CN112303094A - 一种非金属嵌件开槽螺母 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非金属嵌件开槽螺母。非金属嵌件开槽螺母包括螺母本体和嵌装在螺母本体沉孔中的非金属嵌件，非金属嵌件对应沉孔孔口的端部内周面为内锥面，以使非金属嵌件对应沉孔孔口端的开口形成扩口结构，非金属嵌件嵌装在螺母本体中后，螺母本体上沉孔孔口侧壁向内翻折以形成翻边，且翻边压装在非金属嵌件的内锥面上，以增加螺母本体在周向上与非金属嵌件的压紧接触面积，在螺母安装过程中减少非金属嵌件转动或脱出的几率，并且翻边还可在径向上限制非金属嵌件向内发生形变，减少螺母开槽过程中非金属嵌件从螺母本体中脱出几率。

Description

一种非金属嵌件开槽螺母

技术领域

本发明螺纹紧固件技术领域，具体涉及一种非金属嵌件开槽螺母。

背景技术

现有技术中有在非金属嵌件螺母上开槽，以形成非金属嵌件开槽螺母，通过嵌装在螺母中的非金属嵌件和开设在螺母上的止动槽实现螺母与螺栓之间螺纹副的双重防松效果，这种具有双重防松结构的螺母具有较好的防松性能，在重要的连接部位如机械、汽车等民用领域，尤其是航空航天领域中具有广泛的应用。

上述非金属嵌件开槽螺母，如图1所示，包括螺母本体101和非金属嵌件102，螺母本体101中设置有螺纹孔103以及与螺纹孔103同轴贯通的沉孔104，沉孔104的孔径尺寸大于螺纹孔103的大径尺寸，非金属嵌件102为轴向两端开口的筒状结构，非金属嵌件102同轴嵌装在沉孔104中，且螺母本体101沉孔侧的端部向径向内侧折弯以形成翻边105，并使翻边105压装在非金属嵌件102的轴向端面上，将非金属嵌件102压装在螺母本体101中，另外螺母本体101上对应沉孔侧的端部还设置有周向间隔布置的止动槽106。

现有的非金属嵌件采用聚酰胺材料（YS20），该材料具有较好的耐寒耐热性能，可在-269～220℃环境中使用，满足航空航天领域中紧固件的使用条件要求，但是上述材料的非金属嵌件硬度较高，当其嵌装在螺母的沉孔中进行压装固定的过程中，为了避免非金属嵌件被冲头前端的凸出结构损坏，所以冲头设置的下压行程有限，导致冲头翻折的翻边长度较短，即翻边与非金属嵌件在径向上的接触长度较短，接触面积较少，较容易在螺母安装过程中出现嵌件松脱，从而使嵌件在轴向上从螺母本体中脱出的问题；并且嵌件仅在沉孔内周面与非金属嵌件外周面的摩擦接触以及翻边与非金属嵌件轴向端面的摩擦接触作用下，极易出现螺母安装过程中嵌件转动不防松的问题；另外，由于上述螺母本体沉孔侧的端部设有止动槽，导致螺母本体与嵌件的接触面积减少，不利于对嵌件的固定，并且在后续止动槽加工过程中，在开槽工具的作用下，嵌件单侧会受到较大的径向力，从而导致嵌件单侧发生形变而在径向上越过翻边，加剧了嵌件在轴向上与螺母本体的分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非金属嵌件开槽螺母，以解决现有技术中的非金属嵌件开槽螺母中在螺母安装过程中，非金属嵌件容易相对螺母本体松动，甚至从螺母本体中脱出的技术问题。

本发明的非金属嵌件开槽螺母采用如下技术方案：

非金属嵌件开槽螺母，包括：

螺母本体，其上设置有螺纹孔和沉孔，沉孔与螺纹孔同轴贯通，沉孔的孔径尺寸大于螺纹孔的大径尺寸；

非金属嵌件，为轴向两端开口的筒状结构，且嵌装在沉孔内，与沉孔同轴布置，其轴向尺寸小于沉孔轴向尺寸，非金属嵌件的内径尺寸小于螺纹孔的大径尺寸；

非金属嵌件对应沉孔孔口的端部内周面为内锥面，以使非金属嵌件对应沉孔孔口段的开口形成扩口结构，沉孔孔口侧壁向内翻折以形成翻边，且翻边压装在非金属嵌件的内锥面上。

本发明的有益效果是：本发明的非金属嵌件开槽螺母中，非金属嵌件嵌装在沉孔中，且非金属嵌件对应沉孔孔口的端部内周面为内锥面，翻边向内翻折以压装在非金属嵌件的内锥面上，上述非金属嵌件上内锥面的设置可避让下压的冲头，增加冲头下压距离，从而增加与内锥面压装配合的翻边长度，增加螺母本体与非金属嵌件在径向上的接触面积，有助于减少非金属嵌件从螺母本体中脱出的概率；另外翻边压紧在非金属嵌件的内锥面上，可在周向上增加螺母本体与非金属嵌件的压紧接触面积，从而可增加螺母安装过程中螺母本体与非金属嵌件之间的摩擦力，有助于减少非金属嵌件转动的几率，并且翻边压紧在非金属嵌件的内锥面上，可限制非金属嵌件在径向上向内发生形变，在螺母开槽过程中，可减少非金属嵌件单侧从螺母本体中脱出的几率，从而使螺母本体与非金属嵌件的固定连接更为紧密。

进一步地，所述非金属嵌件上的内锥面由非金属嵌件的内周面向外周面过渡。

其有益效果是：上述结构设置可避让更多的冲头下压行程，有助于增加翻边与非金属嵌件在径向上的接触长度，并且增加翻边的折弯角度，便于翻边的顺利折弯，增加螺母本体与非金属嵌件之间的接触面积。

进一步地，沉孔侧的螺母本体外周面为锥形外周面，且沉孔孔口位置处的壁厚小于沉孔孔底位置处的壁厚，锥形外周面的单边锥度范围为11°至12°。

其有益效果是：上述结构设置可便于沉孔侧壁上翻边的顺利折弯。

进一步地，所述沉孔上对应孔口端的孔壁厚度不超过0.3mm。

其有益效果是：上述结构设置有助于使沉孔侧壁上的翻边顺利折弯。

进一步地，所述沉孔上对应孔口端的孔壁厚度范围为0.2mm至0.25mm。

其有益效果是：上述结构设置可在便于翻边顺利折弯的同时，确保翻边位置处螺母本体的强度。

附图说明

图1是现有技术中非金属嵌件开槽螺母的结构示意图；

图2是本发明非金属嵌件开槽螺母在一个具体实施例中的结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

附图中：

101、螺母本体；102、非金属嵌件；103、螺纹孔；104、沉孔；105、翻边；106、止动槽；1、螺母本体；2、非金属嵌件；3、螺纹孔；4、沉孔；5、止动槽；6、锥形翻边；7、内锥面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的非金属嵌件开槽螺母的具体实施例：

如图2所示，本发明非金属嵌件开槽螺母（以下简称螺母）包括螺母本体1和嵌装在螺母本体1中的非金属嵌件2，螺母本体1上设置有螺纹孔3和沉孔4，螺纹孔3与沉孔4同轴贯穿，在螺母本体1轴向上，螺纹孔侧的螺母本体外周面上设置有六个平面，以用于与拧紧扳手配合，沉孔侧的螺母本体外周面为锥形外周面，且沉孔4的靠近孔口位置处的孔壁厚度小于靠近孔底位置处的孔壁厚度。

本实施例中，螺母上止动槽5设置在螺母的沉孔端，且在周向上间隔均匀布置，以在装配时用于与螺栓上的止动销配合，实现螺母与配合螺栓的防松装配。

如图2和图3所示，非金属嵌件2为轴向两端开口的筒状结构，筒状结构一端的轴向端面为平面，另一端的内周面为内锥面7，且内锥面7由筒状结构的内周面向外周面过渡，以使非金属嵌件2对应沉孔孔口端的开口形成扩口结构。

本实施例中，如图2所示，非金属嵌件2与沉孔4同轴过盈配合，非金属嵌件2上具有内锥面7的端部靠近孔口位置设置，另一个端部与沉孔4的孔底面贴合布置，本实施例中，沉孔4的深度大于非金属嵌件2在轴向上的长度，以在非金属嵌件2与沉孔4过盈装配后，使沉孔4孔口侧壁裸露在非金属嵌件2的轴向外侧，非金属嵌件2的内径尺寸小于螺母本体1上螺纹孔3的大径尺寸，以使非金属嵌件2与对应螺栓配合，实现螺母与螺栓的防松装配。

本实施例中，如图2和图3所示，沉孔4裸露在非金属嵌件2轴向外侧的侧壁形成锥形翻边6，锥形翻边6在冲压模具的作用下朝向径向内侧翻折，以使锥形翻边6压装在非金属嵌件2的内锥面7上，且锥形翻边6嵌入内锥面7中，以实现非金属嵌件2与螺母本体1的嵌装装配。

本实施例中，由于非金属嵌件2上内锥面7的设置，可使非金属嵌件2避让冲头的下压行程，可通过增加冲头下压距离，从而增加与内锥面7压装配合的锥形翻边6的长度，进而可在径向上增加螺母本体1与非金属嵌件2的接触长度和接触面积，减少非金属嵌件2在螺母轴向上从螺母本体1中脱出的概率。

另外，锥形翻边6压紧在非金属嵌件2的内锥面7上，可在周向上增加螺母本体1与非金属嵌件2之间的压紧接触面积，从而在螺母安装过程中，增加螺母本体1与非金属嵌件2之间的摩擦力，有助于减少非金属嵌件2转动的几率；并且锥形翻边6压紧在非金属嵌件2的内锥面7上，可使锥形翻边6对非金属嵌件2具有径向向外的压紧作用，以限制非金属嵌件2在径向上向内发生形变，在螺母开槽过程中可减少非金属嵌件2单侧变形后从螺母本体中脱出的几率，从而使螺母本体1与非金属嵌件2的固定连接更为紧密。

其他实施例中，非金属嵌件上内锥面从非金属嵌件的外周面向其中一个端面过渡，同样也可在一定程度上避让冲头下压行程，适应性增加冲头下压距离，从而增加锥形翻边与内锥面之间的压紧接触面积，在螺母安装过程中增加螺母本体与非金属嵌件之间的摩擦力，并在螺母开槽过程中，限制非金属嵌件单侧向内变形，避免非金属嵌件从螺母本体中脱出，增加螺母本体与非金属嵌件之间的连接紧密程度。

本实施例中，如图2所示，沉孔侧螺母本体1上锥形外周面的单边锥度为11°，其他实施例中，单边锥度还可以是12°，或者单边锥度还可以在11°至12°之间任意取值，以便于在冲压模具的冲压作用下，使锥形翻边6可顺利的折弯。

本实施例中，如图2所示，在上述锥形翻边6外周面单边锥度要求的前提下，沉孔孔口端部的孔壁厚度最大不超过0.3mm，同时在确保螺母本体1上锥形翻边6强度的同时，为了保证沉孔孔口位置处的孔壁顺利折弯，要求沉孔孔口端部的孔壁厚度在0.2mm至0.25mm范围内，具体的，本实施例中，沉孔孔口端部的孔壁厚度为0.2mm，其他实施例中，沉孔孔口端部的孔壁厚度还可以是0.25mm。

其他实施例中，螺母本体上沉孔侧螺母本体上外周面还可以是圆柱面，且满足沉孔孔壁厚度不大于0.3mm即可，此时沉孔裸露在非金属嵌件轴向外侧的侧壁在冲压模具的作用下朝向径向内侧翻折，以形成翻边，并压装在非金属嵌件的内锥面上，且翻边嵌入内锥面中，以实现非金属嵌件与螺母本体的嵌装装配

本实施例中的上述非金属嵌件开槽螺母的加工过程如下：

首先加工螺母本体1和非金属嵌件2，在螺母本体1上设置螺纹孔3和沉孔4，使沉孔4与螺纹孔3同轴贯通，并使沉孔4的孔径尺寸大于螺纹孔3的大径尺寸，且使沉孔侧的螺母本体1外周面为锥形外周面，使沉孔4的靠近孔口位置处的孔壁厚度小于靠近孔底位置处的孔壁厚度，锥形外周面的单边锥度为11°，其他实施例中，单边锥度为12°，或者锥形外周面的单边锥度还可以是11°至12°之间的任一角度值，以便于后续对孔口位置处沉孔侧壁的折弯。

在加工非金属嵌件2过程中，使非金属嵌件2轴向两端开口以形成筒状结构，并使筒状结构的内径尺寸小于螺母本体1上螺纹孔3的大径尺寸，外径尺寸等于螺母本体1上沉孔4的内径尺寸，以便于后续非金属嵌件2与沉孔4的嵌装装配。在非金属嵌件2上对应其中一个端部的内周面设置成内锥面7，且使该内锥面7由筒状结构的内周面向外周面过渡，并使非金属嵌件对应该端的开口形成扩口结构。

本实施例中，在加工螺母本体1的过程中，需要结合非金属嵌件2的轴向高度尺寸，使沉孔4深度尺寸大于非金属嵌件2的高度尺寸，并使沉孔4对应孔口端部的孔壁厚度为0.2mm，以便于后续对沉孔孔壁位置处的折弯。其他实施例中，沉孔上对应孔口端部的孔壁厚度还可以是0.25mm，或者该处孔壁厚度还可以取其他数值，只要满足其不大于0.3mm即可。

在加工完螺母本体1和非金属嵌件2后，通过橡胶棒将非金属嵌件2压装在螺母本体1的沉孔4中，并使非金属嵌件2上未设置内锥面7的轴向端面与沉孔4的孔底面贴紧，相应的使内锥面7的扩口朝向与孔口方向同向，从而使非金属嵌件2嵌装在螺母本体1的沉孔4中。其他实施例中，还可以通过铜棒将非金属嵌件压装在沉孔中，或者还可以通过其他表面硬度较软的工具进行操作，其目的是避免压装工具过硬而将非金属嵌件或螺母本体划伤。

在将非金属嵌件2嵌装在沉孔4中后，通过冲床上定位销将实现预装好的螺母本体1与非金属嵌件2的定位，定位安装时，使沉孔4的孔口方向朝上，操作冲床，使专用的冲压模具下压，从而使沉孔4孔壁高出非金属嵌件2的部分向径向内部折弯，以形成锥形翻边6，并压紧在非金属嵌件2的内锥面7上。随后根据锥形翻边6与非金属嵌件2的压装配合程度以及螺母本体1收压后的高度，调整冲床高度，并重复冲压，直至锥形翻边6嵌入内锥面7中，实现非金属嵌件2与螺母本体1的紧密连接。

其他实施例中，当一次冲压后即可实现螺母本体与非金属嵌件的紧密连接时，无需进行后续冲床高度调整以及重复冲压。

在上述采用冲床冲压的过程中，需要检测非金属嵌件2与螺母上螺纹的同轴度，满足同轴度不超过φ0.1mm即为合格的半成品。

最后，将压装后的螺母本体1与非金属嵌件2从冲床上取下，采用开槽工具在螺母本体1上加工止动槽5，从而完成对非金属嵌件开槽螺母的加工。

其他实施例中，可加工不同高度的非金属嵌件开槽螺母，并对多个不同高度的上述螺母进行锁紧力矩测试，根据力矩测量结果，确认出满足力矩要求的螺母高度范围，然后将该螺母高度范围作为标准指导后续螺母的批量加工。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种非金属嵌件开槽螺母，包括：

螺母本体（1），其上设置有螺纹孔（3）和沉孔（4），沉孔（4）与螺纹孔（3）同轴贯通，沉孔（4）的孔径尺寸大于螺纹孔（3）的大径尺寸；

非金属嵌件（2），为轴向两端开口的筒状结构，且嵌装在沉孔（4）内，与沉孔（4）同轴布置，其轴向尺寸小于沉孔（4）轴向尺寸，非金属嵌件（2）的内径尺寸小于螺纹孔（3）的大径尺寸；

其特征在于，

非金属嵌件（2）对应沉孔（4）孔口的端部内周面为内锥面（7），以使非金属嵌件（2）对应沉孔孔口端的开口形成扩口结构，沉孔（4）孔口侧壁向内翻折以形成翻边（6），且翻边（6）压装在非金属嵌件（2）的内锥面（7）上。

2.根据权利要求1所述的非金属嵌件开槽螺母，其特征在于，所述非金属嵌件（2）上的内锥面（7）由非金属嵌件（2）的内周面向外周面过渡。

3.根据权利要求1或2所述的非金属嵌件开槽螺母，其特征在于，沉孔侧的螺母本体（1）外周面为锥形外周面，且沉孔孔口位置处的壁厚小于沉孔孔底位置处的壁厚，锥形外周面的单边锥度范围为11°至12°。

4.根据权利要求1或2所述的非金属嵌件开槽螺母，其特征在于，所述沉孔（4）上对应孔口端的孔壁厚度不超过0.3mm。

5.根据权利要求4所述的非金属嵌件开槽螺母，其特征在于，所述沉孔（4）上对应孔口端的孔壁厚度范围为0.2mm至0.25mm。

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