CN108799293A - 一种带剪切环的抽芯铆钉 - Google Patents

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贾晓娇
张晓玲
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
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Abstract

本发明提供一种带剪切环的抽芯铆钉，包括芯杆、钉套、剪切环、锁环和驱动砧片；所述芯杆中央设有断颈槽，断颈槽两侧分别为夹持段和铆接段，铆接段上紧邻颈槽设有锁环槽，铆接段中部靠近锁环槽还设有凹槽；所述剪切环卡装于所述凹槽上；所述钉套能够活动套装于所述芯杆上，且钉套尾部能够被所述剪切环限位；所述锁环卡装于所述锁环槽上，并位于所述芯杆和钉套之间；所述驱动砧片能够活动套装于所述芯杆上，且能够被钉套头部限位。本发明能够提供较大的夹紧力，适用于需要较高板间拉紧要求的单面紧固的场合。

Description

一种带剪切环的抽芯铆钉
技术领域
本发明属于航空航天紧固件领域，具体涉及一种带剪切环的抽芯铆钉。
背景技术
随着新材料技术的发展，复合材料以其特殊性及成型工艺性，被广泛应用于航空飞机、直升机、歼击机、火箭、导弹、运载火箭和卫星飞行器结构件的制造。国际上开发的复合材料连接用紧固件为抽芯铆钉，抽芯铆钉具有重量轻、连接更可靠、强度高、安装方便快捷等特点，在各类航空航天器上得到了广泛应用。
抽芯铆钉是一种单面铆接用的铆钉，组件主要由钉套、芯杆和必要的附加零件(如把芯杆锁在钉套内的锁环)所组成，芯杆是通过机械锁紧(不包括摩擦力)方式锁紧到钉套上。铆接时需使用专用铆接工具，如拉铆枪、旋铆枪等，由专用铆枪拉动抽钉，使之膨胀，起到铆接作用。抽芯铆钉特别适合于不便采用普通铆钉(须从两面进行铆接)的铆接场合，具有在狭小空间铆接成型、安装快捷等特点，相比其他连接用的紧固件具有很大优势。但普通抽芯铆钉的安装夹紧力有一定的限制，对于在夹层间隙较大的部位和弯曲度较大的结构使用时，其夹紧力往往达不到要求，铆紧效果不好，缝隙难以消除，易松动，严重时还会导致铆钉变形失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带剪切环的抽芯铆钉，能够提供较大的夹紧力，适用于需要较高板间拉紧要求的单面紧固的场合。
本发明的带剪切环的抽芯铆钉，包括芯杆、钉套、剪切环、锁环和驱动砧片；所述芯杆中央设有断颈槽，断颈槽两侧分别为夹持段和铆接段，铆接段上紧邻颈槽设有锁环槽，铆接段中部靠近锁环槽还设有凹槽；所述剪切环卡装于所述凹槽上；所述钉套能够活动套装于所述芯杆上，且钉套尾部能够被所述剪切环限位；所述锁环卡装于所述锁环槽上，并位于所述芯杆和钉套之间；所述驱动砧片能够活动套装于所述芯杆上，且能够被钉套头部限位。
其中，所述凹槽的直径d4≈d2，d4尺寸可以比d2尺寸稍大或稍小若干微米，且d4＞d1。
其中，所述断颈槽的直径d1与夹持段的光杆杆径d2之间的比值介于68％～88％之间。
其中，所述锁环槽自断颈槽一端起依次由第一圆锥台形段、圆柱形段以及第二圆锥台形段组成，第一圆锥台形段的圆锥角α1大于第二圆锥台形段的圆锥角α2，所述锁环具有与所述锁环槽相匹配的内壁结构。
其中，所述铆接段的头部由第三圆锥台形段和帽组成，第三圆锥台形段的圆锥角α3优选为2°～10°。
其中，所述钉套尾部内孔设有倒角α4，倒角α4与剪切环一端外圆设有的倒角α5相匹配，角度优选为36°～58°。
其中，所述钉套头部的内孔设有台阶，当芯杆铆接段拉入钉套完成后，锁环能够进入台阶并发生轻微形变，卡接于台阶上。
其中，所述剪切环的外径d3与凹槽的直径d4比值介于1.50～1.82之间。
其中，所述锁环为一长环状结构，内壁设有第一直壁、第一斜壁、第二直壁、第二斜壁，分别与芯杆的夹持段光杆、锁环槽第一圆锥台形段、芯杆锁环槽圆柱形段、芯杆锁环槽第二圆锥台形段相匹配。
其中，所述驱动砧片呈环形，活动套装于芯杆上，内径小于锁环的外径。
本发明所提供的带剪切环的抽芯铆钉，与其它类的机械锁紧抽芯铆钉相比，带有剪切环，且芯杆头部具有锥度，铆接过程中可产生非常大的夹紧力，适用于需要较高板间拉紧要求的单面紧固的场合，可以在较大间隙以及轻微孔错位这些恶劣的装配应用中确保一致，永固的安装，消除板间的间隙。同时，该抽芯铆钉锁环嵌在芯杆锁环槽内，可避免锁环脱落的风险，提高了安装可靠性。本案通过铆钉中各个部分尺寸比例的优化设计，提高了铆钉整体的安装效率和可靠性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是芯杆与剪切环的结构示意图。
图3是钉套的结构示意图。
图4是锁环的结构示意图。
图5是驱动砧片的结构示意图。
图6是本发明在基体上的安装效果。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体附图对本发明进行详细描述。
本发明提供的带剪切环的抽芯铆钉，如图1所示，包括芯杆1、钉套2、剪切环3、锁环4和驱动砧片5。
如图2所示，芯杆1由夹持段6和铆接段10组成，两段中间有一个断颈槽7，断颈槽7的直径d1与夹持段6的光杆杆径d2之间的比值介于68％～88％之间，使得芯杆1断裂前的安装过程保有足够的强度，并在安装完成时能够顺利断开。铆接段10上紧邻断颈槽7设有锁环槽8，用于锁环4的嵌入卡装，使芯杆1和钉套2的相互锁紧，锁环槽8自断颈槽7一端起依次由第一圆锥台形段13、圆柱形段14以及第二圆锥台形段15组成，第一圆锥台形段13的圆锥角α1大于第二圆锥台形段15的圆锥角α2，使得断颈槽7断裂后，锁环4能够牢固卡装于锁环槽8上防止脱落，并提供足够的夹紧力。铆接段10上靠近锁环槽8端设有凹槽9，用于剪切环3的嵌入卡装。凹槽9的直径d4≈d2，d4尺寸可以比d2尺寸稍大或稍小若干微米，且d4＞d1。使芯杆1可以保持足够的强度。夹持段6能够用于安装工具进行夹持拉拔。铆接段10的头部由第三圆锥台形段16和帽17组成，第三圆锥台形段16的圆锥角α3介于2°～10°之间。在铆接拉拔过程中，铆接段10会被拉入钉套2内部。铆接完成后，芯杆1会在断颈槽7处断裂，夹持段6脱落。
如图2所示，剪切环3为一环状结构，内部有凸缘，嵌在芯杆1的凹槽9内。剪切环3一端外圆有倒角α5，与钉套2匹配，大小与钉套2尾部内孔倒角α4相等。剪切环3的外径d3与凹槽9的直径d4比值介于1.50～1.82之间，一方面使芯杆1保有足够的承载强度，一方面使剪切环3便于被剪切。铆接过程剪切环3在钉套2和芯杆1的凹槽9的共同作用下受到剪切力被剪断，一部分留在凹槽9中，另一部分随钉套2滑向芯杆1头部，最终使钉套2尾部膨胀变形，形成一个凸起。独立设置的剪切环3能够选取与芯杆1不同强度和塑性的材料，实现在保有芯杆1强度承载能力的同时，降低钉套2对剪切环3的剪断难度，顺利实现对剪切后变形夹紧的需要。
如图3所示，钉套2为全空心结构。钉套2头部的内孔有一个台阶11，当芯杆1铆接段10拉入钉套2完成后，锁环4进入台阶11并发生轻微形变，卡在钉套2的台阶11上，使芯杆1不会脱落。钉套2尾部内孔有一个倒角α4，该倒角与剪切环的倒角α5匹配，介于36°～58°之间，倒角的匹配设计使剪切环3被顺利剪切后，能够在第三圆锥台形段16的圆锥角逐渐提高的限位作用下，顺利进入钉套2内部，从而使钉套尾部12在发生膨胀变形，形成一个凸起。
如图4所示，锁环4为一长环状结构，其内壁有第一直壁18、第一斜壁19、第二直壁20、第二斜壁21四段，分别与芯杆1的夹持段6光杆、锁环槽7第一圆锥台形段13、芯杆锁环槽圆柱形段14、芯杆锁环槽第二圆锥台形段15相匹配。锁环4嵌在锁环槽8内，铆接完成后，锁环4的第一直壁18所在一端变形，卡在钉套2的台阶11上，将芯杆1牢牢锁住。
如图5所示，驱动砧片5是一环形的垫圈，活动套装于芯杆1上，内径小于锁环4的外径。一方面用于在安装过程中作用于钉套2的头部，为钉套2提供驱动力，另一方面为锁环4提供变形力，使锁环4能够与台阶11顺利卡接。
本发明抽芯铆钉的简要安装过程为：
将上述带剪切环的抽芯铆钉，插入待连接的基体孔中。用拉铆枪夹持住芯杆1的夹持段6，对芯杆1进行拉拔，同时，铆枪头的另一结构抵住驱动砧片5，并作用于钉套2的头部使其位置固定。芯杆1的铆接段10逐渐被拉入钉套2，在铆接段10进入钉套2的同时，在钉套2和凹槽9的共同作用下剪切环3受到剪切力而断裂成两部分，一部分留在凹槽9中，另一部分随钉套2滑向芯杆1头部。芯杆1铆接段10的头部比钉套2的内径要大，且有一定的锥度，在铆接段10锥度和剪切环3的共同作用下，使得钉套2膨胀，在铆接孔外形成一个盲铆头，并且产生极大的夹紧力。当芯杆1拉拔到位后，驱动砧片5的力会作用于锁环4，使之变形，与芯杆的锁环槽8完全贴合并可卡在钉套头部的台阶11中，将芯杆1和钉套2锁紧。完成锁紧后，芯杆1从断颈槽7处拉断，完成铆接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带剪切环的抽芯铆钉，包括芯杆(1)、钉套(2)、剪切环(3)、锁环(4)和驱动砧片(5)；所述芯杆(1)中央设有断颈槽(7)，断颈槽(7)两侧分别为夹持段(6)和铆接段(10)，铆接段(10)上紧邻颈槽(7)设有锁环槽(8)，铆接段(10)中部靠近锁环槽(8)还设有凹槽(9)；所述剪切环(3)卡装于所述凹槽(9)上；所述钉套(2)能够活动套装于所述芯杆(1)上，且钉套(2)尾部能够被所述剪切环(3)限位；所述锁环(4)卡装于所述锁环槽(8)上，并位于所述芯杆(1)和钉套(2)之间；所述驱动砧片(5)能够活动套装于所述芯杆(1)上，且能够被钉套(2)头部限位。
2.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述凹槽(9)的直径d4≈d2，d4尺寸可以比d2尺寸稍大或稍小若干微米，且d4＞d1。
3.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述断颈槽(7)的直径d1与夹持段(6)的光杆杆径d2之间的比值介于68％～88％之间。
4.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述锁环槽(8)自断颈槽(7)一端起依次由第一圆锥台形段(13)、圆柱形段(14)以及第二圆锥台形段(15)组成，第一圆锥台形段(13)的圆锥角α1大于第二圆锥台形段(15)的圆锥角α2，所述锁环(4)具有与所述锁环槽(8)相匹配的内壁结构。
5.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述铆接段(10)的头部由第三圆锥台形段(16)和帽(17)组成，第三圆锥台形段(16)的圆锥角α3优选为2°～10°。
6.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述钉套(2)尾部内孔设有倒角α4，倒角α4与剪切环一端外圆设有的倒角α5相匹配，角度优选为36°～58°。
7.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述钉套(2)头部的内孔设有台阶(11)，当芯杆(1)铆接段(10)拉入钉套(2)完成后，锁环(4)能够进入台阶(11)并发生轻微形变，卡接于台阶(11)上。
8.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述剪切环(3)的外径d3与凹槽(9)的直径d4比值介于1.50～1.82之间。
9.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述锁环(4)为一长环状结构，内壁设有第一直壁(18)、第一斜壁(19)、第二直壁(20)、第二斜壁(21)，分别与芯杆(1)的夹持段(6)光杆、锁环槽(7)第一圆锥台形段(13)、芯杆锁环槽圆柱形段(14)、芯杆锁环槽第二圆锥台形段(15)相匹配。
10.根据权利要求1所述的带剪切环的抽芯铆钉，其特征在于，所述驱动砧片(5)呈环形，活动套装于芯杆(1)上，内径小于锁环(4)的外径。
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