CN111271358A - 一种具有预紧功能的紧固件及其安装、破拆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有预紧功能的紧固件及其安装、破拆方法。铆钉包括螺纹型锁紧槽段，设置与套环螺纹匹配的铆钉螺纹；套环包括套环多边型螺纹预紧段和套环铆接变形段，套环多边型螺纹预紧段内壁设置与铆钉螺纹匹配的套环螺纹。连接方法是先进行预安装再进行变形区铆接作业；破拆使用专用破拆工具，完成套环变形区的切割破拆后旋出分离。本发明紧固件能够实现被连接件之间的预紧，完成零件之间的预安装，实现连接过程的预紧，使被连接工件之间产生最大可达夹紧力50％左右的预紧力，通过在套环部分增加多边型螺纹预紧段，实现铆钉紧固件的预紧功能。本发明安装、拆卸方便，防松、抗疲劳性更强，同时具备防松螺栓和环槽铆钉紧固件的连接优点。

Description

一种具有预紧功能的紧固件及其安装、破拆方法
技术领域
本发明属于铆接技术领域，尤其属于一种用于连接的拉铆钉铆接紧固件的设计与制造，属金属机械加工的铆接类(B21J)和紧固件类(F16B)。
背景技术
拉铆钉是现有紧固连接方式中常用的紧固连接件，一般用于需栓接或铆接的部件连接。使用紧固作业时采用拉铆钉专用设备将两个待结合件夹紧后，挤压套入的环状套环的金属并充满栓柱的多条环状沟槽的凹坑内，使得套环与铆钉严密结合紧固。拉铆钉紧固件在组装完成后具有相同的紧固力及永不松动等特性。
在实际施工过程中，对于一些复杂和特殊要求的连接结构需要先进行预紧连接。现有环槽铆钉紧固件在使用过程中无法实现安装过程的预紧，均为一次安装产生夹紧力；现有紧固件在进行紧固施工作业中，安装后期易出现安装孔偏离，造成施工无法进行，对垂直度要求高的结构，如果不进行预安装，一次铆接可能出现结构倾斜，严重者会发生倒塌现象。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种具有预紧功能的紧固件及其安装、破拆方法。本发明目的是提供一种能够在铆接固定前先行进行预紧固定的紧固件结构，采用本发明紧固件能够使被连接件之间产生较好的预紧力，实现连接件之间的固定和预安装，在完成其他作业后再根据设计完成整体安装铆接固定。
本发明通过以下技术方案实现：
一种具有预紧功能的紧固件，其特征在于：包括铆钉和套环；
铆钉依次包括多边型铆钉头部、铆钉光杆、铆钉螺纹型锁紧槽和铆钉环槽尾牙各段；其中，铆钉螺纹型锁紧槽段设置与套环螺纹匹配的铆钉螺纹；
套环依次包括套环多边型螺纹预紧段和套环铆接变形段；其中，套环多边型螺纹预紧段内壁设置与铆钉螺纹匹配的套环螺纹。
进一步所述多边型铆钉头部和套环多边型螺纹预紧段的横截面外形轮廓是正六边形或正四边形。
所述铆钉螺纹纵向结构的牙顶和牙底采用圆弧过度。
所述牙底的圆弧包括牙槽底边两侧的半径相等的两段圆弧，牙顶的圆弧包括牙槽两端的半径相等的两段圆弧，且牙顶的圆弧半径不等于牙槽的底边的圆弧半径。
采用本发明具有预紧功能的紧固件进行紧固连接的方法是：将铆钉和套环进行预紧安装，使用扭矩扳手拧紧铆钉多边型头部或套环多边型螺纹预紧段，铆钉旋入套环螺纹型预紧区，通过扭矩扳手显示的扭矩值大小判断产生预紧力的值，完成预紧安装；使用铆接工具，对铆钉施加轴向力，同时径向挤压套环变形区，完成套环变形区铆接作业。
采用本发明具有预紧功能的紧固件进行破拆的方法是：使用专用破拆工具，完成套环变形区的切割破拆；再使用扭矩扳手将铆钉旋出分离。
本发明紧固件的铆钉和套环材料均采用普通碳钢，铆钉进行热处理和表面发黑处理，来提高铆钉强度。对套环进行热处理和表面镀锌处理，从而提高套环强度、减小铆接过程摩擦力，具有预紧功能的紧固件能超过同种规格10.9级高强度螺栓。
本发明紧固件结合了现有防松螺栓和环槽铆钉的工作原理，紧固件结构不同于常规环槽铆钉和螺栓，铆钉牙顶和牙低通过采用圆弧过度、改变牙型角值大小等方式减小齿根的应力集中，在连接时，铆钉穿过安装孔，将套环从铆钉尾牙段套入，使套环螺纹型预紧区与铆钉螺纹型锁紧槽完成配合，再使用扭矩扳手旋拧多边型铆钉头部或套环，使被连接件之间产生足够的预紧力，再使用专用铆枪对套环铆接变形区进行铆接，即整个过程分两步进行：一是使用扭矩扳手旋拧多边型铆钉头部或套环，通过扭矩获得预紧力；二是使用铆枪铆接套环变形段，通过轴向拉伸铆钉，径向挤压套环，产生最终夹紧力。
本发明有益性：相比现有的高强度环槽铆钉连接副，本发明紧固件能够实现被连接件之间的预紧，完成零件之间的预安装，实现连接过程的预紧，使被连接工件之间产生最大可达夹紧力50％左右的预紧力，通过在套环部分增加多边型螺纹预紧段，实现铆钉紧固件的预紧功能。本发明安装、拆卸方便，防松、抗疲劳性更强，同时具备防松螺栓和环槽铆钉紧固件的连接优点。
附图说明
图1是本发明紧固件结构示意图；
图2是本发明紧固件铆钉正视结构示意图；
图3是本发明紧固件铆钉侧视结构示意图；
图4是本发明紧固件套环剖面结构示意图；
图5是本发明紧固件套环侧视结构示意图；
图6A至图6D是本发明紧固件紧固作业过程示意图；其中，图6A是旋扭预紧，箭头方向为旋扭方向，图6B是铆接准备，图6C是挤压铆接，图6D是铆接完成。套环和预紧环剖面结构示意图；
图7A至图7C是本发明紧固件破拆作业过程示意图；其中，图7A是破拆准备，图7B是破拆切割，图7C是旋扭分离，箭头方向为旋扭方向；
图8是本发明铆钉牙形结构示意图。
图中，1是铆钉，1.1是多边型铆钉头部，1.2是铆钉光杆，1.3铆钉螺纹型锁紧槽，1.4是铆钉环槽尾牙，2是套环，2.1是套环多边型螺纹预紧段，2.2是套环铆接变形段，3是连接件，4是铆接工具，R1是牙底的圆弧，R2是牙顶的圆弧。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
如图所示，具有预紧功能的紧固件，包括铆钉1和套环2；
铆钉1依次包括多边型铆钉头部1.1、铆钉光杆1.2、铆钉螺纹型锁紧槽1.3和铆钉环槽尾牙1.4各段；其中，铆钉螺纹型锁紧槽1.3段设置与套环螺纹匹配的铆钉螺纹；
套环2依次包括套环多边型螺纹预紧段2.1和套环铆接变形段2.1；其中，套环多边型螺纹预紧段2.1内壁设置与铆钉螺纹匹配的套环螺纹。
多边型铆钉头部1.1和套环多边型螺纹预紧段2.1的横截面外形轮廓是正六边形或正四边形。本例图中是正六边形。
如图8所示，铆钉螺纹纵向结构的牙顶和牙底采用圆弧过度。牙底的圆弧R1包括牙槽底边两侧的半径相等的两段圆弧R1，牙顶的圆弧R2包括牙槽两端的半径相等的两段圆弧R2，且牙顶的圆弧R2半径不等于牙槽的底边牙底的圆弧R1半径。普通螺纹牙形多为等边或等腰三角形，牙形角为60°或55°，这种设计容易引起齿根的应力疲劳。本发明铆钉牙顶和牙底通过采用圆弧过度、改变牙型角值大小等方式减小齿根的应力集中，紧固效果更好。
如图所示，本发明紧固件结合了现有防松螺栓和环槽铆钉连接紧固件的工作原理，旋铆式铆钉1结构的牙顶和牙底通过采用圆弧过度，改变牙型角值大小等方式减小齿根的应力集中，在连接时，铆钉1穿过安装孔，将套环2从铆钉尾牙套入铆钉1，使套环多边型螺纹预紧段2.1的套环螺纹与铆钉螺纹型锁紧槽段1.3的铆钉螺纹完成配合，再使用扭矩扳手旋拧多边型铆钉头部段1.1的铆钉头部六边形或套环，使被连接件3之间产生相应的预紧力，再使用专用铆接工具对套环铆接变形段2.2进行铆接，即整个过程分两步进行：一是使用扭矩扳手旋拧铆钉六边形头部或套环，通过扭矩获得预紧力；二是使用专用铆接工具铆接套环变形区，通过轴向拉伸铆钉，径向挤压套环，产生最终夹紧力。
本发明紧固件的安装与破拆方法：
安装、破拆工具：扭矩扳手、专用铆接工具、破拆工具及配套动力源。安装：安装过程如图6A至图6D所示，首先进行套环多边型螺纹预紧段2.1安装，使用扭矩扳手拧紧多边型铆钉头部段1.1或套环，铆钉旋入套环铆接变形段2.2，通过扭矩扳手显示的扭矩值大小判断产生预紧力的值，完成预紧安装。接着使用铆接工具对铆钉施加轴向力，同时径向挤压套环变形区，完成套环变形区铆接作业。
破拆：破拆过程如图7A至图7C所示，首先用专用破拆工具完成套环铆接变形段2.2的破拆。再使用扭矩扳手将铆钉旋出。
本发明紧固件具有安装前预紧功能，安装过程分两次进行，第一次通过扭矩扳手拧紧套环多边型螺纹预紧段2.1，使被连接件之间产生一定预紧力，第二次通过专用工具铆接套环铆接变形段2.2，获得最终夹紧力完成紧固连接。本发明通过在套环部分增加套环多边型螺纹预紧段2.1，实现紧固件的预紧功能。本发明紧固件安装、拆卸方便，具有防松螺栓和环槽铆钉连接副的连接优点，防松、抗疲劳性更强。

Claims (6)

1.一种具有预紧功能的紧固件，其特征在于：包括铆钉和套环；
铆钉依次包括多边型铆钉头部、铆钉光杆、铆钉螺纹型锁紧槽和铆钉环槽尾牙各段；其中，铆钉螺纹型锁紧槽段设置与套环螺纹匹配的铆钉螺纹；
套环依次包括套环多边型螺纹预紧段和套环铆接变形段；其中，套环多边型螺纹预紧段内壁设置与铆钉螺纹匹配的套环螺纹。
2.根据权利要求1所述的具有预紧功能的紧固件，其特征在于：所述多边型铆钉头部和套环多边型螺纹预紧段的横截面外形轮廓是正六边形或正四边形。
3.根据权利要求2所述的具有预紧功能的紧固件，其特征在于：所述铆钉螺纹纵向结构的牙顶和牙底采用圆弧过度。
4.根据权利要求3所述的具有预紧功能的紧固件，其特征在于：所述牙底的圆弧包括牙槽底边两侧的半径相等的两段圆弧，牙顶的圆弧包括牙槽两端的半径相等的两段圆弧，且牙顶的圆弧半径不等于牙槽的底边的圆弧半径。
5.一种具有预紧功能的紧固件紧固连接方法，其特征在于：采用权利要求1至4任一项所述的紧固件；将铆钉和套环进行预紧安装，使用扭矩扳手拧紧铆钉多边型头部或套环多边型螺纹预紧段，铆钉旋入套环螺纹型预紧区，通过扭矩扳手显示的扭矩值大小判断产生预紧力的值，完成预紧安装；使用铆接工具，对铆钉施加轴向力，同时径向挤压套环变形区，完成套环变形区铆接作业。
6.一种具有预紧功能的紧固件破拆方法，其特征在于：采用权利要求1至4任一项所述的紧固件；使用破拆工具，通过破拆工具完成套环变形区的切割破拆；再使用扭矩扳手将铆钉旋出分离。
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