CN111173826A - 一种螺母及其合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺母及其合金材料，涉及紧固件技术领域，螺母包括管状的螺母本体，所述螺母本体一端连接有端盖，所述螺母本体外侧和端盖之间的折角处设置有至少一个嵌块。相比于传统结构样式的四爪螺母，该结构样式的螺母具有如下优点：其一、嵌块位于螺母本体和端盖的折角处，因此螺母相互之间不会因嵌块而钩住，能够实现振动盘自动走料，无需人工放料，减少人工成本；其二、该结构样式的螺母可一体成型或冷墩成型，一方面无需冲裁弯折，工艺简单，生产效率高，约150个/分钟，传统的四爪螺母生产效率则是7‑8个/分钟，另一方面该成型工艺下螺母本体壁厚可以增大且长度可以增长，强度高且适用于不同厚度的构件。

Description

一种螺母及其合金材料

技术领域

本发明涉及紧固件技术领域，特别涉及一种螺母及其合金材料。

背景技术

螺母即螺帽，与螺栓配合起到紧固作用，常见于各行各业。根据应用环境的不同，螺母结构也是多种多样，如：自锁螺母、放松螺母、四爪螺母等。其中，四爪螺母因其具有四个爪刺而得名，因其主要用于家具行业，如多个木质构件的连接，因此也称为家具螺母。

以往，利用常规螺母和螺栓连接两个木质构件时，为防止螺母打滑转动，人们通常需要使用两个扳手进行拧紧操作，即一个扳手卡在螺栓头部进行拧转，另一个扳手卡住螺母并限制其打滑转动。四爪螺母的出现则是解决了上述问题，安装时，先在木质构件上打出供四爪螺母卡入的孔，再用压机将四爪螺母卡入木质构件的孔内，四个爪刺卡入木质构件而起到限位四爪螺母转动的作用。因此螺栓拧转时，无需固定螺母，紧固快速便捷，且适用于自动化设备进行紧固连接。

公开号为CN101328926A的中国专利公开了一种带孔平底家具螺母，其包括本体以及设置在本体底部用于安装螺母的底边，底边上沿本体方向竖直设有固定爪。

公告号为CN3673077D的中国外观专利公开了一种螺母(四爪)。

上述专利便公开了目前四爪螺母的样式，该外观专利的结构样式更接近实物。四爪螺母结构如下：包括管状螺母、连接于管状螺母一端的端盖、与端盖连接的四个爪刺。安装时，管状螺母卡入预制孔，端盖贴合于木质构件一侧面，爪刺卡入木质构件。

但是上述样式的四爪螺母存在以下技术缺陷：一、成型前端盖为圆环状，爪刺为端盖边沿的一部分，经冲裁、弯折得到爪刺，该类样式四爪螺母生产制造工序多、效率低；二、爪刺位于端盖边沿，通过振动盘走料的过程中容易相互钩住，因此该类样式四爪螺母无法通过振动盘走料，需要人为放料，费时费力。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种螺母，其具有传统四爪螺母的防打滑转动的功能，且其生产效率高、能够通过振动盘走料。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种螺母，包括管状的螺母本体，所述螺母本体一端连接有端盖，所述螺母本体外侧和端盖之间的折角处设置有至少一个嵌块。

通过采用上述技术方案，嵌块作为传统四爪螺母爪刺的替代，其具有同样的功能，安装时螺母本体塞入构件预置孔，嵌块在压机或人工作用下嵌入预置孔开口边沿处，端盖与构件一侧面贴合。螺母本体受到嵌块的限位而无法打滑转动，进而便于螺栓拧转安装。

相比于传统结构样式的四爪螺母，该结构样式的螺母具有如下优点：其一、嵌块位于螺母本体和端盖的折角处，因此螺母相互之间不会因嵌块而钩住，能够实现振动盘自动走料，无需人工放料，减少人工成本；其二、该结构样式的螺母可一体成型或冷墩成型，一方面无需冲裁弯折，工艺简单，生产效率高，约150个/分钟，传统的四爪螺母生产效率则是7-8个/分钟，另一方面该成型工艺下螺母本体壁厚可以增大且长度可以增长，强度高且适用于不同厚度的构件。

本发明进一步设置为：所述嵌块呈三角块状。

通过采用上述技术方案，螺母安装时嵌块容易嵌入构件，所需的压力小，且嵌块的结构稳定，可增强端盖和螺母本体的连接强度。

本发明进一步设置为：所述嵌块背离端盖的端沿贴合螺母本体且该处端沿称为第一端沿，所述嵌块背离螺母本体的端沿贴合端盖且该处端沿称为第二端沿，所述第二端沿宽于第一端沿。

通过采用上述技术方案，螺母安装时较窄的第一端沿先嵌入构件，嵌入所需的压力小，便于安装进行；且便于嵌块直接冷墩成型。

本发明进一步设置为：所述嵌块绕螺母本体等距周向间隔设置。

通过采用上述技术方案，嵌块对于螺母本体的防扭转限位效果提高。

本发明进一步设置为：所述螺母本体和端盖的折角处设置有倒角。

通过采用上述技术方案，便于嵌块直接冷墩成型。

本发明进一步设置为：所述螺母本体包括内壁具有螺纹的螺纹段、内壁光滑的光滑段，所述螺纹段与端盖连接，所述光滑段连接于螺纹段远离端盖的一端。

通过采用上述技术方案，对于较厚的构件，减少螺栓所需拧转距离。

本发明进一步设置为：安装时，所述螺纹段置于构件预置孔内，所述光滑段穿出构件且经开花工序而贴合在构件表面。

通过采用上述技术方案，螺母安装完成后卡死在构件内，抗拉强度高，避免螺栓拧转时将螺母顶出构件的麻烦。

本发明进一步设置为：该螺母经冷墩成型。

通过采用上述技术方案，该工艺简单，生产效率高。

本发明进一步设置为：所述端盖朝向嵌块的侧面同心设置有多个第一环形纹，所述螺母本体朝向端盖的一端外侧间隔设置有多个第二环形纹。

通过采用上述技术方案，第一环形纹和第二环形纹的设置，在端盖侧面和螺母本体外壁形成有供少量空气容纳的区域，保持常压，便于冷墩成型工艺中的冲头活动。

本发明的另一目的是提供一种螺母合金材料。

一种螺母合金材料，包括如下质量百分比的组分：Si 0.4-0.45%；Fe 0.4-0.45%；Cu 2.6-3%；Mn 0.3-0.6%；Mg 1.2-1.8%；Zn 0.2-0.3%；Cr 1.8-2.3%；Ni 0.8-1.2%；Pb0.12-0.16%；Ge 0.06-0.09%；Gd 0.2-0.26%；余量为Al。

通过采用上述技术方案，以Al-Cu-Mg-Zn系硬铝合金作为上述螺母的制造材料，铝合金密度低、强度高、硬度大，因此该螺母不影响构件的重量且具有优良的紧固效果。但是该合金材料的塑性较差，光滑段开花时容易断裂，且冷墩成型效果不好。

为此，特调整铝合金各元素的含量占比，并添加元素，以进行改进。其中，Cr的体心立方晶胞内的两个金属原子在熔融状态改善Al的结构硬度，还能改善合金韧性；加入Ni有增加合金抗拉强度和硬度的倾向；Ge具有较低的空位形成能和较强的空位结合能，能够促进析出相形成更加细小，合金强硬度提高；Gd和Pb的延展性较好。

其中，Pb虽然具有优良的延展性，但是在铝合金中一般为杂质元素，因为Pb在铝中溶解度小，难以结合、混匀，一般Pb含量达0.01%便会导致铝合金塑性下降。本发明通过添加Ge、Gd、Ni、Cr等晶粒组织控制元素，并调整各元素含量占比，对Al晶粒组织的改变，使得Pb在铝合金中的溶解度提高，显微组织上能看到细小的Pb颗粒均匀分布，进而进一步提高铝合金的塑性和延展性并保持优良的抗拉、抗压强度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、该螺母结构为独创设计，具有传统四爪螺母的防打滑转动功能，且能够实现振动盘自动走料，减少人工成本；采用冷墩成型，工艺简单，生产效率高，约150个/分钟，传统的四爪螺母生产效率则是7-8个/分钟；螺母本体壁厚可以增大且长度可以增长，强度高且适用于不同厚度的构件；

2、铝合金材料配方经过设计，强度高且韧性好，适用于该螺母制造生产，满足其使用需求。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图，用于展示嵌块；

图2是实施例一的俯视示意图；

图3是实施例一的结构示意图，用于展示螺纹段和光滑段；

图4是实施例一的结构示意图，用于展示端盖。

附图标记说明：1、螺母本体；11、螺纹段；12、光滑段；2、端盖；3、嵌块；31、第一端沿；32、第二端沿；4、倒角；5、第一环形纹；6、第二环形纹。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

一种螺母，如图1所示，包括螺母本体1、连接于螺母本体1一端的端盖2、连接于螺母本体1和端盖2之间的嵌块3。

如图1、图3所示，螺母本体1呈圆管状且分为同轴设置的螺纹段11和光滑段12，螺纹段11和光滑段12外径相等且一体固定连接。螺纹段11内壁具有凸起的螺纹凸条，与对应的螺栓螺纹配合。光滑段12内壁光滑，因此螺纹段11最小内径小于光滑段12内径。安装时，螺纹段11置于构件预置孔内而与螺栓螺纹配合，光滑段12经开花而贴合于构件一侧面。

如图1、图4所示，端盖2呈圆环状，且其同轴固定连接于螺纹段11远离光滑段12的一端外壁。安装时，端盖2贴合于构件相对于开花后光滑段12的另一侧面。端盖2和光滑段12两者共同起到限位作用，而使螺母卡死在构件内，避免螺栓拧转时将螺母顶出构件的麻烦。螺母本体1和端盖2之间的折角处设置有倒角4。

如图1、图2所示，嵌块3呈三角块状，且其固定连接于螺母本体1外侧和端盖2之间的折角处。嵌块3设置有六个，且绕螺母本体1等距周向间隔设置。嵌块3三个角端，其背离端盖2的一角端贴合螺母本体1且该处端沿称为第一端沿31；其背离螺母本体1的一角端贴合端盖2且该处端沿称为第二端沿32；其朝向倒角4的一角端与倒角4重合，且与倒角4直径较大一侧的重合线为第三端沿、与倒角4直径较小一侧的重合线为第四端沿(第三端沿和第四端沿受到嵌块3自身遮挡而未露出，附图未示出)。

嵌块3作为传统四爪螺母爪刺的替代，其具有同样的功能，安装时螺母本体1塞入构件预置孔，嵌块3在压机或人工作用下嵌入预置孔开口边沿处，端盖2与构件一侧面贴合。螺母本体1受到嵌块3的限位而无法打滑转动，进而便于螺栓拧转安装。

第二端沿32、第三端沿和第四端沿均宽于第一端沿31，第二端沿32宽度等于第三端沿，第四端沿宽度略小于第三端沿。一方面嵌块3容易嵌入构件，另一方面便于冷墩成型。第二端沿32至螺母本体1的距离小于其至端盖2边沿的距离，因此嵌块3相对于传统爪刺的隐藏效果好，便于实现自动振动盘走料。

如图1所示，该螺母经冷墩成型，端盖2朝向嵌块3的侧面同心等距设置有七个第一环形纹5，螺母本体1朝向端盖2的一端外侧等距间隔设置有七个第二环形纹6。第一环形纹5和第二环形纹6可以为凹槽，也可以为凸条，本实施例中优选为圆弧形凸条，且与端盖2或螺母本体1固定连接。位于内侧的两个第一环形纹5与嵌块3重合，靠近端盖2的五个第二环形纹6与嵌块3重合。

安装过程：

先在构件上冲裁出预置孔，螺母经振动盘自动走料后，上料至冲压工位；接着压机工作，将螺母本体1卡入预置孔，且嵌块3嵌入构件，端盖2与构件一侧面贴合；最后对露出构件的光滑段12进行开花，使其破开而贴合在构件另一侧面，完成安装。

实施例二：

一种螺母合金材料，包括如下质量百分比的组分：Si 0.4%；Fe 0.42%；Cu 2.6%；Mn0.3%；Mg 1.2%；Zn 0.25%；Cr 1.8%；Ni 1%；Pb 0.14%；Ge 0.06%；Gd 0.26%；余量为Al。

实施例三：

一种螺母合金材料，包括如下质量百分比的组分：Si 0.45%；Fe 0.4%；Cu 3%；Mn 0.4%；Mg 1.5%；Zn 0.3%；Cr 2%；Ni 0.8%；Pb 0.12%；Ge 0.09%；Gd 0.2%；余量为Al。

实施例四：

一种螺母合金材料，包括如下质量百分比的组分：Si 0.43%；Fe 0.45%；Cu 2.8%；Mn0.6%；Mg 1.8%；Zn 0.2%；Cr 2.3%；Ni 1.2%；Pb 0.16%；Ge 0.08%；Gd 0.23%；余量为Al。

实施例二至四的合金材料经配料、熔炼、精炼、浇铸、热处理、攻螺纹、冷墩等工艺得到螺母。

实施例五：

与实施例四的区别在于，去除Pb。

实施例六：

与实施例四的区别在于，去除Ge、Gd、Pb、Ni、Cr。

参考GB/T 16865-2013《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法》中记载的方法，对实施例二至六的合金材料进行断裂伸长率测试。测试结果如下：

	实施例二	实施例三	实施例四	实施例五	实施例六
						断裂伸长率/%	32.9	33.1	33.5	26.3	14.2

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺母，包括管状的螺母本体(1)，其特征在于：所述螺母本体(1)一端连接有端盖(2)，所述螺母本体(1)外侧和端盖(2)之间的折角处设置有至少一个嵌块(3)。

2.根据权利要求1所述的一种螺母，其特征在于：所述嵌块(3)呈三角块状。

3.根据权利要求2所述的一种螺母，其特征在于：所述嵌块(3)背离端盖(2)的端沿贴合螺母本体(1)且该处端沿称为第一端沿(31)，所述嵌块(3)背离螺母本体(1)的端沿贴合端盖(2)且该处端沿称为第二端沿(32)，所述第二端沿(32)宽于第一端沿(31)。

4.根据权利要求1所述的一种螺母，其特征在于：所述嵌块(3)绕螺母本体(1)等距周向间隔设置。

5.根据权利要求1所述的一种螺母，其特征在于：所述螺母本体(1)和端盖(2)的折角处设置有倒角(4)。

6.根据权利要求1所述的一种螺母，其特征在于：所述螺母本体(1)包括内壁具有螺纹的螺纹段(11)、内壁光滑的光滑段(12)，所述螺纹段(11)与端盖(2)连接，所述光滑段(12)连接于螺纹段(11)远离端盖(2)的一端。

7.根据权利要求6所述的一种螺母，其特征在于：安装时，所述螺纹段(11)置于构件预置孔内，所述光滑段(12)穿出构件且经开花工序而贴合在构件表面。

8.根据权利要求1所述的一种螺母，其特征在于：该螺母经冷墩成型。

9.根据权利要求8所述的一种螺母，其特征在于：所述端盖(2)朝向嵌块(3)的侧面同心设置有多个第一环形纹(5)，所述螺母本体(1)朝向端盖(2)的一端外侧间隔设置有多个第二环形纹(6)。

10.一种螺母合金材料，该螺母为权利要求1-9任一项所述的螺母，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：Si 0.4-0.45%；Fe 0.4-0.45%；Cu 2.6-3%；Mn 0.3-0.6%；Mg 1.2-1.8%；Zn 0.2-0.3%；Cr 1.8-2.3%；Ni 0.8-1.2%；Pb 0.12-0.16%；Ge 0.06-0.09%；Gd 0.2-0.26%；余量为Al。

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