CN110953231A - 可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于紧固件安装技术领域，尤其是涉及一种可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉及其安装方法；可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，包括芯杆、钉套和挤压螺母；芯杆包括驱动段、支撑段、安装段和螺纹段；挤压螺母拧接在螺纹段上，钉套套在支撑段和螺纹段之间的安装段上且两者之间间隙配合，支撑段中设有一个支撑锥面(1131)，钉套受挤压在支撑锥面(1131)和挤压螺母端面之间，且挤压螺母和钉套在相接处周向卡接在一起；还包括一个可将挤压螺母轴向限位的弹性卡件；本发明可以解决目前的抽芯铆钉因预紧力不可调节无法满足使用需求的问题。

Description

可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉及其安装方法

技术领域

本发明属于紧固件安装技术领域，尤其是涉及一种可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉及其安装方法。

背景技术

航空航天等高端装备在设计过程中，考虑到体积和重量的因素，在结构设计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，在这些安装空间较为狭小，不便于双面操作的场合一般都选用铆接。在结构连接处所用铆接方式一般为抽芯铆钉，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。但是，目前常用的抽芯铆钉都是通过钉套的一次性形变实现铆接的目的，其铆接预紧力固定不可调整，在航空航天装备中由于各个部件材料、尺寸大小不一致，往往需要对其施不同的预紧力，如一些蜂窝夹芯复合材料等较软结构的单面连接，需要较小的预紧力，如果针对一些镁铝合金、钢板连接或对预紧力有较高要求的结构，就需要较大的夹紧力，或者在铆接过程中，一次铆接预紧不到位需要加大夹紧力，这时候，普通铆钉则无法满足使用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉及其安装方法，以解决目前的抽芯铆钉因预紧力不可调节无法满足使用需求的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

1、可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：包括芯杆，以及依次套在芯杆上的钉套和挤压螺母，其中，挤压螺母和芯杆之间通过螺纹连接；

还包括一个可将挤压螺母在芯杆上轴向限位的弹性卡件；芯杆内设有一个可容纳弹性卡件的移位腔，挤压螺母中设有多组沿轴向分布的卡接位，弹性卡件的末端可穿过移位腔的腔壁卡接在挤压螺母的其中一组卡接位处。

2、根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：弹性卡件包括多个锁紧端，锁紧端呈放射状分布在弹性卡件的末端，移位腔的腔壁上开有若干关于芯杆轴线对称分布的一号插接孔，一号插接孔的数量和锁紧端数量一致且锁紧端一一对应地插在一号插接孔内，挤压螺母上开有多组二号插接孔，二号插接孔为挤压螺母中设置的卡接位，当挤压螺母在芯杆上移动时，一号插接孔位于任意一组二号插接孔的行进轨迹上，一号插接孔和二号插接孔均为斜向圆孔，两者的斜向均与锁紧端斜度一致。

3、根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：还包括一根可在外力作用下带动弹性卡件在移位腔内沿芯杆轴向移动的预紧力调整杆；芯杆内设有一个供预紧力调整杆穿过的调整杆容置孔，弹性卡件包括连接部，弹性卡件通过连接部可拆卸安装在预紧力调整杆的一端，预紧力调整杆的一端设有一个连接孔，弹性卡件的连接部贯穿卡接在连接孔内。

4、根据权利要求2所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：移位腔内壁还设有一组与锁紧端一一对应的沿轴向延伸的导向槽。

5、根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：芯杆包括驱动段、支撑段、安装段和螺纹段；挤压螺母拧接在螺纹段上，钉套套在安装段上且两者之间间隙配合，支撑段中设有一个支撑锥面，钉套位于支撑锥面和挤压螺母端面之间。

6、根据权利要求5所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：驱动段和支撑段之间还设有断颈段，断颈段中设有一个沿周向延伸的环形断颈槽，驱动段中设有一个驱动头。

7、根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：挤压螺母和钉套在相接处周向卡接在一起；钉套为一个由支撑口、局部退火段和局部淬火段依次相接形成的一体式结构；局部淬火段的端面为锯齿形状的齿形面，挤压螺母与钉套相接的端面为一个与齿形面形状相匹配的配合齿面。

8、根据权利要求7所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：支撑口为一个喇叭口状结构，且支撑口的端面设有防转槽。

9、根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：挤压螺母中部设置有收口区域。

10、一种如权利要求1-9任一项所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

1、第一档预紧安装方法：

步骤A、将装配好的抽芯铆钉插入待铆接工件的铆接孔中，使钉套上的支撑口抵紧铆接孔孔口；

步骤B、使用安装工具驱动芯杆旋转并卡住钉套不让其转动，挤压螺母在芯杆的螺纹段的螺纹驱动作用下在芯杆上移动并挤压钉套，钉套受挤压其局部退火段形成一个鼓包，同时芯杆的移位腔上的一号插接孔和挤压螺母上的位于第一档处的二号插接孔重合，弹性卡件在其本身的弹性作用下，锁紧端同时插入在一号插接孔和二号插接孔内，将挤压螺母被卡接使其无法与芯杆发生相对转动和位移；

步骤C、使用安装工具继续驱动芯杆旋转，由于芯杆被弹性卡件锁死无法旋转，芯杆从其断颈槽处断裂，结束整个的安装过程；

2、第二档预紧安装方法：

步骤A、将装配好的抽芯铆钉插入待铆接工件的铆接孔中，使钉套上的支撑口抵紧铆接孔孔口；

步骤B、使用安装工具驱动芯杆旋转并卡住钉套不让其转动，挤压螺母在芯杆的螺纹段的螺纹驱动作用下在芯杆上移动并挤压钉套，钉套受挤压其局部退火段形成一个鼓包，同时芯杆的移位腔上的一号插接孔和挤压螺母上的位于第一档处的二号插接孔重合，弹性卡件在其本身的弹性作用下，锁紧端同时插入在一号插接孔和二号插接孔内，将挤压螺母被卡接使其无法与芯杆发生相对转动和位移；

步骤C、停止驱动芯杆旋转；

步骤D、使用推杆推动预紧力调整杆并顶住不动，在预紧力调整杆的带动下，弹性卡件向第二档处的二号插接孔移动，预紧力调整杆移动的位移正好使得弹性卡件的锁紧端从二号插接孔内脱出但是仍留在一号插接孔内，此时挤压螺母和芯杆之间的机械锁紧被解锁；

步骤E、使用安装工具继续驱动芯杆旋转一定角度后，一号插接孔内和二号插接孔错位，弹性卡件的锁紧端位于第一档处的二号插接孔和第二档处的二号插接孔之间，此时，撤回推杆；

步骤F、使用安装工具继续驱动芯杆旋转,挤压螺母向芯杆尾部移动一定位移，此时芯杆的移位腔上的一号插接孔和挤压螺母上的位于第二档处的二号插接孔重合，弹性卡件在其本身的弹性作用下，锁紧端同时插入在一号插接孔和二号插接孔内，将挤压螺母被卡接使其无法与芯杆发生相对转动和位移；与此同时，弹性卡件回弹带动预紧力调整杆回位；

在这个过程中，钉套受挤压螺母挤压局部退火段的鼓包继续增大，铆钉的预紧力也随之增大，实现第二档预紧的目的；

步骤G、使用安装工具继续驱动芯杆旋转，由于芯杆被弹性卡件锁死无法旋转，芯杆从其断颈槽处断裂，结束整个的安装过程；

3、第三档、第四档、第五档……预紧安装方法以此类推。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明设计了一种结构简单、高抗剪、预紧力可调整且永不松动的高可靠性旋铆型抽芯铆钉。相较于普通抽芯铆钉预紧力固定不可调整，该抽芯铆钉通过创新性的结构设计，实现了该抽芯铆钉安装时三档不同的预紧力可调，极大的提高了该抽芯铆钉的适用范围和使用的便利性。

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为本发明所述的抽芯铆钉的外部结构示意图；

图2为图1的左侧视图；

图3为本发明所述的抽芯铆钉的内部结构示意图；

图4为芯杆的结构示意图；

图5为图4的左侧视图；

图6为钉套的结构示意图；

图7为图6的左侧视图；

图8为挤压螺母的结构示意图；

图9为预紧力调整杆的结构示意图；

图10为弹性卡件的结构示意图；

图11为本发明所述的铆钉安装工具中推拉滑栓在复位状态下的结构示意图；

图12为本发明所述的铆钉安装工具中推拉滑栓在限位状态下的结构示意图；

图13为枪身的结构示意图；

图14为图13的左视图；

图15为驱动转头的结构示意图；

图16为枪头的结构示意图；

图17为图16的左视图；

图18为夹头的结构示意图；

图19为图18的右视图；

图20为图18的左视图；

图21为枪芯的结构示意图；

图22为电机带动驱动转头和驱动齿轮的传动结构示意图；

图23为驱动齿轮和转向齿轮在啮合前后的位置示意图；

图24为铆钉的第一档预紧操作过程示意图；

图25为铆钉的第二档预紧操作过程示意图；

图26为铆钉在第三档预紧操作完成后的示意图。

附图标记说明：

11-芯杆；111-驱动段；1111-驱动头；112-断颈段；1121-断颈槽；113-支撑段；1131-支撑锥面；114-安装段；115-螺纹段；116-移位腔；1161-一号插接孔；1162-导向槽；117-调整杆容置孔；12-钉套；121-支撑口；1211-防转槽；122-局部退火段；123-局部淬火段；1231-齿形面；13-挤压螺母；131-配合齿面；132-二号插接孔；133-收口区域；14-弹性卡件；141-连接部；142-锁紧端；15-预紧力调整杆；151-受力端；152-连接孔；21-枪头；211-防转凸起；22-夹头；221-驱动槽；222-一号枪芯容置孔；223-旋转配合凸起；20-枪芯；23-抵接杆；24-驱动转头；241-旋转配合槽；242-二号枪芯容置孔；25-主轴；251-端板；26-驱动齿轮；27-转向齿轮；28-限位槽；29-推拉滑栓；3-枪身；30-枪口；31-限位挡板；32-弹簧；33-扳机；34-枪托；4-驱动源；511-主动齿轮一；512-从动齿轮一；52-传动轴；521-三号枪芯容置孔；531-主动齿轮二；532-从动齿轮二；54-支撑轴；6-推杆；7-工件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-10所示，可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，包括芯杆11、钉套12和挤压螺母13；芯杆11包括驱动段111、支撑段113、安装段114和螺纹段115；挤压螺母13拧接在螺纹段115上，钉套12套在支撑段113和螺纹段115之间的安装段114上且两者之间间隙配合，支撑段113中设有一个支撑锥面1131，钉套12受挤压在支撑锥面1131和挤压螺母13端面之间，且挤压螺母13和钉套12在相接处周向卡接在一起。

优选地，驱动段111和支撑段113之间还设有断颈段112，断颈段112中设有一个沿周向延伸的环形断颈槽1121。断颈段112处的直径为芯杆11处最细窄处，设置断颈槽1121的目的是为了当作用在芯杆11上的扭力超过极限值时，芯杆11能从断颈槽1121处断裂。

优选地，驱动段111中设有一个驱动头1111，驱动头1111与铆枪的夹头22一端的驱动槽221形状相匹配，使得铆枪可驱动芯杆11旋转。

优选地，钉套12为一个由支撑口121、局部退火段122和局部淬火段123依次相接形成的一体式结构。局部淬火段123的端面为锯齿形状的齿形面1231，挤压螺母13与钉套12相接的端面为一个与齿形面1231形状相匹配的配合齿面131。局部退火段122采用退火处理，使得钉套12该区域的材料要比其它部位软，在外力作用下较于钉套12其它部位更易于变形；局部淬火段123采用淬火处理，经局部淬火强化处理后其硬度和强度加强，局部淬火段123的端面在铆接时受到挤压螺母13的挤压力时保证咬合区域不发生变形。

优选地，支撑口121为一个喇叭口状结构，其内壁与支撑段113的支撑锥面1131贴合，且支撑口121的端面设有防转槽1211。防转槽1211与铆枪的枪头21端面的防转凸起211相配合，用于铆接时枪头21卡紧铆钉钉套12，不让其旋转。支撑锥面1131为光滑锥面，其上涂有润滑涂层，其在工作时，会和钉套12喇叭口内锥面发生相对滑动，减小转动摩擦力。

优选地，挤压螺母13中部设置有收口区域133。在挤压螺母13中部设置有三点挤压的收口区域133，收口区域133为向内凹陷的凸起状结构，在挤压螺母13安装过程中起锁紧的作用，可将收口区域133螺纹挤变形，也可以防止螺纹松动，具有一定的辅助锁紧和防松性能。

还包括一个可将挤压螺母13在芯杆11上轴向限位的弹性卡件14；芯杆11内设有一个可容纳弹性卡件14的移位腔116，挤压螺母13中设有多组沿轴向分布的卡接位，弹性卡件14的末端可穿过移位腔116的腔壁卡接在挤压螺母13的其中一组卡接位处。

弹性卡件14包括多个锁紧端142，锁紧端142呈放射状分布在弹性卡件14的末端，移位腔116的腔壁上开有若干关于芯杆11轴线对称分布的一号插接孔1161，一号插接孔1161的数量和锁紧端142数量一致且锁紧端142一一对应地插在一号插接孔1161内，挤压螺母13上开有多组二号插接孔132，二号插接孔132为挤压螺母13中设置的卡接位，当挤压螺母13在芯杆11上移动时，一号插接孔1161位于任意一组二号插接孔132的行进轨迹上，一号插接孔1161和二号插接孔132均为斜向圆孔，两者的斜向均与锁紧端142斜度一致。便于锁紧端142顺利插入一号插接孔1161和二号插接孔132内。这几组二号插接孔132在轴向上都相距有一定的距离，该铆钉在安装到位后，锁紧端142会同时穿入一号插接孔1161和二号插接孔132中，保证安装后挤压螺母13和芯杆11不发生相对转动，从而起到永久的防松动效果，在铆接的过程中，随着芯杆11和挤压螺母13之间相对位移，锁紧端142可以依次插进每组二号插接孔132内，通过这种设计可以实现多档不同的预紧力控制。

还包括一根可在外力作用下带动弹性卡件14在移位腔116内沿芯杆11轴向移动的预紧力调整杆15；芯杆11内设有一个供预紧力调整杆15穿过的调整杆容置孔117，弹性卡件14包括连接部141，弹性卡件14通过连接部141可拆卸安装在预紧力调整杆15的一端，预紧力调整杆15的一端设有一个连接孔152，弹性卡件14的连接部141贯穿卡接在连接孔152内。预紧力调整杆15的一端为受力端151，通过外力作用在受力端151，预紧力调整杆15可在外力作用下带动弹性卡件14移动；预紧力调整杆15的材料可有多种选择，不同材料不同强度的预紧力调整杆15可以实现本产品抗剪强度的可选择与可调整性。对于抗剪性能要求一般的连接部位，预紧力调整杆15可以选择合金钢材料，对于有着高承剪连接部位，预紧力调整杆15可以选择高强钛合金或高温合金材料。

移位腔116内壁还设有一组与锁紧端142一一对应的沿轴向延伸的导向槽1162。导向槽1162用于铆钉生产过程中引导安装弹性卡件14，使其在安装后能准确插在一号插接孔1161内。

针对上述铆钉，一种抽芯铆钉安装工具的详细说明如下：

如图11-23所示，一种可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉安装工具，包括枪身3，枪身3的枪口30处可拆卸固接有一个枪头21，枪头21前端面设有防转凸起211，枪头21为一个尾部设有螺纹的套筒状结构，通过螺纹拧接在枪身3的枪口30处，枪头21前端面的防转凸起211与钉套12支撑口121处设置的防转槽1211形状与位置一一对应；用于铆接时卡紧铆钉钉套12，不让其旋转。

枪头21内套接有一个可在外力驱动下转动的夹头22，夹头22套在枪头21内且两者之间留有间隙，使枪头21不影响夹头22的转动，夹头22的前端设有驱动槽221，驱动槽221与铆钉芯杆11上的驱动头1111形状相匹配，用于夹持芯杆11尾部进行旋转；枪身3内设有一根可水平移动且可自动复位的枪芯20，夹头22中设有一个可容枪芯20穿过的一号枪芯容置孔222，一号枪芯容置孔222和枪芯20为间隙配合，夹头22旋转时并不接触枪芯20。

进一步地，夹头22的后端与一个驱动转头24卡接在一起，驱动转头24通过一个驱动源4带动其转动。具体地，夹头22的后端设有旋转配合凸起223，驱动转头24前端设有一个与旋转配合凸起223形状相匹配的旋转配合槽241，旋转配合凸起223嵌套卡接在旋转配合槽241内，驱动转头24中设有容枪芯20穿过的二号枪芯容置孔242；夹头22和驱动转头24配合使用，驱动转头24旋转时，夹持旋转配合凸起223旋转，从而带动整个夹头22旋转。

优选地，枪芯20包括可拆卸固接在一起的抵接杆23和主轴25，抵接杆23的一端设有一个螺纹头，主轴25与其相接的一端设有一个内螺纹口，两者拧接在一起，这种可拆卸连接的方式，便于更换抵接杆23。

主轴25上设有自动复位结构。具体地，自动复位结构包括可转动安装在枪身3内的驱动齿轮26、固接在主轴25上的转向齿轮27、固接主轴25上的推拉滑栓29、开在枪身3上的限位槽28和安装在主轴25尾部的弹簧32；其中，转向齿轮27采用不完全齿轮，限位槽28为一个L形槽口，推拉滑栓29卡接在限位槽28内，弹簧32横向挤压安装在主轴25尾部。枪身3内固接有一块限位挡板31，主轴25的末端固接有一快端板251，主轴25尾部穿过限位挡板31，弹簧32穿在主轴25上且弹簧32受挤压在限位挡板31和端板251之间。

当推动推拉滑栓29至限位槽28水平段的最前端并且沿着限位槽28竖直段向下旋转推拉滑栓29时，推拉滑栓29被限位槽28锁住，推拉滑栓29在前进和旋转过程中会推动内部主轴25前进和旋转，从而带动铆枪内部的枪芯20前进和旋转。铆枪内部主轴25上还固定有一个带部分齿的转向齿轮27，推拉滑栓29被推到水平段的最前端时，主轴25上的转向齿轮27也会被推动相同距离，且会进入和铆枪内另一个配合的驱动齿轮26的工作区间，只不过此时转向齿轮27没有齿的部分和铆枪内驱动齿轮26相对应，此时如果不继续把推拉滑栓29向下旋转一个角度转入限位槽28竖直段中的话，松开手，内部主轴25会在弹簧32的弹力作用下将主轴25连同主轴25上固定的转向齿轮27和枪芯20推回至起始位置，只有把推拉滑栓29向下旋转一个角度推拉滑栓29才可被限位槽28锁住。且当推拉滑栓29旋转一个角度时，会连同主轴25及主轴25上的带部分齿的转向齿轮27也会旋转相应的角度，且此时正好转向齿轮27上的齿旋转一个角度后和铆枪内部的驱动齿轮26完成啮合，此外当推拉滑栓29被限位槽28锁住后，枪芯20也处于最大伸长状态且处于锁定状态，当扣动扳机33，电机4启动，铆枪开始工作时，因电机4通过一组齿轮传动结构同时带动驱动转头24和驱动齿轮26转动，驱动齿轮26在电机4的带动下会反向旋转，此时驱动齿轮26和主轴25上的转向齿轮27为啮合状态，从而带动转向齿轮27反向旋转，转向齿轮27带动主轴25及推拉滑栓29反向旋转，当推拉滑栓29从限位槽28竖直段中转出时，主轴25完成了解锁，在弹簧32的作用下，主轴25会快速复位，推拉滑栓29会弹回到限位槽28最右边，完成铆枪状态的复位。夹头22驱动芯杆11旋转时，旋转一定角度后，一号插接孔1161内和二号插接孔132错位，此时，暂时不需要枪芯20对预紧力调整杆15施加推力以维持锁紧端142从二号插接孔132内脱出的状态，同时为避免枪芯20对预紧力调整杆15继续施力对后续铆钉预紧工作的影响(当第二档预紧操作完成后，弹性卡件14回弹会带动预紧力调整杆15回位，若枪芯20始终顶着预紧力调整杆15则无法完成回位)因此，需要将枪芯20复位，设计了此复位结构。

驱动源4采用电机，驱动源4通过一组啮合的主动齿轮一511和从动齿轮一512带动驱动转头24旋转，驱动源4的输出轴和主动齿轮一511通过键连接在一起，从动齿轮一512和驱动转头24可拆卸固接在一起。

优选地，驱动源4同时带动驱动转头24和驱动齿轮26转动。还包括一根可转动支撑安装在枪身3内的传动轴52，传动轴52中设有一个可容枪芯20穿过的三号枪芯容置孔521，传动轴52贯穿固接在从动齿轮一512的中心孔内且通过从动齿轮一512带动其转动，传动轴52在转动的同时通过一组啮合的主动齿轮二531和从动齿轮二532带动驱动齿轮26转动，主动齿轮二531贯穿固接在传动轴52上，从动齿轮二532通过一根支撑轴54与驱动齿轮(26)同步传动连接。本发明中，设计为电机同时带动驱动转头24和驱动齿轮26转动，主要是为了准确把握芯杆11旋转的时间节点，实现芯杆11旋转一个小角度后完成枪芯20的自动复位，在特定的时间节点完成了必要的操作，若靠人工手动拉动推拉滑栓29回位，则无法准确把握芯杆11旋转的时间节点，解决了人工操作无法同时实现的难题。

枪身3下设有一个枪托34，枪托34上安装有扳机33。其中，扳机33为电机4的驱动开关，本发明中，电机4通过一个安装在枪身3中的控制器来控制其工作时间，扳机33和控制器电连接，控制器和电机4电连接，扳机33、控制器和电机4彼此之间的连接方式均为常规连接即可实现，在控制器中设置好电机4的单次工作时长，操作人员扣动扳机33，控制器控制电机4启动，铆枪内的夹头22将会在驱动转头24的驱动作用下旋转工作一个特定的时间，例如五秒钟或十秒钟，之后会自动停止旋转，哪怕此时操作人员仍然保持扳机33处于击发状态，铆枪也不会继续旋转。只有当操作人员松开扳机33，让扳机33自动复位后，再次重新扣动扳机33，铆枪才会继续工作相同的特定时间，然后会再次自动停止。这种设计，为了防止在中间某一档预紧操作结束后，电机4继续驱动夹头22旋转，芯杆11从断颈槽1121处断裂结束整个的安装过程而无法进行下一档的预紧操作。

如图24-26所示，本发明所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉的安装方法，包括以下步骤：

1、第一档预紧安装方法：

步骤A、将装配好的抽芯铆钉插入待铆接工件7的铆接孔中，使钉套12上的支撑口121抵紧铆接孔孔口；

步骤B、使用安装工具驱动芯杆11旋转并卡住钉套12不让其转动，挤压螺母13在芯杆11的螺纹段115的螺纹驱动作用下在芯杆11上移动并挤压钉套12，钉套12受挤压其局部退火段122形成一个鼓包，同时芯杆11的移位腔116上的一号插接孔1161和挤压螺母13上的位于第一档处的二号插接孔132重合，弹性卡件14在其本身的弹性作用下，锁紧端142同时插入在一号插接孔1161和二号插接孔132内，将挤压螺母13被卡接使其无法与芯杆11发生相对转动和位移；

步骤C、使用安装工具继续驱动芯杆11旋转，由于芯杆11被弹性卡件14锁死无法旋转，芯杆11从其断颈槽1121处断裂，结束整个的安装过程；

2、第二档预紧安装方法：

步骤A、将装配好的抽芯铆钉插入待铆接工件7的铆接孔中，使钉套12上的支撑口121抵紧铆接孔孔口；

步骤B、使用安装工具驱动芯杆11旋转并卡住钉套12不让其转动，挤压螺母13在芯杆11的螺纹段115的螺纹驱动作用下在芯杆11上移动移动并挤压钉套12，钉套12受挤压其局部退火段122形成一个鼓包，同时芯杆11的移位腔116上的一号插接孔1161和挤压螺母13上的位于第一档处的二号插接孔132重合，弹性卡件14在其本身的弹性作用下，锁紧端142同时插入在一号插接孔1161和二号插接孔132内，将挤压螺母13被卡接使其无法与芯杆11发生相对转动和位移；

步骤C、停止驱动芯杆11旋转；

步骤D、使用推杆6推动预紧力调整杆15并顶住不动，在预紧力调整杆15的带动下，弹性卡件14向第二档处的二号插接孔132移动，预紧力调整杆15移动的位移正好使得弹性卡件14的锁紧端142从二号插接孔132内脱出但是仍留在一号插接孔1161内，此时挤压螺母13和芯杆11之间的机械锁紧被解锁；

步骤E、使用安装工具继续驱动芯杆11旋转一定角度后，一号插接孔1161内和二号插接孔132错位，弹性卡件14的锁紧端142位于第一档处的二号插接孔132和第二档处的二号插接孔132之间，此时，撤回推杆6；

步骤F、使用安装工具继续驱动芯杆11旋转,挤压螺母13向芯杆11尾部移动一定位移，此时芯杆11的移位腔116上的一号插接孔1161和挤压螺母13上的位于第二档处的二号插接孔132重合，弹性卡件14在其本身的弹性作用下，锁紧端142同时插入在一号插接孔1161和二号插接孔132内，将挤压螺母13被卡接使其无法与芯杆11发生相对转动和位移；与此同时，弹性卡件14回弹带动预紧力调整杆15回位；

在这个过程中，钉套12受挤压螺母13挤压局部退火段122的鼓包继续增大，铆钉的预紧力也随之增大，实现第二档预紧的目的；

步骤G、使用安装工具继续驱动芯杆11旋转，由于芯杆11被弹性卡件14锁死无法旋转，芯杆11从其断颈槽1121处断裂，结束整个的安装过程；

3、第三档、第四档、第五档……预紧安装方法以此类推。

将本发明中所述的抽芯铆钉安装工具应用在上述的抽芯铆钉的安装方法中，具体操作为(此处，枪芯20即为上述方法中提到的推杆6，且本实施例中，铆钉为三档调节结构)：

1、安装抽芯铆钉并将铆枪和铆钉对接卡位：首先将装配好的抽芯铆钉插入待铆接工件7的铆接孔中，使钉套12上的支撑口121抵紧铆接孔孔口；然后将芯杆11的驱动头1111插入与之形状相匹配的铆枪夹头22的驱动槽221内，铆枪中的枪芯20正好能穿入芯杆11尾端的调整杆容置孔117中，铆枪在初始状态时，枪芯20处于收缩状态，枪芯20不会和预紧力调整杆15的受力端151发生接触。同时通过枪头21将抽芯铆钉的钉套12抵紧在铆接孔孔口，枪头21前端面的防转凸起211卡接在钉套12支撑口121处设置的防转槽1211内，卡紧铆钉钉套12，不让其旋转。

2、第一档预紧操作：按动扳机33，铆枪开始工作，夹头22会以一定的速度旋转，而枪头21和内部枪芯20不会旋转，夹头22旋转时会带动芯杆11旋转，钉套12由于被枪头21卡住不会发生转动，挤压螺母13由于其和钉套12端面通过锯齿状锯齿耦合，也不会发生旋转，此时在芯杆11螺纹段115的螺纹驱动作用下，会使得挤压螺母13在芯杆11上移动，由于挤压螺母13本身材料强度足够高，其不会发生变形，挤压螺母13移动过程中会挤压钉套12，钉套12在挤压力的作用下，局部退火段122由于材质较软会发生变形，慢慢的会形成一个鼓包，最终在挤压螺母13的作用下，鼓包会越来越大，铆钉的预紧力也会越来越大，当铆枪工作一个循环停止时，挤压螺母13正好移动到一定位置，此时芯杆11的移位腔116上的一号插接孔1161会和挤压螺母13上的位于第一档处的二号插接孔132重合，弹性卡件14会在其本身的弹性作用下，锁紧端142同时插入在一号插接孔1161和二号插接孔132内，挤压螺母13被卡接无法与芯杆11发生相对转动和位移，芯杆11也无法转动，完成第一个工作循环和铆钉的第一档预紧。

如果此时松开并再次扣动扳机33，开始铆枪第二个工作循环，枪头21内夹头22会继续旋转，由于芯杆11和挤压螺母13被弹性卡件14锁死，芯杆11将无法旋转，随后在夹头22扭力作用下只能从芯杆11的断颈槽1121处断裂，结束整个的安装过程。

第一档预紧力也是该抽芯铆钉最低档预紧力，可以满足一些蜂窝夹芯复合材料等较软结构的单面连接需求，如果第一档预紧力无法满足连接要求，比如针对一些镁铝合金或对预紧力有稍高要求的结构，就需要加大该抽芯铆钉的夹紧力，需要把抽芯铆钉安装在第二档预紧力状态。

3、挤压螺母13和芯杆11解锁操作：在抽芯铆钉安装至第一档预紧力状态时，此时铆枪已经工作了一个周期循环，处于停止状态，推动推拉滑栓29至限位槽28水平段的最前端并且沿着限位槽28竖直段向下旋转推拉滑栓29时，推拉滑栓29被限位槽28锁住，再次将抽芯铆钉的钉套12抵紧在铆接孔孔口，并用枪头21卡紧铆钉钉套12；在抽芯铆钉安装至第一档预紧力的整个过程中，枪芯20处于回缩状态，枪芯20和预紧力调整杆15的受力端151不接触，在推动推拉滑栓29后，枪芯20伸出至工作状态，在用枪头21卡紧钉套12的过程中，伸长后的枪芯20作用于预紧力调整杆15的受力端151，将预紧力调整杆15向第二档处的二号插接孔132移动一段位移，在预紧力调整杆15的带动下，弹性卡件14移动，限位槽28的长度经过严格的计算设计，这个过程中，使得预紧力调整杆15移动的位移(即移动一个限位槽28的长度的位移)正好使得锁紧端142从二号插接孔132内脱出但是仍留在一号插接孔1161内，此时挤压螺母13和芯杆11之间的机械锁紧被解锁。与此同时，当推拉滑栓29被限位槽28锁住的同时，转向齿轮27和驱动齿轮26啮合。

4、第二档预紧操作：继续扣动扳机33，铆枪继续开始工作，因电机4通过齿轮传动结构同时带动驱动转头24和驱动齿轮26转动，所以夹头22驱动芯杆11旋转的同时驱动齿轮26也带动转向齿轮27反向旋转完成枪芯20和推拉滑栓29的复位。

夹头22驱动芯杆11旋转时，旋转一定角度后，一号插接孔1161内和二号插接孔132错位，此时，暂时不需要枪芯20对预紧力调整杆15施加推力以维持锁紧端142从二号插接孔132内脱出的状态，同时为避免枪芯20对预紧力调整杆15继续施力对后续铆钉预紧工作的影响(当第二档预紧操作完成后，弹性卡件14回弹会带动预紧力调整杆15回位，若枪芯20始终顶着预紧力调整杆15则无法完成回位)因此，需要将枪芯20复位。可见，本发明通过巧妙的结构设计在芯杆11旋转的同时完成枪芯20的自动复位，在特定的时间节点完成了必要的操作，若靠人工手动拉动推拉滑栓29回位，则无法准确把握芯杆11旋转的时间节点，解决了人工操作无法同时实现的难题。

枪芯20和预紧力调整分离后，夹头22驱动芯杆11旋转时几圈后，挤压螺母13又向芯杆11尾部移动了一定位移，此时芯杆11的移位腔116上的一号插接孔1161会和挤压螺母13上的位于第二档处的二号插接孔132重合，弹性卡件14会在其本身的弹性作用下，锁紧端142同时插入在一号插接孔1161和二号插接孔132内，与此同时，弹性卡件14回弹会带动预紧力调整杆15回位，挤压螺母13被卡接无法与芯杆11发生相对转动和位移，芯杆11也无法转动，完成第二个工作循环和铆钉的第二档预紧。

在这个过程中，挤压螺母13移动过程中会继续挤压钉套12，钉套12在挤压力的作用下，局部退火段122的鼓包也会越来越大，铆钉的预紧力也会越来越大，实现第二档预紧的目的。

如果安装者想在第二档预紧力位置结束安装，只需继续扣住扳机33，枪头21内夹头22会继续旋转，由于芯杆11和挤压螺母13被弹性卡件14锁死，芯杆11将无法旋转，随后在夹头22扭力作用下只能从芯杆11的断颈槽1121处断裂，结束整个的安装过程。

5、第三档预紧操作：如果某些特定场合，例如钢板连接部141位，需要使用该产品更大的夹紧力性能，就需要把该抽芯铆钉安装到第三档预紧力水平，操作同第二档预紧操作，此时的预紧力为该抽芯铆钉的最大水平，安装后形成的鼓包底脚也为最大。

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.可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：包括芯杆(11)，以及依次套在芯杆(11)上的钉套(12)和挤压螺母(13)，其中，挤压螺母(13)和芯杆(11)之间通过螺纹连接；

还包括一个可将挤压螺母(13)在芯杆(11)上轴向限位的弹性卡件(14)；芯杆(11)内设有一个可容纳弹性卡件(14)的移位腔(116)，挤压螺母(13)中设有多组沿轴向分布的卡接位，弹性卡件(14)的末端可穿过移位腔(116)的腔壁卡接在挤压螺母(13)的其中一组卡接位处。

2.根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：弹性卡件(14)包括多个锁紧端(142)，锁紧端(142)呈放射状分布在弹性卡件(14)的末端，移位腔(116)的腔壁上开有若干关于芯杆(11)轴线对称分布的一号插接孔(1161)，一号插接孔(1161)的数量和锁紧端(142)数量一致且锁紧端(142)一一对应地插在一号插接孔(1161)内，挤压螺母(13)上开有多组二号插接孔(132)，二号插接孔(132)为挤压螺母(13)中设置的卡接位，当挤压螺母(13)在芯杆(11)上移动时，一号插接孔(1161)位于任意一组二号插接孔(132)的行进轨迹上，一号插接孔(1161)和二号插接孔(132)均为斜向圆孔，两者的斜向均与锁紧端(142)斜度一致。

3.根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：还包括一根可在外力作用下带动弹性卡件(14)在移位腔(116)内沿芯杆(11)轴向移动的预紧力调整杆(15)；芯杆(11)内设有一个供预紧力调整杆(15)穿过的调整杆容置孔(117)，弹性卡件(14)包括连接部(141)，弹性卡件(14)通过连接部(141)可拆卸安装在预紧力调整杆(15)的一端，预紧力调整杆(15)的一端设有一个连接孔(152)，弹性卡件(14)的连接部(141)贯穿卡接在连接孔(152)内。

4.根据权利要求2所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：移位腔(116)内壁还设有一组与锁紧端(142)一一对应的沿轴向延伸的导向槽(1162)。

5.根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：芯杆(11)包括驱动段(111)、支撑段(113)、安装段(114)和螺纹段(115)；挤压螺母(13)拧接在螺纹段(115)上，钉套(12)套在安装段(114)上且两者之间间隙配合，支撑段(113)中设有一个支撑锥面(1131)，钉套(12)位于支撑锥面(1131)和挤压螺母(13)端面之间。

6.根据权利要求5所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：驱动段(111)和支撑段(113)之间还设有断颈段(112)，断颈段(112)中设有一个沿周向延伸的环形断颈槽(1121)，驱动段(111)中设有一个驱动头(1111)。

7.根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：挤压螺母(13)和钉套(12)在相接处周向卡接在一起；钉套(12)为一个由支撑口(121)、局部退火段(122)和局部淬火段(123)依次相接形成的一体式结构；局部淬火段(123)的端面为锯齿形状的齿形面(1231)，挤压螺母(13)与钉套(12)相接的端面为一个与齿形面(1231)形状相匹配的配合齿面(131)。

8.根据权利要求7所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：支撑口(121)为一个喇叭口状结构，且支撑口(121)的端面设有防转槽(1211)。

9.根据权利要求1所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉，其特征在于：挤压螺母(13)中部设置有收口区域(133)。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的可调预紧力机械锁紧型抽芯铆钉的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

1、第一档预紧安装方法：

步骤A、将装配好的抽芯铆钉插入待铆接工件(7)的铆接孔中，使钉套(12)上的支撑口(121)抵紧铆接孔孔口；

步骤B、使用安装工具驱动芯杆(11)旋转并卡住钉套(12)不让其转动，挤压螺母(13)在芯杆(11)的螺纹段(115)的螺纹驱动作用下在芯杆(11)上移动并挤压钉套(12)，钉套(12)受挤压其局部退火段(122)形成一个鼓包，同时芯杆(11)的移位腔(116)上的一号插接孔(1161)和挤压螺母(13)上的位于第一档处的二号插接孔(132)重合，弹性卡件(14)在其本身的弹性作用下，锁紧端(142)同时插入在一号插接孔(1161)和二号插接孔(132)内，将挤压螺母(13)被卡接使其无法与芯杆(11)发生相对转动和位移；

步骤C、使用安装工具继续驱动芯杆(11)旋转，由于芯杆(11)被弹性卡件(14)锁死无法旋转，芯杆(11)从其断颈槽(1121)处断裂，结束整个的安装过程；

2、第二档预紧安装方法：

步骤A、将装配好的抽芯铆钉插入待铆接工件(7)的铆接孔中，使钉套(12)上的支撑口(121)抵紧铆接孔孔口；

步骤B、使用安装工具驱动芯杆(11)旋转并卡住钉套(12)不让其转动，挤压螺母(13)在芯杆(11)的螺纹段(115)的螺纹驱动作用下在芯杆(11)上移动并挤压钉套(12)，钉套(12)受挤压其局部退火段(122)形成一个鼓包，同时芯杆(11)的移位腔(116)上的一号插接孔(1161)和挤压螺母(13)上的位于第一档处的二号插接孔(132)重合，弹性卡件(14)在其本身的弹性作用下，锁紧端(142)同时插入在一号插接孔(1161)和二号插接孔(132)内，将挤压螺母(13)被卡接使其无法与芯杆(11)发生相对转动和位移；

步骤C、停止驱动芯杆(11)旋转；

步骤D、使用推杆(6)推动预紧力调整杆(15)并顶住不动，在预紧力调整杆(15)的带动下，弹性卡件(14)向第二档处的二号插接孔(132)移动，预紧力调整杆(15)移动的位移正好使得弹性卡件(14)的锁紧端(142)从二号插接孔(132)内脱出但是仍留在一号插接孔(1161)内，此时挤压螺母(13)和芯杆(11)之间的机械锁紧被解锁；

步骤E、使用安装工具继续驱动芯杆(11)旋转一定角度后，一号插接孔(1161)内和二号插接孔(132)错位，弹性卡件(14)的锁紧端(142)位于第一档处的二号插接孔(132)和第二档处的二号插接孔(132)之间，此时，撤回推杆(6)；

步骤F、使用安装工具继续驱动芯杆(11)旋转,挤压螺母(13)向芯杆(11)尾部移动一定位移，此时芯杆(11)的移位腔(116)上的一号插接孔(1161)和挤压螺母(13)上的位于第二档处的二号插接孔(132)重合，弹性卡件(14)在其本身的弹性作用下，锁紧端(142)同时插入在一号插接孔(1161)和二号插接孔(132)内，将挤压螺母(13)被卡接使其无法与芯杆(11)发生相对转动和位移；与此同时，弹性卡件(14)回弹带动预紧力调整杆(15)回位；

在这个过程中，钉套(12)受挤压螺母(13)挤压局部退火段(122)的鼓包继续增大，铆钉的预紧力也随之增大，实现第二档预紧的目的；

步骤G、使用安装工具继续驱动芯杆(11)旋转，由于芯杆(11)被弹性卡件(14)锁死无法旋转，芯杆(11)从其断颈槽(1121)处断裂，结束整个的安装过程；

3、第三档、第四档、第五档……预紧安装方法以此类推。

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