CN1125474A - 自钻盲铆钉及利用它形成压力密封铆接的方法 - Google Patents

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Abstract

一种形成压力密封的铆钉接合的自钻盲铆钉，包括一个套管和一个穿过套管伸出的带钻头(6)的轴。轴(2)配置在套管中，使套管、轴及其钻头(6)组成一个可转动的单元。钻头(6)连接在邻近的套管端部上。轴和套管具有相互配合的啮合机构，以吸收钻孔时的转矩。在利用这种自钻盲铆钉形成铆接的方法中，使整个盲铆钉转动，使套管在一次操作中穿过工件(8)，而钻头(6)从中钻穿。将钻头(6)完全拉入套管，圆周边接合部分(12)产生压力密封的铆接。利用连接部(11)，钻头(6)永久性保持在其位置中，从而保证压力密封的功能。

Description

自钻盲铆钉及利用它形成压力 密封铆接的方法
本发明涉及盲铆接，更具体地说，涉及利用一种根据附属的权利权利1的前序部分所述的自钻盲铆钉形成压力密封的铆钉接合的方法，它以DE—A—2,554,577中公开的技术为基础，对此将在下面讨论。
本发明也涉及一种根据附属的权利要求2的前言部分所述的自钻盲铆钉，它也是以上述DE公开为基础的。
盲铆接是最早在19世纪末开发的一种最有用的接合方法。该方法特别适用于接合金属板。
在常规的盲铆接中，通过例如两块叠合的待接合的金属板预钻或冲穿一个洞孔，而后将盲铆钉安置在洞孔中。盲铆钉包括一个轴和一个套管或管状铆钉，后者在轴上滑动并有一个管柄和一个铆钉头。在铆钉管柄端部外边，轴形成一个加粗部分，当对轴施加拉力时，该加粗部分被拉入并膨胀邻接的管柄端部。当继续施加拉力时，轴达到极限强度而在套管内断裂，从而完成铆钉接合(铆接)。
常规盲铆接的一个缺点是必须预先钻孔，它需要两个工具，一台钻孔机和一台拉拔工具，一把所谓铆钉钳。上述DE—A—2,554,577中叙述了一种克服该缺点的建议，它公开了一种自钻盲铆钉。这种自钻功能是通过在轴的下端设置一个钻头而达到的。在驱入操作中，轴和套管通过轴上平面形式的转矩吸收机构同时转动。
但是，利用DE公开的盲铆钉，不能形成压力密封的接合，因为通常在套管和钻成的洞孔之间存在一个可以通过空气的空隙。而且，在实际操作中常常发生钻头松动而从变形的套管掉下，从而使空气可以自由流动通过套管。这造成铆接例如通风管部件时产生新的不方便，因为掉下的钻头会进入通风管。
US—A—4,990,042公开了一种自钻盲铆钉，它虽然讨论了流体密封的铆钉接合，但没有提出具体的装置以防止在铆接操作期间或之后钻头松动。该美国专利的发明的主要目的是提供一种对轴的材料进行特别的弱化的方法，使得可以施加一个相当大的拉力，因而在轴断裂之前使套管完全变形。这是利用轴中的许多倾斜沟槽而达到的。
本发明的目的是通过利用自钻盲孔铆钉形成压力密封的铆钉接合的有效方法而克服上述缺点。
本发明的另一个目的是提供一种消除上述缺点的自钻盲铆钉，并可以利用这种铆钉获得压力密封的铆钉接合。
从下述说明中将会明白上述和其它目的是通过一种所介绍的方法而达到的，此外，该方法具有附属的权利要求1的特征部分中限定的特点。
这些目的也利用一种所介绍的自钻盲铆钉而达到，这种铆钉具有附属的权利要求2的特征部分中限定的附加特点。
附属的权利要求书中说明了优选的实施例和变化方案。
现在参照例示不受限制的实施例的附图更详细地说明本发明。
图1是表示一个自钻盲铆钉如何插入工件的示意截面图；
图2表示完全插入的盲铆钉；
图3表示铆钉的变形；
图4表示完成的铆钉接合；
图5—7表示盲铆钉截面的不同替代方案；
图8用稍大比例表示本发明的在变形前的自钻盲铆钉的下部；
图9用更大比例表示变形后的图8中的盲铆钉。
图1表示一个盲铆钉，它包括一个用1总体表示的管状铆钉或套管和通过它伸出的轴2。在一种先有技术方式中(参见DE—A—2,554,557)，该套管1包括一个管状柄3和一个沿径向突出的圆周边法兰4。轴2的上端部分伸出套管1并可以由示意表示的工具5夹住，工具5将在下面更详细地说明。轴2的另一端装配一个钻头6，用于提供自钻功能。此外，轴2有一个位于套管1中的减弱部分7。
例示的铆接适用于接合例如两块互相叠合的金属板，为简便起见，它们被联合地称做工件8。当然可以理解，铆接可以用于接合其它物件。
现在说明盲铆接步骤。盲铆钉的钻头6接靠工件8的上侧面，而轴2利用夹住轴2的工具5产生旋转。因为轴2被紧配合地安置在套管1中，所以套管1、轴2及其钻头6形成一个可以旋转的单元。当旋转轴2时，该单元迅速地穿过工件8到达图2中例示的位置。这样，套管1通入工件8中的洞孔，该洞孔是由钻头6钻成的。整个盲铆钉是这样旋转的，使得套管1在一次操作中穿过工件8，而钻头6完全穿过工件。最好是，套管1为常规的圆筒形，而钻头6的最大截面尺寸为同一尺寸，但稍大于套管1的外径。
当轴2利用工具5继续旋转时(为简单起见，图2—4中没有示出工具5)，法兰4紧靠工件8，如图2中所示。现在中断工具5的旋转，而将某种可能与工具5联结的抵靠部件(未示出)顶住法兰4，以保持套管1贴靠工件8。
利用工具5，轴2沿钻进方向的相反方向受到不旋转的拉动，例如从图2中的位置拉动到图3中的位置从而使钻头6被完全拉入邻近的套管1端部并使该端部膨胀。在工件的外侧直接形成盲铆钉的永久性扩大部。最好是，管柄3的大约一半受到变形。因为钻头6在开始位置中被安置成直接连接邻近的套管1端部，所以当施加上述拉力时，变形立即开始。
当施加一定量的拉力时，如图4所示，轴2在套管7内部的减弱部分7断开，由此完成铆接。减弱部分7最好是一个截面缩小的部分。
图1—4中所示的轴2可以是一个截面为圆形或椭圆形的标准型轴，套管1中的孔具有可与轴紧配合的截面。为了获得特别良好的转矩吸收效果，可以对轴和套管提供相互配合的啮合机构。图5—7中减弱部分和钻头之间部分的截面图例示了此种啮合机构的实例。
图5表示一种变化方案，其中轴2a形成有凸部9，与管柄3a中的配合凹部啮合。具有一定轴向长度的凸部，在轴的转动期间起钻进操作的承载部件的作用。在转动期间产生的扭转应力被啮合机构9、10吸收，因此，减弱部分7尺寸的确定主要考虑轴2a在铆接步骤最后拉断时应当受到的拉力。轴2a在钻孔期间在减弱部分中以不希望有的方式断裂的危险，由于相互配合的转矩吸收啮合机构9、10而消除。
图6例示另一种变化方案，其中啮合机构是由截面呈多边形的轴2a和具有相应截面的管柄3b的孔形成的，从而达到良好的转矩吸收。图7例示又一种以同一多边形截面的概念为基础的变化方案，其中由2c和管柄3c的孔的截面为方形。
啮合机构即凸部9和凹部10或多边形截面的部分2a、2b、2c、3a、3b、3c当然只需要沿轴在套管中的轴向部分设置。轴的其余部分可以具有不同的截面，例如圆形。
图8表示钻头6是如何根据本发明连接到邻近的套管1的管柄3的端部上的。这种永久性连接部11最好通过焊接产生，但可以理解，也可采用其它等价的连接方法。但是，连接部11必须能够安全地承受铆接步骤期间的应力。一种压力密封的连接部11例如可以通过圆周焊接来达到。重要的事情是钻头6要永久性地保持在扩大部上。
图9表示套管1的管柄3的下部是如何由于上述连接部11而变形的。如上所述，钻头6被完全拉入以特征方式变形的管柄3。围绕钻孔，扩大部外侧的圆周部分12被带入与工件8的下侧的紧密接合。
利用如图8—9所示的发明实施列，得到一种压力密封的铆接接合，其中，由于接合部分12或由于与仍然保留的钻头6的永久性密封连接，空气不可能穿过钻孔，也不可能穿过套管1。
本发明具有许多优点，自钻盲铆钉被设计成极其简单因而廉价的方式，不存在会增加费用的螺纹。具有与邻近的套管端部连接的钻头的铆钉的紧凑设计能够产生一种非常快速的铆接步骤，其中整个铆钉作为一个单元旋转。一个特别的优点是整个钻头被拉入套管，使得钻头的顶部不会突出。钻头顶部也不会断掉，这是前言部分讨论的某些铆接方法的缺点。
上面已经讨论了由于轴上和套管中的啮合机构而获得的特别优点。
根据本发明可对铆接使用一个和同一个简单工具。要求是该工具应当能够完成轴的旋转和拉动两种操作。工具可以具有例如夹住轴用的卡盘似的夹爪。这些夹爪形成特殊的内部沟槽，一方面是在旋转期间起作用的轴向沟槽，另一方面是在拉动期间起作用的横向沟槽。
最后，应当强调本发明绝不限制于上述实施例，而可以采用在附属的权利要求中叙述的发明思想范围内的若干种变化方案。盲铆钉中包括的部件用合适的材料制成，轴一定要易于变形，而钻头当然要有必需的硬度。最好是，钻头用回火钢制成。

Claims (8)

1.利用自钻盲铆钉形成铆钉接合的方法，该自钻盲铆钉包括一个套管(1)和一个穿过该套管伸出的轴(2)，该套管(1)的一端有一个沿径向突出的圆周边法兰(4)，而该轴(2)的一端越过法兰(4)伸出，该轴(2)的另一端在与法兰端相对的套管(1)端部处有一个钻头(6)，所述方法包括下列步骤：使上述盲铆钉(1，2)的钻头(6)紧靠待铆接的工件(8)的一侧，使整个盲铆钉(1，2)旋转从而使钻头(6)完全穿过工件(8)到达工件相对一个侧外面的位置，同时将套管(1)拉入由工件(8)中的钻头(6)钻成的洞孔，直到法兰(4)紧靠上述工件(8)的一侧，将上述套管(1)保持在该位置中，而将轴(2)沿相反方向拉动，使得钻头(6)拉入并膨胀邻近的套管(1)的端部，通过这种膨胀在上述工件(8)的相对侧面外边直接形成一个永久性的盲铆钉(1，2)的扩大部，以便形成铆钉接合，并继续沿同一方向拉动上述轴(2)，直到它在套管(1)中断开，其特征在于，铆钉接合形成压力密封，方法是一方面通过在上述膨胀期间将钻头(6)完全拉入扩大部，由此将其外侧(12)带入对工件(8)的相对侧面的密封和永久性接靠，另一方面通过将钻头(6)密封地连接到相邻的套管(1)端部上，由此通过该连接部(11)将钻头(6)永久性地保持在扩大部内部。
2.一种自钻盲铆钉，它包括一个套管(1)和一个穿过该套管伸出的轴(2)，该套管的一端有一个沿径向突出的圆周边法兰(4)，用于紧靠待铆接的工件(8)，轴(2)的适合于啮合拉拔工具(5)的一端越过法兰(4)伸出，而轴(2)的另一端有一个用于穿通工件(8)的钻头(6)，轴(2)在套管(1)中安置成这样一种紧配合，或者轴(2)和套管(1)具有这样的转矩吸收啮合机构，使得上述套管(1)、轴(2)及其钻头(6)组成一个可以旋转的单元，而钻头(6)被安置成直接连接与法兰端部相对的套管(1)端部，其特征在于，钻头(6)的面对上述套管(1)的部分密封地连接到邻近的套管(1)的端部上，而上述钻头(6)被配置成当沿与钻进方向相反的方向向轴(2)施加拉力时钻头(6)被完全拉入上述套管(1)并使套管(1)变形。
3.如权利要求2所述的盲铆钉，其中，上述钻头(6)与上述套管(1)的端部的连接部(11)是通过圆周焊接形成的。
4.如权利要求2或3所述的盲铆钉，其中，啮合机构是由具有至少一个与上述套管(1a)中互配的凹部(10)相啮合的凸部(9)的轴(2a)构成的。
5.如权利要求2—4中任何一项所述的盲铆钉，其中，上述啮合机构是由截面为多边形的轴(2b，2c)和具有相应的多边形截面的套管(1b，1c)的孔构成的。
6.如权利要求2—5中任何一项所述的盲铆钉，其中，上述轴(2)在上述套管(1)内有一个减弱部分(7)，当沿与钻进方向相反的方向施加一定量的拉力时，上述轴(2)在减弱部分处断裂。
7.如权利要求6所述的盲铆钉，其中，上述轴(2)的减弱部分是一个截面缩小的部分。
8.如权利要求2—7中任何一项所述的盲铆钉，其中，上述套管(1)为圆筒形，而上述钻头(6)的最大截面尺寸为同一尺寸，但稍大于上述套管(1)的外径。
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