CN112049851A - 一种铝铸件用自攻螺钉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝铸件用自攻螺钉，包括螺钉头部和螺钉杆，所述螺钉杆上设有螺旋状的螺纹，所述螺纹由若干段螺纹圈构成；所述螺纹圈包括负载面和支撑面，所述负载面和支撑面形成的角平分线离开螺钉头部以一定角度倾斜至螺杆轴线的垂线，所述负载面与支撑面均最初以直线从螺纹顶端延伸，接着以过渡圆弧R过渡延伸至螺纹根部。螺纹末端的螺钉杆直径递减，其上面被滚压挤出的螺纹圈的螺牙高度相应递减，并与上部恒定直径的螺钉杆上面的被滚压挤出的螺纹圈连续形成。本发明尾部螺钉杆设计为锥形杆，其上面的螺牙也由小到大递增，大大减小了初始拧入扭矩，另由于螺杆与其上面的螺牙整体形状为锥形，其导向作用可使螺钉精准、顺利的攻入铝铸对配件中。
Description
技术领域
本发明涉及一种被滚压挤出螺纹圈的自攻螺钉，特别是涉及一种铝铸件用自攻螺钉。
背景技术
机械行业中通常使用到各种五金零件作为加工和安装零件，例如自攻钉就是一种常见的五金零件。配对件只需预留适当直径的预制孔，当自攻钉旋拧锁入孔中，自攻螺纹挤压预制孔形成与之配合的内螺纹，进而完成装配。自攻钉可以将塑料或金属附件紧固在配对件上。我们通常希望自攻螺钉将附件与配对件紧固时，可以通过小的拧入扭矩扭入配对件，且可以提供较大的紧固力。目前标准自攻螺钉主要采用三角形螺纹，三角形的螺纹牙山角通常为55°~65°，相对于其他牙型具有强度高的优点，但是由于牙型角较大，在螺钉攻入配对件时，材料变形一样的情况下，标准牙由于牙山角较大，所产生的径向分力较大，轴向分力较小，故而对配件材料不易于流动，装配扭矩大，且当对配件壁厚较薄时，由于材料所受径向应力比较大，对配件径向易变形或损坏，总的来说安装性能较差。市场中常见的另一种牙山角30°的自攻钉，在材料变形相同的情况下，由于牙山角度小的缘故，零件间会有较低的径向应力、较小的安装扭矩及较深的咬合深度，然而由于小牙山角度的牙根较窄，对比大牙型角的螺纹强度较低，对配件仅仅适用于塑料件。
目前标准自攻螺钉，螺纹牙型角通常为55°~65°，由于牙型角较大，在螺钉攻入配对件时，所产生的径向分力较大，轴向分力较小，故而对配件材料不易于流动，装配扭矩大，且当对配件壁厚较薄时，由于材料所受径向应力比较大，对配件径向易变形或损坏；30°小牙山角的自攻钉牙根较窄，对比大牙山角的螺纹强度较低，对配件多是塑料件，不是特别适用铝铸对配件。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种铝铸件用自攻螺钉，其针对铝铸件拥有良好的拧入性能，较高的连接强度与较长的使用寿命。
技术方案：本发明所述的一种铝铸件用自攻螺钉，包括螺钉头部和螺钉杆，所述螺钉杆上设有螺旋状的螺纹，所述螺纹由若干段螺纹圈构成；所述螺纹圈包括负载面和支撑面，所述负载面和支撑面形成的角平分线离开螺钉头部以一定角度倾斜至螺杆轴线的垂线，所述负载面与支撑面均最初以直线从螺纹顶端延伸，接着以过渡圆弧R过渡延伸至螺纹根部。
进一步的，所述螺纹末端的螺钉杆直径递减，其上面被滚压挤出的螺纹圈的螺牙高度相应递减，并与上部恒定直径的螺钉杆上面的被滚压挤出的螺纹圈连续形成。
进一步的，所述负载面和支撑面之间形成夹角β，夹角β为40-50°。
进一步的，所述角平分线与垂线形成夹角ε，夹角ε为5-15°。
进一步的，所述螺纹具有螺纹外径D、螺纹内径K以及螺纹螺距P，所述过渡圆弧R与螺纹外径D比值为0.08到0.12。
进一步的，所述螺纹内径K与螺纹外径D比值大于0.70。
进一步的，所述螺纹螺距P与螺纹外径D比值小于0.25。
进一步的，所述螺纹的末端直径递减的螺钉杆与螺杆轴线之间的夹角α为8°到12°。
进一步的，所述螺纹的末端直径递减的螺钉杆长L为2-3倍的螺纹螺距P。
有益效果：本发明的有益效果如下：
（1）本发明的尾部螺钉杆设计为锥形杆，其上面的螺牙也由小到大递增，大大减小了初始拧入扭矩，另由于螺杆与其上面的螺牙整体形状为锥形，其导向作用可使螺钉精准、顺利的攻入铝铸对配件中；
（2）按照本发明的螺纹牙型，负载面和支撑面之间测得的崖山角度β为40-50°，由于牙型角度小的缘故，零件间会有较低的径向应力、较小的安装扭矩及较深的咬合深度；
（3）螺纹根部由大曲率的圆弧过渡，增加了螺纹圈的强度，装配拧紧后可提供更大的紧固力；
（4）非对称角度的牙型设计，使得在较小齿侧面角度的情况下(在负载面和支撑面之间测得)，负载面相对轴心垂线角度γ与60°牙型一致，作用在负载面上的力以有利的方式被引入到螺钉的芯部中。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为本发明螺纹圈的局部放大示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本发明的一个实施例提供的一种铝铸件用自攻螺钉，包括螺钉头部1和螺钉杆2，所述螺钉杆2上设有螺旋状的螺纹3，所述螺纹3由若干段螺纹圈4构成；所述螺纹圈4包括负载面7和支撑面8，所述负载面7和支撑面8形成的角平分线11离开螺钉头部1以一定角度倾斜至螺杆轴线6的垂线5，所述负载面7与支撑面8均最初以直线从螺纹顶端9延伸，接着以过渡圆弧R过渡延伸至螺纹根部10。
本实施例中，所述螺纹3末端的螺钉杆2直径递减（类似于圆锥形），其上面被滚压挤出的螺纹圈4的螺牙高度相应递减，并与上部恒定直径的螺钉杆2上面的被滚压挤出的螺纹圈连续形成。即本实施例中螺钉杆的结构，螺钉杆分为恒定直径杆与递减直径杆，恒定直径杆为圆柱形，递减直径杆为圆锥形。其上面分布的螺纹圈的高度依次递减或保持恒定。
如图2所示，以更大的比例地剖视图出示图1所示的螺纹3的结构。各个螺纹圈4具有面向螺钉头部1的负载面7和相对的支撑面8。负载面7与支撑面8均最初以直线从螺纹顶端9延伸，接着以圆弧R过渡延伸至螺纹根部10。相对于垂线5,具有齿侧面角度y的负载面7和具有齿侧面角度δ的支撑面8形成了齿侧面角度β，β为40°到50°之间，在本实施例中齿侧面角度β优选为45°。
自攻钉其螺纹截面支撑面8与负载面7之间形成的夹角β处在40°到50°之间，由于牙型角与标准螺钉相比较小，因此在螺钉拧入对配件时，可有效减少装配时的径向分力以及增加轴线分力，使得被挤压的对配件材料易于流动，另外由于小的径向应力作用，对配件即使壁厚不厚的情况下也不易被破坏。较大曲率的圆弧R过渡加强了牙根宽度，可提供更高的连接强度。
螺纹圈4的倾斜角度的齿侧面角度的角平分线11相对于垂线5形成角度ε，夹角ε为5-15°，优选为15°。
该螺纹具有螺纹外径D、螺纹内径K以及螺纹螺距P，其中过渡圆弧R与螺纹外径D比值为0.08到0.12，螺纹内径K与螺纹外径D比值大于0.70，本实施例中优选为0.8，而螺纹螺距P与螺纹外径D比值小于0.25，本实施例中优选为0.15。
由于螺纹圈的负载面连续直线与圆弧过渡的倾斜外形，当螺钉被拉紧时，在该负载面上的力以相应的倾斜角度被引入到螺钉上，由此引入到其芯部上，由于负载面的斜度，并由于其相对较大的直径，螺钉芯部能够吸收较大的力。相反地，在该部分的材料中的压力同样以倾斜的角度被引入到围绕螺钉被拧入的位置的材料中，在此，该压力可易于被吸收。
同时，负载面的直线加大曲率圆弧的过渡面使得压力均匀地分布在螺纹负载面的整个高度上，由此在螺钉的拉紧过程中，从而允许最大的接触区域和最大的摩擦，而不损坏该材料。由于螺距相对螺纹外直径的比率被选择为小于0.25，所得到的螺纹具有紧密间隔的螺纹圈，其结果是，相对较多数目的螺纹圈可形成在相关部分的给定长度上。这造成相应较高的拉出和保持力。
(负载面和支撑面之间的)角平分线与螺钉轴线的垂线之间的角度较佳地在10°和20°之间选择。所得到的螺纹圈的倾斜角度致使负载面具有充分的倾斜角度，即使在较小牙型角度的情况下(在负载面和支撑面之间测得)，作用在负载面上的力以有利的方式被引入到螺钉的芯部中。
按照本发明尾部螺钉杆设计为锥形杆，其上面的螺牙也由小到大递增，大大减小了初始拧入扭矩，另由于螺杆与其上面的螺牙整体形状为锥形，其导向作用可使螺钉精准、顺利的攻入铝铸对配件中。
按照本专利的螺纹牙型，负载面7和支撑面8之间测得的崖山角度β为45°，由于牙型角度小的缘故，零件间会有较低的径向应力、较小的安装扭矩及较深的咬合深度；螺纹根部由大曲率的圆弧过渡，增加了螺纹圈的强度，装配拧紧后可提供更大的紧固力；非对称角度的牙型设计，使得在较小齿侧面角度的情况下(在负载面和支撑面之间测得)，负载面相对轴心垂线角度γ与60°牙型一致，作用在负载面上的力以有利的方式被引入到螺钉的芯部中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：包括螺钉头部（1）和螺钉杆（2），所述螺钉杆（2）上设有螺旋状的螺纹（3），所述螺纹（3）由若干段螺纹圈（4）构成；所述螺纹圈（4）包括负载面（7）和支撑面（8），所述负载面（7）和支撑面（8）形成的角平分线（11）离开螺钉头部（1）以一定角度倾斜至螺杆轴线（6）的垂线（5），所述负载面（7）与支撑面（8）均最初以直线从螺纹顶端（9）延伸，接着以过渡圆弧R过渡延伸至螺纹根部（10）。
2.根据权利要求1所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述螺纹（3）末端的螺钉杆（2）直径递减，其上面被滚压挤出的螺纹圈（4）的螺牙高度相应递减，并与上部恒定直径的螺钉杆（2）上面的被滚压挤出的螺纹圈连续形成。
3.根据权利要求1所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述负载面（7）和支撑面（8）之间形成夹角β，夹角β为40-50°。
4.根据权利要求1所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述角平分线（11）与垂线（5）形成夹角ε，夹角ε为5-15°。
5.根据权利要求1所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述螺纹（3）具有螺纹外径D、螺纹内径K以及螺纹螺距P，所述过渡圆弧R与螺纹外径D比值为0.08到0.12。
6.根据权利要求1或5所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述螺纹内径K与螺纹外径D比值大于0.70。
7.根据权利要求1或5所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述螺纹螺距P与螺纹外径D比值小于0.25。
8.根据权利要求1所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述螺纹（3）的末端直径递减的螺钉杆与螺杆轴线（6）之间的夹角α为8°到12°。
9.根据权利要求1所述的一种铝铸件用自攻螺钉，其特征在于：所述螺纹（3）的末端直径递减的螺钉杆长L为2-3倍的螺纹螺距P。
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