接件相应位置打铆钉孔以穿过所述铆钉，该铆钉孔会严重影响结构整体的密封性能。此外，在一些相对复杂的框架式结构中，铆钉孔的加工十分困难，此时的铆接结构难以实现。同时，铆接结构会在母材外表面形成凸起，影响产品表面平整度及外观。
所述焊接结构则无需在母材表面进行额外的加工步骤，保证连接结构的密封性能，且易于实现、外观简洁美观。但是，所述焊接结构的实现需要额外增加与所述焊钉螺纹对应的螺母，以及用于防松等功能的垫片等零件，产品增重显著。此外，在振动等工况中运用的连接结构，即使提供了用于防松的垫片等零件，或使用了相关工艺步骤防止焊钉与螺母之间连接的松动，在使用一定时间周期后，螺母的松动仍会产生，因此连接结构的可靠性无法保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种铆钉，其可以以直接焊接的方式实现铆钉与母材的连接，相比传统铆钉，其避免了在母材上打铆钉孔的加工步骤；相比传统焊钉，其有效地减少螺母的使用，避免螺母松动等问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供了一种铆钉，包括铆钉本体及能套接在所述铆钉本体上的套件，所述铆钉本体具有依次相连的铆钉头部、抗拉部和钉杆部，所述套件套接在所述钉杆部上，所述钉杆部上间隔设有多个环槽，所述铆钉本体通过所述铆钉头部焊接于母材，被铆接件套设在所述钉杆部上并通过所述套件顶抵于所述抗拉部。
在本发明的实施方式中，所述抗拉部朝向所述铆钉头部的一侧形成有容纳槽，所述容纳槽与所述铆钉头部相邻设置。
在本发明的实施方式中，所述容纳槽的外径为d1，所述钉杆部的外径为d，则有d1:d＝1.1～2.5:1。
在本发明的实施方式中，所述抗拉部的外径为d2，所述钉杆部的外径为d，则有d2:d＝1.2～3:1。
在本发明的实施方式中，所述铆钉头部具有锥形顶端，所述锥形顶端的锥角为100°～160°。
在本发明的实施方式中，所述环槽为锥形开口环槽。
在本发明的实施方式中，所述环槽的开口角度为45°～90°。
在本发明的实施方式中，两两相邻的所述环槽之间的间隔为z1，所述环槽的宽度为z，则有z1:z＝1～1.5:1。
在本发明的实施方式中，所述铆钉头部、所述抗拉部和所述钉杆部一体成型。
在本发明的实施方式中，所述铆钉本体的材料为碳钢、不锈钢或铝。
在本发明的实施方式中，所述钉杆部与所述抗拉部之间形成有光杆部。
在本发明的实施方式中，在所述铆钉焊接于所述母材的状态下，所述铆钉头部熔化并填充在所述容纳槽内，且所述抗拉部与所述母材抵接。
在本发明的实施方式中，在所述被铆接件通过所述套件抵接于所述抗拉部的状态下，所述钉杆部能通过所述环槽自所述套件的端部折断。
在本发明的实施方式中，所述环槽的宽度为0.2mm～2mm。
在本发明的实施方式中，所述容纳槽的深度为0.2mm～2mm。
在本发明的实施方式中，所述钉杆部的长度为10mm～150mm。
在本发明的实施方式中，所述钉杆部的外径为2mm～20mm。
在本发明的实施方式中，所述光杆部的长度小于10mm。
本发明的铆钉的特点及优点是：使用根据本发明的铆钉进行连接时，铆钉直接焊接在母材表面，无需在母材表面进行打孔，其工艺简单、操作简便、表面美观，同时，连接过程无需额外增加螺母、垫片等其他零件，连接可靠，结构减重显著，另外根据被铆接件的厚度，钉杆部可以在与配套的套件平齐的任一环槽位置处断裂，连接结构成型光滑平整，适用于对表面成型要求较高的相关领域的结构中，如航空航天领域、军工领域、轨道交通等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的铆钉的铆钉本体的立体图。
图2为本发明的铆钉的铆钉本体的剖面图。
图3为图2的A部放大图。
图4为本发明的铆钉的铆钉头部熔化焊接于母材后的剖面图。
图5为本发明的铆钉将被铆接件连接于母材的结构示意图。
附图标号说明：1、铆钉本体；11、铆钉头部；111、锥形顶端；12、抗拉部；121、容纳槽；13、钉杆部；131、环槽；14、光杆部；15、熔化焊接区域；2、套件；3、母材；4、被铆接件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明提供了一种铆钉，其包括铆钉本体1及能套接在所述铆钉本体1上的套件2，所述铆钉本体1具有依次相连的铆钉头部11、抗拉部12和钉杆部13，所述套件2套接在所述钉杆部13上，所述钉杆部13上间隔设有多个环槽131，所述铆钉本体1通过所述铆钉头部11焊接于母材3，被铆接件4套设在所述钉杆部13上并通过所述套件2顶抵于所述抗拉部12。
具体是，在本发明中，铆钉本体1的铆钉头部11、抗拉部12和钉杆部13可一体成型，且铆钉本体1的材料可为碳钢、不锈钢或铝。在本发明的实施例中，铆钉头部11、抗拉部12和钉杆部13同轴设置。
请配合参阅图2和图3所示，铆钉本体1的铆钉头部11具有锥形顶端111，锥形顶端111的锥角α为100°～160°，优选地，锥形顶端111的锥角α为125°～145°。铆钉可通过铆钉头部11焊接于母材3，也即，通过拉弧焊机将铆钉头部11熔化并焊接于母材3的表面，从而不需要在母材3上开孔即可达到将铆钉固定于母材3的目的。
抗拉部12大体呈具有一定厚度的板体，在本实施例中，抗拉部12为圆柱形，其与铆钉头部11相邻，抗拉部12朝向铆钉头部11的一侧面设有容纳槽121，容纳槽121与铆钉头部11相邻设置。当铆钉焊接于母材3上时，铆钉头部11的锥形顶端111在高温下熔化，并流入容纳槽121且充满整个容纳槽121，从而在抗拉部12的表面形成完整的平面，方便且牢固地与母材3连接。
钉杆部13连接在抗拉部12的另一侧面，其具有间隔设置的多个环槽131，两两相邻的环槽131之间形成有环齿，在本发明中，环槽131为锥形开口环槽，环槽131的开口角度β为45°～90°，优选地，环槽131的开口角度β为70°～80°；另外，两两相连的环槽131之间的间隔为z1，环槽131的宽度为z，则满足z1:z＝1～1.5:1。多个环槽131作为铆接时的断口，便于在任一环槽131位置处切断钉杆部13。多个环槽131还增加了套件2与钉杆部13间的接触摩擦力，使得套件2有效地夹持钉杆部13，进而实现可靠且有效地连接。在本发明的一个实施例中，在钉杆部13与抗拉部12之间形成有光杆部14，在本实施例中，光杆部14的长度L3小于10mm。
进一步的，在本实施例中，容纳槽121的外径为d1，钉杆部13的外径(也即铆钉头部的外径)为d，则满足d1:d＝1.1～2.5:1，优选的，d1:d＝2:1，这样熔化于容纳槽121中的铆钉头部11能够填充容纳槽121的空间，并与母材3结合紧实，使铆钉与母材3连接稳固。
另外，在本实施例中，抗拉部12的外径为d2，钉杆部13的外径为d，则满足d2:d＝1.2～3:1。
套件2大体呈圆环形，其用于将被铆接件4连接在铆钉上，从而实现被铆接件4与母材3的连接，套件2可防止被铆接件4从铆钉上脱落。在本发明中，铆钉通过铆钉头部11焊接于母材3，被铆接件4套设在钉杆部13上并通过套件2顶抵于抗拉部12。铆钉焊接于母材3时，铆钉头部11熔化于容纳槽121内，且抗拉部12与母材3抵接；在被铆接件4通过套件2抵接于抗拉部12的状态下，钉杆部13通过环槽131自套件2的端部折断。
通过本发明的铆钉将被铆接件4连接于母材3上的具体过程如下：
首先，利用拉弧焊机将铆钉本体1焊接在母材3的表面，在本发明中，母材3可为板材或方管，其采用可以焊接的材料制成。如图4所示，铆钉头部11通过拉弧焊机焊接后，熔化并填充于容纳槽121中，并形成熔化焊接区域15。熔化焊接区域15的表面恰好与抗拉部12的表面平齐，从而使得抗拉部12的容纳槽121被完全填充，并与母材3的表面贴合，实现固定连接。在本实施例中，熔化焊接区域15的外径d3大于铆钉头部11的外径d，且略小于容纳槽121的外径d1。
之后，从钉杆部13的自由端依次套上被铆接件4和套件2。在本发明中，被铆接件4的材料可以与铆钉本体1及母材3的材质相同或不同。铆接前，套件2与钉杆部13为间隙配合。铆接时，钉杆部13与拉铆枪相连，在拉铆枪的单向拉力作用下，套件2被挤压变形并嵌合到钉杆部13的多个环槽131内，使得套件2与钉杆部13形成咬合，产生永久性紧固力。钉杆部13上的套件2与拉铆枪结合处的环槽131在拉力作用下产生颈缩变形直到断裂，断开位置与套件2的端部平齐，完成铆接，如图5所示。铆接过程只需5～6秒，操作简单，且连接可靠。
在本发明的一个具体实施例中，如图1和图3所示，以铆钉本体1的钉杆部13的外径d＝4.8mm，长度L＝60mm为例进行说明。当然，在其他的实施例中，钉杆部13的外径d和长度L不限于此。当钉杆部13的外径d＝4.8mm时，铆钉头部11的外径与光杆部14的外径均为4.8mm，抗拉部12的容纳槽121的外径d1＝6mm，容纳槽121的槽深L1＝0.65mm，抗拉部12的厚度L2＝2mm，抗拉部12的外径d2＝9.5mm，光杆部14的厚度L3＝1mm，环槽131的宽度z＝0.2mm，环槽131的开口角度β＝74°，两两相邻的环槽131之间的间隔z1＝0.2mm。
本发明的铆钉，钉杆部13的断裂位置可以根据被铆接件4的厚度而调整，并与配套的套件2平齐。本发明的铆钉易于焊接，可实现高强度的焊接，并可有效提高焊接后母材表面的平整度。同时铆接时，铆接操作不受被铆接件4的厚度限制，能够实现高质量、高强度的铆接。连接后，母材3表面不露钉头，平整美观，固定良好，操作简便，噪音低，连接可靠，特别适用于对表面要求较高的相关领域中的连接结构，如航空航天领域、军工领域、轨道交通等特殊领域等。另外，本发明的铆钉相比传统铆钉，再铆接过程中无需再对母材3的外表面进行打孔、打磨等操作，操作简便、效率高；相比传统焊钉，无需额外增加螺母、弹垫等，实现结构的减重要求，且可靠性高。因此具有传统连接方式无可比拟的优势。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (18)
1.一种铆钉，其特征在于，包括铆钉本体及能套接在所述铆钉本体上的套件，所述铆钉本体具有依次相连的铆钉头部、抗拉部和钉杆部，所述套件套接在所述钉杆部上，所述钉杆部上间隔设有多个环槽，所述铆钉本体通过所述铆钉头部焊接于母材，被铆接件套设在所述钉杆部上并通过所述套件顶抵于所述抗拉部。
2.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述抗拉部朝向所述铆钉头部的一侧形成有容纳槽，所述容纳槽与所述铆钉头部相邻设置。
3.如权利要求2所述的铆钉，其特征在于，所述容纳槽的外径为d1，所述钉杆部的外径为d，则有d1:d＝1.1～2.5:1。
4.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述抗拉部的外径为d2，所述钉杆部的外径为d，则有d2:d＝1.2～3:1。
5.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉头部具有锥形顶端，所述锥形顶端的锥角为100°～160°。
6.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述环槽为锥形开口环槽。
7.如权利要求6所述的铆钉，其特征在于，所述环槽的开口角度为45°～90°。
8.如权利要求6所述的铆钉，其特征在于，两两相邻的所述环槽之间的间隔为z1，所述环槽的宽度为z，则有z1:z＝1～1.5:1。
9.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉头部、所述抗拉部和所述钉杆部一体成型。
10.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉本体的材料为碳钢、不锈钢或铝。
11.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉杆部与所述抗拉部之间形成有光杆部。
12.如权利要求2所述的铆钉，其特征在于，在所述铆钉焊接于所述母材的状态下，所述铆钉头部熔化并填充在所述容纳槽内，且所述抗拉部与所述母材抵接。
13.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，在所述被铆接件通过所述套件抵接于所述抗拉部的状态下，所述钉杆部能通过所述环槽自所述套件的端部折断。
14.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述环槽的宽度为0.2mm～2mm。
15.如权利要求2所述的铆钉，其特征在于，所述容纳槽的深度为0.2mm～2mm。
16.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉杆部的长度为10mm～150mm。
17.如权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉杆部的外径为2mm～20mm。
18.如权利要求11所述的铆钉，其特征在于，所述光杆部的长度小于10mm。
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