CN110869144A - 用于去除在圆柱形突出件上模锻安装的圆形轴环的设备 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种通过模锻安装的轴环(18)附接到锁紧螺栓上的设备(2)。该设备包括允许切割刀片(28)与相对表面(32)之间的相对运动的元件(40，42)，使得在切割过程期间轴环(18)被居中地保持在该设备内。

Description

用于去除在圆柱形突出件上模锻安装的圆形轴环的设备

技术领域

本发明涉及模锻轴环类型的紧固件，通常称为“锁紧螺栓”。锁紧螺栓用于如下情况：需要在强力下将两个或更多个分立的元件(例如金属片)联接或夹紧在一起，从而使联接是永久性的。在较小的锁紧螺栓(例如，直径达到6.3mm)中使用的力的实例为约8.5kN的夹持，而较大的锁紧螺栓(例如，直径为19mm)提供约136kN的夹持。在这种联接之后，能去除锁紧螺栓的唯一方式是破坏锁紧螺栓配件，由此损害先前紧固好的元件之间的机械联接。锁紧螺栓的工业应用的实例包括车辆制造，在车辆制造中车辆底盘的部件例如需要连接或联接在一起。模锻轴环与形成在锁紧销上的锁紧槽永久地接合，并且不会像常规螺母和螺栓紧固那样因振动而松动。轴环与销锁紧螺栓紧固件的该永久机械连接是高度防破坏的，并因此适用于安全栅栏、防护装置等。

本发明特别但不排他地涉及用于将各个元件联接在一起的锁紧螺栓，这些元件可能需要随后解开联接，以便进行再加工、清洁、处理、修理等。

背景技术

模锻型紧固件通常采用有凸缘的金属轴环以附接到销上。该附接需要是永久性的，以防止轴环与销分离。因此，在一些情况下，将轴环附接到具有一系列轴向间隔的、分立的环形锁紧槽的销上，而不是采用螺旋螺纹销。当将轴环模锻到销上时，轴环的材料在附接过程期间流入到这些锁紧槽中，并在轴环与销之间形成永久锁定。

将轴环模锻到销上所需的载荷由放置工具提供。放置工具必须夹紧在销上，以抵抗对轴向模锻力的反作用，并且通常来说，该放置工具与形成在销的近端上的一个或多个拉槽接合。对于这种类型的锁紧螺栓而言，形成在销的远端处的拉槽区域在完全模锻轴环期间保持为附接到销上，并且因此在去除放置工具之后，拉引区域保留为在模锻轴环上方的圆柱形突出件。这种类型的附接过程的实例在例如WO2014/041328中被描述。

GB2444420公开了一种在销与轴环之间的模锻附接的可选形式，其中采用了螺旋螺纹锁紧槽。虽然该附接方法的理论本身可以使轴环本身从螺纹中松脱，但实际上高压和接触面积意味着这些轴环也会高度地抵抗振动或强制去除，因此该附接方法是上述环形锁紧槽模锻操作的可行的可选方案。

如上所述，不管在轴环上执行上述两种模锻操作中的哪一种，轴环通常采用可以有凸缘的直筒或锥筒的形式。无论轴环是否最初带有凸缘，在设置操作之后，特别是在模锻之后，将在轴环上最靠近被紧固元件处形成凸缘状构造。这是由于压力沿径向向内并沿轴向被施加到轴环的外表面，导致轴环材料的塑性流动，然后轴环材料在轴环的与被紧固元件相邻的轴向端部处汇聚成环形部。

如果已经通过模锻操作将轴环锁紧到销上，需要释放销与轴环之间的锁紧(例如，需要对用锁紧螺栓联接在一起的元件进行维护操作)，则实现这点且不会潜在地损坏被联接元件的最佳方式是切割轴环。为此，优选的是，应该保持剩余的销不被损坏，使得一旦完成维护操作，剩余的销可以与替换轴环一起重新使用。无论如何，即使不能避免在切割轴环时损坏销，也必须避免被联接元件的损坏。在维护操作之后能够将元件重新联接在一起的需要将要求在新的锁紧螺栓销和轴环(或至少是采用新轴环的锁紧螺栓，其中销可以被重新使用)上进行随后的模锻操作。

不管具有将被切割的轴环的锁紧螺栓的类型是WO2014/041328类型还是GB2444420类型，切割轴环的常见问题是：将被去除的安装好的轴环的凸缘可能造成任何切割用具(例如钢刀片)沿凸缘“斜升(ramp up)”(由于凸缘的轴向倒角)或沿径向偏离其原始路径(由于凸缘的圆形外周形状，导致刀片在撞击凸缘时发生“反冲(kick)”)。如果在切割过程期间切割用具以一角度而不是平行于轴环半径来接触轴环，则可能无法实现轴环的整齐切割。这可能导致轴环不能从销上被切除，而仅仅是被损坏。作为选择或作为附加，这也可能损坏切割用具。

去除被模锻到销上的轴环的另一个问题在于：在采用多个切割元件来切割轴环的情况下，理想的是，紧接在切割操作之前以及在切割操作期间，切割元件应使轴环居中。这确保了轴环从两侧被切割，使得切割后的轴环可以容易地从销上落下或容易地从销上去除。如果轴环不是从两侧被切割，则由于轴环通常由金属形成，因此在切割操作之后在不进行进一步切割或液压剪切等的情况下从销上去除轴环是不可能的。这是不期望的，因为在主切割已经完成之后，需要时间来进行这些额外的操作。虽然可以利用单个切口从销上切割轴环，但是这仍然会留下从销上去除切割后的轴环的问题；而如果利用两个切口(这些切口理想地彼此在径向上相对)同时切割轴环，则切割后的轴环简单地从销上落下。

发明内容

因此，本发明的目的是至少减轻上述缺点。因此本发明提供一种用于去除在圆柱形突出件上模锻安装/型锻安装(swage-mounted)的圆形轴环的设备，该设备包括：

连接构件，其用于将设备连接到圆柱形突出件，当连接构件连接到圆柱形突出件时，圆柱形突出件限定设备的主轴线；

至少一个可移动切割构件，其用于在连接构件连接到圆柱形突出件之后与轴环选择性地接合；

相对构件，其布置成安装在设备内且与至少一个可移动切割构件相对；

设备的特征在于，连接构件与所述至少一个可移动切割构件和/或相对构件之间的相对运动允许轴环居中地定位在至少一个可移动切割构件与相对构件之间。通过布置使可在连接构件与至少一个可移动切割构件和/或相对构件之间相对运动，该布置确保了将被切割的轴环总是在至少一个可移动切割构件与相对构件之间居中。这确保了轴环经受由至少一个切割构件和相对构件施加的平衡切割力，相对构件为至少一个可移动切割构件提供反作用表面。

优选的是，连接构件与至少一个可移动切割构件和/或相对构件之间的相对移动由连接构件的移动产生。优选地，连接构件形成在平移工具中，平移工具允许连接构件在至少一个可移动切割构件与相对构件之间沿线性路径行进。平移工具的使用确保了在切割操作开始之前，连接构件总是居中地定位在至少一个可移动切割构件与相对构件之间。这确保了在切割操作期间轴环在设备内居中。

有利地，平移工具的线性路径是沿着相对于主轴线的直径，直径的周向端部位于至少一个可移动切割构件与相对构件之间，使得平移工具可沿着直径的路径自由行进。采用直径作为平移工具的路径还有助于确保在切割操作期间轴环相对于设备的居中。

相对构件可包括或包含第二切割构件。虽然使用所述相对构件作为至少一个切割构件的力反作用表面的可能性是有用的，但是将这种使用加上以包括可以切割轴环的能力会是特别有利的。优选地，相对构件是不能移动的，尽管相对构件在切割操作期间可以朝向或远离轴环移动。

有利地，至少一个可移动切割构件与轴环的接合允许从圆柱形突出件上切割轴环。附加地，相对构件可从圆柱形突出件切割轴环。优选地沿第二在径向上相反的方向。

连接构件可包括围绕圆柱形突出件夹紧的可调节夹头，从而确保至少一个切割构件不会“斜升(ramp up)”越过形成在轴环上的凸缘。

附图说明

现在将仅通过举例并参考附图来描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的设备以及置于板材中的一系列安装好的锁紧螺栓的透视图；

图2示意性地示出了图1的设备的局部剖视透视图；

图3示出了根据本发明的设备的分解透视图；

图4示出了就位在锁紧螺栓上方的图1的设备的侧剖视图，其中准备从锁紧螺栓切割轴环；

图5示出了图4的侧剖视图，其中该设备联接到锁紧螺栓，但是在从锁紧螺栓上切割轴环之前；

图6示出了从图1的设备的下方观察的视图；

图7至图11以侧截面图(b)和俯视的平面图(a)示出了前图中的设备的切割操作的推进的一系列进展视图；

图12示出了锁紧螺栓的轮廓透视图，图1的设备已从锁紧螺栓上切割了模锻轴环；以及

图13示出了一系列视图，示出了已从锁紧螺栓上切割的轴环。

具体实施方式

现在参考图1、图2和图3，可以看出，整体以附图标记2表示的设备包括主体4，该主体4在其一端具有用于加压油的端口6，而在其另一端具有使用者可致动的调整钮8。调整钮8联接到形成在其中的夹头10。下面将说明调整钮10的目的和操作。

附图示出了安装在预先钻孔的金属板12上的一系列锁紧螺栓14。每个锁紧螺栓14均由圆柱形突出件形成，这里由中心圆形销部分16形成，围绕该突出件以已知的方式已模锻有圆形轴环18。如本领域的技术人员应理解的是，销16可以具有环形拉槽20，环形拉槽20形成用于与夹紧构件接合的夹紧部分，该夹紧构件用于在模锻过程期间保持销不移动，通过该模锻过程，轴环被沿轴向并沿径向向内挤压，以永久地夹紧销。为了有助于将轴环18永久地固定到销16(从而形成锁紧螺栓)，销还可以具有一系列环形锁紧槽，或者作为选择，同样以已知的方式具有螺旋螺纹形式。在该实例中，销16具有一系列环形锁紧槽22(这在图4和图12中最清楚地看出)。

通过首先将设备2放置在锁紧螺栓上来进行从锁紧螺栓的销16上去除轴环18。现在还参考图4和图5对此进行说明。夹头10是已知类型，并具有一系列沿轴向延伸的指状件25，这些指状件沿周向分离并张开，并且形成在外套筒24内。夹头10在其外套筒24内的轴向运动提供了如下一种手段：用于将夹头10的张开的指状件沿径向推压在一起，从而夹持(或至少接合)销16的环形槽20。这是本领域的技术人员已知的技术。夹头10在外套筒24内的轴向运动由调整钮8的旋钮26的手动旋转来控制。在该实例中，夹头10、外套筒24、调整钮8和旋钮26的组合形成连接构件，利用该连接构件，切割设备在从锁紧螺栓的销16上去除轴环10之前被牢固地连接到锁紧螺栓的销16。

在图5所示的附图中，夹头10已借助调整钮8以及调整钮8的可手动致动的旋钮26被固定到销16的环形槽20。当旋钮26旋转时，夹头10沿着轴线A-A径向地向上(参考图5)移动，轴线A-A是由销16的安装在板12内时的轴向长度限定的锁紧螺栓的主轴线。当夹头10被限制在外套筒24内时，随着旋钮26的旋转，仅夹头10而不是外套筒24沿轴向移动，然后当夹头10沿轴向向上移动时，夹头10的张开的指状件的远端部分被沿径向向内拉动，以与环形槽20接合。当夹头10沿轴向向上移动时，设备2通过销16与整个锁紧螺栓接合直到设备2不能朝向板12进一步沿轴向移动为止。此时，销16与设备2牢固地接合。

在切割设备2的主体内形成有可以沿径向朝向和远离销16移动的可移动切割构件，在该实例中，该可移动切割构件为可滑动的切割刀片28。这里由硬化钢形成的刀片28位于与轴线A-A的周向成角度(在该实例中，为12°)的通道30内，并且该通道30允许刀片28在经由端口6供应的加压油的影响下在通道30中朝向销16和模锻轴环18滑动。刀片28相对于由销16的轴线A-A的周向形成的盘的取向为12°的原因将在下面参考轴环10的切割进行说明。

在可以进行轴环18的切割之前，重要的是轴环居中地位于前进的刀片28与相对构件之间，优选的是，相对构件与刀片28在径向上相反，并用作反作用元件。在该实例中，相对构件是固定到主体4上的第二切割刀片32。

现在参考图7a和图7b，可以看出，在调整钮10已被夹紧(利用指状件25)到销16的情况下，可以开始轴环18的切割操作。这是通过使用者允许加压油经由端口6进入设备以使刀片28朝向轴环前进来实现的。这可以通过任何已知的方式来实现，例如通过机动泵的致动或手动操作油泵。本领域的技术人员将理解实现该操作的可能范围，因此为了清楚起见，在附图中没有示出。

图8a和图8b示出了刀片28已前进(与图7相比)至刚好到达轴环18的倒角的环形下部(36)。还可以看出，刀片28接触轴环之处刚好是在环形凸缘(36)与轴环的主体的其余部分相遇的点(这里其形成在正圆筒38中)。这是由于刀片28在其通道30中相对于围绕轴环的周向盘以12°的角度朝向轴环18前进。该12°的接近以及刀片28的切割刃被设计成使得切割刃的与轴线A-A平行的主表面34接触轴环18确保了刀片28在环形凸缘36与主体部分38的接合部处接触轴环18。

可移动刀片通道30与围绕轴环18的周向盘成12°角度的另一原因在于，与通道30相对于轴线A-A成90°的情况相比，该几何布置允许设备更紧凑。

该布置的总体优点在于，切割刀片28前进，从而以如下方式接触轴环18：刀片的偏转最小化并因此不会损害随后的切割操作的质量。

可以看出，在切割操作中,刀片28是迄今作为在附图可見的唯一可运动部件,已接触轴环18的右手侧。在轴环18的左手侧与第二切割刀片32(其位于相对于刀片28在径向上相反的位置)之间存在明显的距离，该第二切割刀片32是不可动的或被固定到主体4上。

现在参考图9a和图9b，可以看出，与图8a和图8b所示的位置相比，刀片28的进一步前进导致轴环18在刀片28与第二切割刀片32之间居中。在该实例中，该居中是由于一方面的夹头10及其相关联的调整钮8与另一方面的刀片28之间的相对运动导致的。然而，如果需要，该相对运动也可以在夹头10与刀片28和第二切割刀片32两者之间，或者甚至在夹头10与第二切割刀片32之间进行。重要特征在于存在允许的相对运动使得轴环18在将要切割轴环的元件之间居中，或者通过在切割过程期间提供反作用表面而帮助该切割。

在该实例中，刀片28与夹头10之间的相对运动通过将夹头10及其调整钮8安装在板40上来实现，该板形成有细长凹槽42，该细长凹槽42具有大致呈长方形但具有倒圆或弯曲的短边的形状。在该实例中，夹头10在由前进的刀片28施加到轴环18上的力的作用下在凹槽42内沿前后方向(与刀片28的行进直径方向对准)自由移动。板40和凹槽42在图3和图6中最清楚地示出。可以看出，由于夹头10和调整钮8的移动，轴环18的移动是沿着线性路径进行的，该线性路径是相对于轴线A-A的直径路径。虽然这是要遵循的最高效的路径，但是遵循相对移动的其他路径落入本发明的范围内。例如，不仅非直径运动是可行的，而且除了径向对准之外，为了使刀片与轴环沿轴向对准，在沿着轴线A-A的平面中的运动也是有利的。

图10a和图10b示出了前进的刀片28和第二切割刀片32如何从在径向上相反的两侧切割轴环18，其中轴环18被居中并保持在两者之间。刀片28切割轴环18的右手侧，而第二切割刀片32切割轴环18的左手侧。

图11a和图11b示出了轴环18被完全切割的最终位置。切口44是由前进的刀片28造成的主切口，而次切口46是由静止的第二切割刀片32造成的被动切口。

虽然为了实现本发明的有益之处，相对构件不一定必须同样是切割刀片以及反作用元件，但是通过这样做，可以用于双重目的，即，在切割之前和切割期间有助于轴环的居中，并且还同时能够从在径向上相反的两侧切割轴环，因此有助于在切割之后从锁紧螺栓上容易地去除轴环。如果期望相对构件(这里是第二切割刀片32)仅向轴环18提供反作用力，以抵抗由前进的切割刀片28施加到轴环18的在径向上相反的一侧的切割力，则可以采用任何合适的构件选择。实例包括钢板、V形块或其它硬化金属柱等。

本领域的技术人员应理解的是，虽然在前述内容中，在一方面的连接构件(这里是夹头10及其相关联的调整钮8)与另一方面的构件之间所需的相对运动并不仅限于连接构件的平移运动，所述另一方面的构件为i)至少一个活动刀片(这里是刀片28)和ii)相对构件(这里是第二切割刀片32)中的一者或两者。允许这些元件之间的相对运动以使轴环18居中从而进行切割操作的能力同样可以通过例如将夹头10刚性地保持在设备2中的适当位置且同时允许刀片28和/或第二切割刀片32运动来实现。

虽然在上述实例中已参考不可移动的第二切割刀片描述了相对构件，但是相对构件可移动(或被驱动)也在本发明的范围内。

可以理解的是，虽然这里所示和所述类型的锁紧螺栓最常用于将两个或更多个物品(例如金属板)保持在一起，但这并不总是必须的。在上述实例中，使用单个板12作为例子纯为清晰目的而非作为限制。如本领域的技术人员所理解的是，也可以使用锁紧螺栓来提供从例如单个板的表面突出的螺柱或使用锁紧螺栓作为定位栓等。

应当理解的是，在以上描述中，术语“轴向”和“径向”的使用是相对于如附图中所示的主轴线A-A的。

特征列表：

2 设备

4 主体

6 用于压缩空气的端口

8 调整钮

10 夹头

12 板材

14 锁紧螺栓

16 销

18 轴环

20 环形槽

22 锁紧槽

24 外套筒

25 夹头指状件

26 调整钮旋钮

28 可移动切割刀片

30 可移动刀片通道

32 第二切割构件

34 刀片28的主表面

36 轴环凸缘

38 轴环的主体

40 平移板

42 板40中的椭圆形孔

44 主切口

46 次切口

Claims (10)

1.一种用于去除在圆柱形突出件(16)上模锻安装的圆形轴环(18)的设备(2)，所述设备包括：

连接构件(8，10)，其用于将所述设备连接到所述圆柱形突出件，当所述连接构件连接到所述圆柱形突出件时，所述圆柱形突出件限定所述设备的主轴线(A-A)；

至少一个可移动切割构件(28)，其用于在所述连接构件连接到所述圆柱形突出件之后与所述轴环选择性地接合；

相对构件(32)，其布置成安装在所述设备内且与所述至少一个可移动切割构件相对；

所述设备的特征在于，所述连接构件与所述至少一个可移动切割构件和/或所述相对构件之间的相对运动允许所述轴环居中地定位在所述至少一个可移动切割构件与所述相对构件之间。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述连接构件与所述至少一个可移动切割构件和/或所述相对构件之间的所述相对运动包括所述连接构件的运动。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述连接构件形成在平移工具(40，42)中，所述平移工具(40，42)允许所述连接构件在所述至少一个可移动切割构件与所述相对构件之间沿线性路径行进。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，沿着所述平移工具的所述线性路径是沿着相对于所述主轴线的直径，所述直径的周向端部位于所述至少一个可移动切割构件与所述相对构件之间，使得所述平移工具允许沿着所述直径的路径自由行进。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述相对构件包括或包含第二切割构件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述相对构件是不能移动的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述相对构件为所述至少一个可移动切割构件提供反作用表面。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少一个可移动切割构件与所述轴环的所述接合允许从所述圆柱形突出件上切割所述轴环。

9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述相对构件也允许从所述圆柱形突出件切割所述轴环。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述连接构件包括围绕所述圆柱形突出件夹紧的可调节夹头。

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