CN112524134A - 具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，属于紧固件领域，用于钣金与型材连接，其包括螺杆及螺帽，螺帽位于螺杆的顶部，所述螺杆以螺帽所在一端为起始端沿螺杆的中心轴线向远离螺帽的方向依次加工有自锁段、攻入段和钻孔段，其中所述自锁段和攻入段均为螺纹结构，所述钻孔段在远离螺帽的方向上其外径逐渐缩小。鉴于上述技术方案，本申请能够提高连接副的可靠性、且具备可拆卸能力和反复使用的功能。
Description
技术领域
本申请属于紧固件领域，具体地说，尤其涉及一种具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件。
背景技术
在汽车、船舶、飞机等各类钣金与铝合金型材连接的过程中，通常采用铆钉结构。首先现有的铆钉结构多为扁圆头型的空心结构，且多采用铝材质或者低含碳量碳钢材质制作，扁圆型结构存在应力集中的问题，致使连接强度较低、铆接后在使用过程中容易出现松动。其次，现有的铆钉结构在连接后无法拆卸，且铆钉在采用铝合金型材后存在焊接技术问题，需要复杂的焊接设备和保护气体来实现焊接，除在工艺上的复杂性外，还存在焊接后的氢脆问题，导致失效风险高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其能够提高连接副的可靠性、且具备可拆卸能力和反复使用的功能。
为达到上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
本申请中所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，包括连接为一体的螺杆及螺帽，所述螺杆以其与螺帽的结合端为起始端、沿螺杆的中心轴线在远离螺帽的方向上依次加工有自锁段、攻入段和钻孔段，其中钻孔段具有在多层板体的连接位置处形成钻孔的尖端，攻入段引导自锁段进入形成的钻孔内并使得自锁段与多层板体连接。
进一步地讲，本申请中所述的自锁段为公制过盈配合螺纹结构。公制过盈配合螺纹结构能够与攻入段形成的内螺纹过盈配合，实现自锁功能。
进一步地讲，本申请中所述的攻入段为三角牙螺纹结构。三角牙螺纹结构能够在旋转状态下进入到钻孔内并使得钻孔内形成内螺纹，以使得内螺纹与公制过盈配合螺纹结构配合。
进一步地讲，本申请中所述的螺帽在其与螺杆的连接位置处加工有U型槽，U型槽为与螺杆同轴的环形槽。U型槽的作用在于防止螺帽的端面或螺帽与螺杆连接位置处与钻孔附近的板体产生干涉。
进一步地讲，本申请中所述的螺帽的顶面加工有与螺杆同轴设置的驱动部。驱动部的作用在于实现外置驱动装置带动螺杆及螺帽的高速转动，实现钻孔段钻入连接位置、攻入段引导自锁段进入到钻孔。
进一步地讲，本申请中所述的驱动部为凸出于螺帽的外十二角的柱体结构。
进一步地讲，本申请中所述的螺杆、螺帽采用抗拉强度大于1040Mpa的且适用于热处理的金属材料。上述抗拉强度且具有较好热处理性能的金属材料能够增加紧固件自身的结构强度以及降低加工的难度。
进一步地讲，本申请中所述的螺杆及螺帽采用中碳合金钢材料。
进一步地讲，本申请中所述的钻孔段在沿着螺杆中心轴线向远离螺帽的方向延伸时，其外径逐渐缩小并形成钻入连接位置的尖端。
进一步地讲，本申请中所述的自锁段与连接位置处的多个板体连接，攻入段的长度不小于自锁段。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请通过对紧固件的结构及所用材质进行改进，有效增加了紧固件的抗拉强度以及可靠性，而且具备可拆卸能力和反复使用的功能，能够更好的适应于汽车、船舶、飞机等各类钣金与铝合金型材连接。
附图说明
图1是本申请的结构示意图。
图2是本申请的剖视图。
图3是本申请的使用过程图。
图中：1、螺杆；2、螺帽；3、驱动部；4、U型槽。
101、自锁段；102、攻入段；103、钻孔段。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请所述的技术方案作进一步地描述说明。需要说明的是，在下述段落可能涉及的方位名词，包括但不限于“上、下、左、右、前、后”等，其所依据的方位均为对应的说明书附图中所展示的视觉方位，其不应当也不该被视为是对本技术方案保护范围的限定，其目的仅为方便本领域的技术人员更好地理解说明书中所述的技术方案。
在下述段落的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等类似表述应做广义理解，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，可以依据具体情况结合本领域的公知常识、设计规范、标准文献等理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
一种具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，包括连接为一体的螺杆1及螺帽2，螺帽2位于螺杆1的顶部，所述螺杆1以其与螺帽2的结合端为起始端、沿螺杆1的中心轴线在远离螺帽2的方向上依次加工有自锁段101、攻入段102和钻孔段103，其中钻孔段103通过尖端在多层板体的连接位置处形成钻孔，攻入段102引导自锁段101进入多层板体的钻孔并使得自锁段101与多层板体连接。
实施例2
一种具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其中所述的自锁段101为公制过盈配合螺纹结构；所述攻入段102为三角牙螺纹结构；所述螺帽2在其与螺杆1的连接位置处加工有U型槽4，U型槽4为与螺杆1同轴的环形槽；所述螺帽2的顶面加工有与螺杆1同轴设置的驱动部3；所述驱动部3为凸出于螺帽2的外十二角的柱体结构；所述螺杆1、螺帽2采用抗拉强度大于1040Mpa的且适用于热处理的金属材料；所述螺杆1及螺帽2采用中碳合金钢材料；所述钻孔段103在沿着螺杆1中心轴线向远离螺帽2的方向延伸时，其外径逐渐缩小并形成钻入连接位置的尖端；所述自锁段101与连接位置处的多个板体连接，攻入段102的长度不小于自锁段101。其余部分的结构及连接关系与上述实施例中所记载的结构及连接关系相同，为节约行文，此处不再进行赘述。
在上述实施例的基础上，利用下述段落继续对其中涉及到的技术特征及该技术特征在本技术方案中所起到的功能、作用进行详细的描述，以帮助本领域的技术人员充分理解技术方案并且予以重现。
如图1、图2所示，本申请中所述的螺杆1与螺帽2固定为一体形成紧固件结构。螺杆1以其与螺帽2的连接端为起点，沿螺杆1的中心轴线向远离螺帽2的方向加工有实现自锁功能的自锁段101、实现攻入功能的攻入段102、在高速旋转下实现钻入功能的钻孔段103。自锁段101、攻入段102均位于螺杆1的外表面，可分别为加工于螺杆1外表面的实现自锁功能固定外螺纹，实现攻入功能的外螺纹。例如，自锁段101为公制过盈配合螺纹，攻入段102为三角牙螺纹。其中攻入段102的三角牙螺纹为具有弧形三角截面的普通螺纹，螺纹表面具有较高的硬度，能够在连接板体时于钻孔内形成内螺纹。所述攻入段102在钻孔内形成的内螺纹与自锁段101的外螺纹(即上述段落所述的公制过盈配合螺纹)连接，实现紧固件旋入后的自锁功能。所述钻孔段103在沿着螺杆1中心轴线向远离螺帽2的方向延伸时，钻孔段103的外径逐渐缩小，直至形成可供高速旋转时钻入板体的尖端。具体来讲，所述的钻孔段103为锥体或锥台型结构，其能够在高速旋转的状态下于多层板体上钻出适合攻入段102进入的钻孔。
在本申请中，所述的螺帽2在其与螺杆1的连接位置处加工有U型槽4，U型槽4用于防止螺帽2的端面或螺帽2与螺杆1的连接位置处与待连接位置的板体表面之间发生干涉。在本申请中，所述的螺帽2在其顶部加工有与螺杆1同轴的柱形凸起，柱形凸起构成驱动部3。驱动部驱动部3可设置成外十二角的柱体结构，以实现在外部驱动的状态下稳定带动螺帽2、螺杆1的高速转动。
如图3所示，在本申请中，所述的钻孔段103在外部驱动的带动下以3000转/分钟左右的速度钻入钣金及铝型材中。随着钻孔段103的钻入，钻孔段103能够使得钣金及铝型材在连接位置处形成钻孔且钻孔内径随钻孔段103的进入逐渐增加。随着钻孔段103的持续钻入，攻入段102的三角牙螺纹随钻孔段103逐渐攻入形成的钻孔中。攻入段102能够在进入到钻孔的过程中于钻孔内部形成内螺纹，且内螺纹能够与后续自锁段101所具有的公制过盈配合螺纹结构过盈配合并形成自锁。为展示U型槽4的结构，图3将U型槽4设置为可见结构，U型槽4所在的螺帽2的端面与板体的端面接触。
在本申请中，螺杆1、螺帽2以及驱动部3均可采用中碳合金钢制成。首先，中碳合金钢具有较好的热处理性能，除便于加工外，还能够达到1040Mpa以上的抗拉强度，相对于普通铆钉所采用的铝材质和低碳钢材质普遍在300～500Mpa左右的抗拉强度，其相当于传统铆钉强度的2～3倍。其次，由于所采用材质带来的强度提升，在使用时可根据实际需要调整安装扭矩，从而获得理想的轴向夹紧力，可有效解决传统铆钉铆接松动造成的质量问题。其次，本申请中对于自锁段101、攻入段102、钻孔段103结构的设计，使得产品具有自钻、自攻、自锁功能，同时具备单面连接固定和可拆卸优势，从制造角度来讲，使得产品具有了轻量化设计，可生产规格在M3.5～M6、长度在10～35mm不等的产品，具备生产周期短，价格便宜等优势。
最后，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，包括连接为一体的螺杆(1)及螺帽(2)，其特征在于：所述螺杆(1)以其与螺帽(2)的结合端为起始端、沿螺杆(1)的中心轴线在远离螺帽(2)的方向上依次加工有自锁段(101)、攻入段(102)和钻孔段(103)，其中钻孔段(103)具有在多层板体的连接位置处形成钻孔的尖端，攻入段(102)引导自锁段(101)进入形成的钻孔内并使得自锁段(101)与多层板体连接。
2.根据权利要求1所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述自锁段(101)为公制过盈配合螺纹结构。
3.根据权利要求1所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述攻入段(102)为三角牙螺纹结构。
4.根据权利要求1所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述螺帽(2)在其与螺杆(1)的连接位置处加工有U型槽(4)，U型槽(4)为与螺杆(1)同轴的环形槽。
5.根据权利要求1所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述螺帽(2)的顶面加工有与螺杆(1)同轴设置的驱动部(3)。
6.根据权利要求5所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述驱动部(3)为凸出于螺帽(2)的外十二角的柱体结构。
7.根据权利要求1所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述螺杆(1)、螺帽(2)采用抗拉强度大于1040Mpa的且适用于热处理的金属材料。
8.根据权利要求1所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述螺杆(1)及螺帽(2)采用中碳合金钢材料。
9.根据权利要求1所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述钻孔段(103)在沿着螺杆(1)中心轴线向远离螺帽(2)的方向延伸时，其外径逐渐缩小并形成钻入连接位置的尖端。
10.根据权利要求1至9中任意一项权利要求所述的具有自钻、自攻、自锁功能的紧固件，其特征在于：所述自锁段(101)与连接位置处的多个板体连接，攻入段(102)的长度不小于自锁段(101)。
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