CN1330746A - 单面紧固件 - Google Patents

Abstract

一种可以通过使用工件(42,43)的仅一侧进行装配的单面紧固件包括销(11)、套筒(21)和支撑部件(32)。该销延伸到套筒的里边并且在一端(24)与套筒啮合。该套筒的另一端有一个径向扩大的头部(25)。该套筒是整体的并且有径向可膨胀部分。支撑部件邻近套筒头部,并且支撑套筒头部的易碎部件(28)。该套筒嵌入到工件的孔中,其可膨胀部分突出到工件的盲面(46)之外,并且该头部支撑工件的近面(45)。把拉力加到销延长到支撑部件之外的这部分,该套筒的可膨胀部分径向膨胀形成靠着工件的盲面的盲头(49)。然后易碎部件破碎,并且支撑部件沿着该销移动。然后,支撑部件与该销紧固。

Description

单面紧固件

本发明涉及一种单面紧固件，即涉及一种通过利用工件的仅一侧就可以装配的单面紧固件。更具体地说，本发明涉及一种包括销、套筒和支撑件的单面紧固件。在包括两个或多个要紧固在一起的部件的工件中使用该单面紧固件的情况下，该销和套筒嵌进该工件中的一个孔中，以便它们的远端部分伸出该工件的远端或盲面。借助于在相对于套筒的该销上的拉力，对套筒施加轴向压力，使得套筒的伸出端变形成为接触该工件的盲面的盲头。然后在该盲头和支撑件之间压挤该工件，然后使该支撑件与销紧固，以便在压挤条件下把这些紧固件紧固在一起。对于产生的接合点的强度，产生和保持这种压力是很重要的。

在该紧固件的各个部件之间提供必要的机械啮合，也有另外可行的方法。该销的远端可以有一个接触套筒端的径向伸出头，以便给其施加压力，或者该销的远端可以是与套筒螺纹连接的形式。通过锻压方法可以把支撑件与该销的近端永久紧固在一起，或者可以通过螺纹连接的方法可拆卸紧固。

为了形成盲头，在该套筒上施加轴向压力，显然需要支撑该套筒的近端，以便使其轴向压挤。然而，在装配过程的后一阶段，当工件在支撑件和盲头之间被压挤时，很重要的是该套筒没有承受这种压力，否则，施加到工件上的压力会减少。这两种设计的要求不是简单的结合。同时，也最好是该紧固件有一个尽可能大的啮合范围，也就是说，在总厚度不同的工件中同样的紧固件也可以顺利的操作。这也是对紧固件所提出的设计制约。已经使用的一种方法是在支撑部件和该套筒的近端提供一种可剪切的部件，该部件开始足以承载在套筒上的轴向压力，以形成盲头，但是，当在支撑件和套筒之间加载时，断裂的情况会增加。在EP0705986和相当的US5603592中详细介绍了一种这样的紧固件。但是，很显然，这些文献介绍的紧固件的结构是很复杂的，包括要制造并且要组装在一起的多种多样的部件。例如，套筒是两个部件，有分开的支撑部件、支撑紧固件和可剪切的部件。这就增加了紧固件的制造费用。另外，为了提供可用的啮合范围和在工件部件之间开始可以存在的封闭任意间隙，坚固件的头组件必须很深。

本发明的目的是提供一种较简单和较小结构的紧固件。

一个方面，本发明提供在后附的权利要求书中的权利要求1所提出的单面紧固件。在权利要求2-6中列出了本发明的另外的特征。本发明包括在权利要求7和8中所提出的形成铆接接头的方法。如权利要求9所指出的那样，本发明也包括铆接接头。

下面将通过实施例并参考附图介绍本发明的具体实施方案，其中：

图1是销的外形正面图；

图2是套筒的轴向剖视图；

图3是支撑件的轴向剖视图；

图4-图9说明在工件中装配紧固件的连续步骤，以剖视图的形式示出了工件、套筒、支撑部件和装配工具砧，以正面图的形式示出了销的形式。

图10和图11分别相应于图4和图9，说明一种微小的改进。

销、套筒和支撑件都是圆形对称的。

销11(图1)由中碳钢制成，包括一个加长的圆柱形销体12与在该销体的一端整体径向加大的头13，利用该结构，销与套筒的一端接合。邻近头13，该销有一个平的部分14，接着是锁紧槽部分15，然后是危险处16，该危险处16是该销的最不结实的部分，其邻近有另一个平的部分17，接着是拉紧槽部分18(为了方便说明，以断开的方式示出部分)，该槽是通过紧固件装配工具夹紧装置来连接。这样一种形式的销是在销和箍环式紧固件的设计和实践中人们公知的，例如这些部件可以在市场上以Registerd Trade Mark AVDELOK买到。

套筒21(图2)一般是圆筒形并且是由低碳钢制成的。其有一个均匀直径的通孔22和有均匀外径的圆筒体23，该通孔与销体12是滑动配合。在该套筒体的一端(尾端)有一平的端面24，在另一端(头端)是一个整体成形的径向扩大的头25。套筒头包括一个具有平的环形下头面27的凸缘26。呈径向突出的凸缘形式的易碎部件28是与头部凸缘26整体形成的，该凸缘径向突出在下头面27的外边并且也与下头面27轴向分开。如图2所示，该头部凸缘和易碎凸缘有一个共同的平顶面29，但是，易碎部件28比头部凸缘26薄，由此形成上述它们的低面间的轴向分隔，其由头部凸缘下部的外周面31占据。

如图2所示，套筒体包括一个径向可以扩大的部分，其集中于一个软化区19，在这个例子中，其由该套筒体21约一半的位置轴向延伸到对着套筒尾端24的套筒头26约3/4的位置。在该例子中，通过带状退火制作的该软化部分19比该套筒的其它部分软。

支撑部件(图3)是由低碳钢制作的环箍，其有一个通孔33，通孔33与销体是压配合。因为是与环箍AVDELOK(注册商标)型紧固件相同，所以该环箍上部的圆周边缘有一个斜面，而下端有一个径向突出的凸缘35。底面36是平的，但是环的，因为其配有双凹槽37。凹槽37一般以该环箍的轴线为环形，其包括一个外凹槽38和一个比外凹槽38直径小的内凹槽39。该外凹槽的直径和深度要适合接受套筒的易碎件28，其有一个环绕内凹槽39的环形底面41。该内凹槽的直径要适合接受套筒头的圆周面31，两个凹槽总的轴向深度稍大于套筒头25的总轴向厚度。

按照图4所示的方式，把该销、套筒和环箍装配在一起，形成一个紧固件。套筒安装在该销体12上，以便套筒端面24支撑该销头13的环面，然后把环箍32装在该销体上，以便环形凹槽面41支撑在该易碎凸缘28的径向突出的上环面上的套筒头顶面29。该销平的部分17突出该环箍32的顶面。通过环箍与该销体的压配合，暂时把该环箍固定到该销的这一位置上，以防止在处理的过程中该紧固件散开。

也如图4所示，使用该紧固件把两个结构金属嵌板42、43固定在一起，嵌板42和43有圆形通孔44，在其中套筒21是间隙配合。在该例子中，嵌板42和43开始是被一个缝隙20隔开，在把两个嵌板固定在一起之前该紧固件会闭合该间隙。通过嵌板42和43以及间隙20形成的该工件的总的厚度稍大于该套筒体23长度的一半，以便当该该套筒头的下端面27与该工件的近端面45接触时，如图1所示的套筒软化区19的较近端处在该工件远面46的内部。

现在，相对于套筒21，通过对销11的突出部分施加逐渐增加的拉力来装配该紧固件。使用标准的液压加力的紧固件安装具，例如市场上可以买到的AVDEL(注册商标)722型设备进行该装配，该设备用来装配先前提到的销和环箍型紧固件。

该安装具包括一个具有内喉道48的环形砧座47(图5)，内喉道48制成适合型锻该环箍32的形状。该安装具也包括夹紧设备(未示出)，该夹紧设备与该销的部分18中的牵引槽啮合，并且包括一个液压活塞和汽缸装置(未示出)，以便给相对于砧座的夹紧设备施加不断增加的收缩力。这样的安装具和它们的使用方法是使用单面紧固件的人员公知的，在此不需要详细介绍。

如图5所示，使该安装具一直到该销的突出部分，以便该砧座喉道的外端接触其斜面34周围的环箍32的顶部。然后，开动该安装具，以便其夹紧设备与该销的拉动槽部分18啮合，并且相对于砧座47对其施加逐渐增加的拉力。该反作用力通过环箍32传递到它的环形槽面41，由此，通过环箍的易碎部分28的面传递到套筒。这样，该环箍在凸缘28的这面和其与销头13接触的端面24之间轴向压缩。通过向外胀成球的方法使该套筒的软化部分变形，逐渐形成与工件的尾面46接触的盲头。因为逐渐形成盲头，其施加一种压力在尾面嵌板43的尾面46上，其推动嵌板42、43在一起，并且使间隙20闭合，以便这些嵌板最终彼此接触，并且套筒头25和盲头之间压缩在一起。在该例子中，图5的49说明该最终形成的盲头。

该易碎凸缘28结实到足以承载完全形成盲头49所需的力，但是，随着作用在该环箍32上的力进一步增加，所以该易碎凸缘28与该套筒头25的主体断开。向下驱使该环箍32，使销体朝向工件。如图6所示，因为凸缘28的厚度不比环箍的外凹槽38的厚度大，所以环箍的下面36接触工件的近面45。因为环箍的内凹槽39和外凹槽38的总深度大于套筒头25的厚度，所以，套筒头的上面有一间隙51。于是，没有轴向负载可以通过环箍加到该套筒头。因此，随着安装具施加的力连续增加，所有在盲头49和环箍下面36之间施加的压缩力都到工件上，于是使嵌板42、43紧密地紧固在一起。

随着安装具施加力的进一步增加，在环箍外部上面的砧座47向下推，使得砧座喉道48径向向内挤压环箍32进销上的锁紧凹槽15。随着其底面接近环箍底部的凸缘，该砧座停止。图7说明了这一位置。

如图8所示，安装具施加力的进一步增加，使得该销在危险处16破裂，用夹紧装置把破裂的销尾取走，留下破裂的表面52。然后把安装具取走，如图9所示，留下装配的紧固件。

在某些情况下可能发现，当安装具砧座47把环箍32向销挤压时，环箍材料就向套筒头25挤压。图10和11所示的改进提供空间以收容这样的挤压材料。如图10(其相应于图4)所示，套筒头25的上面29备有浅圆锥形凹槽53，在环箍底部的内凹槽39备有浅圆锥形凹槽54。于是，如图11(相应于图9)所示，收容环箍的挤压材料55。

上面例子所述的紧固件比现有技术EP0705986A所介绍的紧固件要好，其中，其包括较少部件，因此，制造和装配的费用较少。另外，现有技术的紧固件开始形成它的盲头与工件的尾面有间隙，然后把套筒拉进工件，以便盲头嵌入工件的尾面。这就需要在支撑部件内提供足够长的空间以适应缩进套筒的端部。缩进的长度将随着夹紧长度的减少而增加。在本发明例子的紧固件中，所形成的盲头与工件的尾面接触，减少了夹紧的长度，并且通过增加盲头的径向延伸填塞相适应的工件部件之间所有起始的间隙，以便与现有技术比较可以减少紧固件的总长度。

本发明不受上面的例子所介绍的详细情况所限制。例如，用缩进夹紧型装配具代替把销11拉进套筒21，其可以用类似于EP0705986A中所介绍的旋转螺母装置来拉进。支撑部件32不需要永久性的紧固到销11上，而是可以可卸式紧固到其上，例如使用也如EP0705986A中所介绍的分离旋转螺母装置。在与销螺纹连接制造支撑部件时可以避免使用分离旋转螺母装置。

在易碎部件28的顶面和底面，通过选择起始与相同直径的套筒端25的套筒头组合的区域，可以控制易碎部件破碎的负载，例如通过选择易碎部件28的厚度，或通过提供环形槽。

也如EP0705986A中所介绍的那样，虽然在减少部件的数目方面其不是那么优越，但是易碎部件28不需要与套筒头25组合，而是可以以可分开的环形部件提供。

在使用上述例子中所介绍的紧固件时，在易碎部件发生破碎前，不必完全形成盲头，只要在支撑部件环箍与销发生挤压前完成则可。

Claims (9)

1.一种用于嵌入到工件的孔中的单面紧固件，该单面紧固件包括销、套筒和支撑件；

该销延伸到套筒的内部，并且在该套筒的一端或者接近该套筒的一端与其啮合；

该套筒的另一端有一个径向扩大的头部；

该套筒是整体的，并且在接近头部那端的一侧邻近所说的其一端有径向可以膨胀的部分；

支撑部件邻近该套筒的头部并且径向突出在该头部的外面，并且销延伸到支撑部件的外面；

该套筒的头部装有易碎部件，支撑部件支撑在该易碎部件上；

由此，当该套筒嵌入到合适厚度工件的合适的孔中时，该套筒的可膨胀部分突出到工件的盲面或远离面之外，套筒的头部支撑工件的近面，支撑部件支撑套筒头部的易碎部件，由此，支撑部件与工件的近面隔开；

所以，当逐渐增加的拉力施加到延伸到支撑部件之外的销的这部分时，该拉力支撑在支撑部件上，以便轴向压力加到端部和其与销啮合处之间的套筒上，起始的易碎部件承载足够力以使套筒的径向可膨胀部分径向膨胀并且在与工件的远离面邻接处形成盲头；其后，该易碎部件破碎，由此，从套筒除去轴向压力，并使支撑部件沿着销移动到与工件的近面邻接处，由此施加压力到盲头与支撑部件之间的工件上，其后，支撑部件可以与销紧固。

2.根据权利要求1的单面紧固件，其中，支撑部件有一个凹槽，以便在易碎部件破裂后容纳套筒的头部，该凹槽的轴向深度大于套筒头部的轴向厚度。

3.根据权利要求1或2的单面紧固件，其中易碎部件由与套筒头部的接触工件的面轴向隔开的部分提供。

4.根据上述权利要求之一的单面紧固件，其中易碎部件由径向延伸出套筒头部的接触工件部分的部件提供。

5.根据上述权利要求之一的单面紧固件，其中易碎部件与套筒头部一起形成。

6.根据上述权利要求之一的单面紧固件，其中支撑部件可以通过变形与销永久性紧固而与其啮合。

7.一种使用上述权利要求之一的单面紧固件形成铆接的方法，该方法包括如下步骤：

把套筒和销嵌入到工件孔中，以便套筒的可膨胀部分突出到工件的盲侧或远侧之外，并且套筒头部支撑工件的近面，支撑部件支撑套筒头部的易碎部件，该支撑部件与工件的近面隔开；

对延伸出支撑部件之外的销这部分施加不断增加的拉力，该拉力支撑在支撑部件上，由此对头部和其与销啮合部分之间的套筒施加轴向压力，以便起始的易碎部件承载足够力以使套筒的径向可膨胀部分径向膨胀并且在与工件的远离面支撑处形成盲头；其后，该易碎部件破碎，并且从套筒除去轴向压力，并使支撑部件沿着销移动到与工件的近面支撑处，由此施加压力到盲头与支撑部件之间的工件上；和

其后，支撑部件与销紧固。

8.根据权利要求7的方法，其中，通过支撑部件变形成为与销啮合来进行支撑部件与销的紧固。

9.一种使用上述任一权利要求的单面紧固件或方法形成的铆接接头。

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