CN1784552A - 单面紧固件及其从工件上拆除的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于嵌入到工件的孔中的单面紧固件，该单面紧固件包括一个销(11)、一个套筒(21)和一个支撑件(32)；该销(11)延伸到套筒(21)的内部，并且在该套筒的第一端(24)或者接近该第一端(24)与其啮合；该套筒有一个径向可扩大的部分；该支撑件(32)邻近该套筒的第二端(25)和径向突出在该第二端(25)的外面，并且销(11)延伸到支撑件(32)的外面；支撑件是可移动地固定在套筒上，其固定的强度应足够强，以使组合的紧固件能够被放入工件的安装孔中并被安装上，但也足够弱，以使支撑件能够被从套筒上取下，以使销和套筒可以从工件的安装孔中被推出，从而将紧固件拆除。

Description

单面紧固件及其从工件上拆除的方法

本发明涉及一种单面紧固件，即仅从工件的一端进入进行安装的单面紧固件。本发明尤其涉及一种包括销、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。借助于在该销上的相对于套筒的拉力，对套筒施加轴向压力，使得套筒的伸出端部分变形成为接触该工件的盲面的盲头。然后该工件在该盲头和支撑件之间受到压缩，例如以陷形模压的方式，使该支撑件紧固于销上，在压缩的条件下把这些工件部件紧固在一起。

在该紧固件的各个组成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径向凸出的头，其接触套筒端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。

该支撑件被紧固于套筒的近端，以保证该紧固件能够正确地安装入工件的安装孔中。

市场上一种商标为“HUCKBOM”，并在美国专利号US2,527,307中详细描述过的一种这样的紧固件，其支撑件是与套筒形成整体的径向扩大头的形式。

在使用过程中，例如当对含有工件构成部分的设备进行保养或检修时，需要将已经安装在工件上的紧固件取下。而这是非常困难的，因为支撑件是被陷形模压在销上的，而且与套筒形成一个整体，销太硬是无法钻透的。无论如何，为了拆除紧固件而造成工件与其临近部位的损坏都是不能被接受的。

本发明的目的在于提供一种在必要的情况下可更为轻易地拆卸的单面紧固件。

一方面，本发明提供一种在后附的权利要求书中的权利要求1所描述的单面紧固件。在权利要求2-5中列出了本发明的另外的特征。本发明包括在权利要求6和7中所描述的拆除紧固件的方法。

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1A是销的外形正面图；

图1B是套筒的轴向剖视图；

图1C是支撑件的轴向剖视图；

图2A表示了上述三部分组装成紧固件准备用于安装；

图2B是图2A的局部结构放大图；

图2C是图2A的俯视图；

图3A是放入安装孔中并准备进行安装的紧固件的剖面图以及局部放大图；

图3B和图3C与图3A相似，但显示了下面将要说明的其他可能情况下的剖视图；

图4A、图4B、图5A、图5B、图6A和图6B与图3A相似，显示了该紧固件的连续安装过程；

图7A、图7B、图7D、图8A、图8B和图8C显示已安装在工件上的紧固件的连续拆卸过程，图7C是图7B的C-C剖视图。

销、套筒和支撑件都是圆形对称的。

销11(图1A)由中碳合金钢制成，包括一个加长的圆柱形销杆12和在该销杆的一端整体径向扩大的头13，利用该结构，销与套筒的一端接合。邻近头13，该销杆有一个由纵向肋条30形成的尺寸略大的部分20，靠近该部分20是一个光面的部分14，接着是锁定槽部分15，然后是断裂颈16，该断裂颈16是该销的最不结实的部分，这部分接下来有另一个光面的部分17，接着是牵引槽部分18，该槽由紧固件装配工具的钳夹来连接。

套筒21(图1B)一般是圆筒形并且是由低碳钢制成的。其有一个直径均匀的通孔22和一个外径均匀的圆筒体23，该通孔与销杆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稍微扩大的头25。套筒头包括一个具有圆锥形头下表面27的凸缘26。如图1B所示，该头部有一个平顶面29。

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，见图1B，在这个例子中，其由该套筒体21约一半的位置轴向延伸到从套筒体头26到尾端24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。该部分有一个通孔22，通孔22与销杆12的扩大部分20是压配合。

支撑件(图1C)是由低碳钢制作的环箍32，该环箍一端的外缘有一个斜面34，而另一端有一个径向突出的凸缘35，端面36是平的，但是环形的，因为其配有凹槽37。凹槽37一般是以该环箍的轴线为中心的环形，该凹槽37的外直径和深度要适合接受套筒的头部凸缘26，其有一个环绕凹槽37的环形底面41。凹槽37的轴向深度稍大于套筒头26的总轴向厚度。

按照图2A，图2B和图2C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。套筒安装在该销杆12上，以便套筒端面24支撑该销头13的环面，在销的带肋条扩大部20与软化部分19以外的套筒21的尾部采用压配合。然后通过将套筒头部凸缘26插入环形箍凹槽37内，使套筒头部端面29接触环形凹槽的环面41，环箍32被安装在套筒上。之后将环箍头直立向下到临近凹槽37周围的三个位置内使套筒与环箍被可移动地安装在一起，那些位置上的头部材料变形后与套筒头的锥形表面27接触，形成三个凸块或凸起38。销上光面的部分17从环箍32的端面伸出。

如图3A所示，用紧固件把两个建筑金属嵌板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。由嵌板42和43以及间隙20形成的该工件的总厚度稍大于该套筒体23长度的一半，这样当该环箍的下端面36与该工件的近端面45接触时，如图1B所示的套筒软化区19的较近端处在该工件远面46的内部。

如图3A的局部放大图所示，与套筒头部凸缘26相接触的凸块38是不受影响的，而且仍然保持套筒和环箍在一起。

但是，如果当紧固件套筒在插入工件通孔44时有阻力(例如由于通孔44尺寸较小而产生了压配合，或者如图3B和图3C所示的两部分的通孔44没有调校准确)，那么就有必要通过外力来插入紧固件，如图3B所示从箭头B的方向对销施加轴向力，例如，锤击销的突出尾端。这样做可能会有助于形成如图3B和其放大部分中39所示的那种凸起38。套筒移动使得其头部26与工件的邻近面45接触，该头部26的径向扩大及其强度会保证套筒停留在那个位置。

由于销与套筒之间在销的部位20处存在压配合，因此销与套筒之间会产生维持力，如果为了使套筒进入通孔而对销施加了非常大的轴向力，维持力将被克服，以便销轴向移动穿过套筒，阻碍部分20从套筒的尾端伸出，如图3C所示。如果销牵引槽位置18的有效部分保留在环箍32之外，还可以将紧固件以下面所述的方式进行安装，但这需要两件安装工具良好地配合。

如果销推进套筒过深，它就无法被安装，而且销会在套筒内完全被触碰。环箍可以被起出(因为它与套筒的连接部位已经被断开)，套筒会穿通工件通孔并从中脱出。可以通过夹和拔销或套筒，将无法安装的紧固件取出。

如图3A所示，通过对销11的相对套筒21的凸出部分施加逐渐增大的拉力，以正常方式将一个紧固件安装入工件。这个工作需要由标准液动紧固件安装工具来完成，例如市场上标注为AVDEL(注册商标)722型，就是用于安装上述销与环箍型紧固件的。

该安装工具包括一个具有内喉道48的环形砧座47(图4A)，内喉道48制成适合陷形模压该环箍32的形状。该安装工具还包括钳夹49，该钳夹与该销的牵引槽部分18啮合，并且包括一个液压活塞和汽缸装置(未示出)，以便相对于砧座给钳夹施加逐渐增加的收缩力。这样的安装工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4A所示，使该安装工具一直顶到该销的突出部分，以便该砧座喉道的外端接触斜面34周围的环箍32的顶部。然后，开动该安装工具，使其钳夹与该销的牵引槽部分18啮合，并且相对于砧座47对其施加逐渐增加的拉力。反作用力通过环箍32传递到它的对着工件的端面36，由此，通过环箍的环面41传递到套筒头部25。如果在将紧固件插入通孔的过程中，套筒头25从环箍的环面41脱离，套筒头将被拉回以与环面相接触。这样套筒被轴向压缩在头部凸缘26的表面和与销的头部13相接触的端面24之间。通过向外膨胀凸出使该套筒的软化部分变形，逐渐形成与工件的背面46接触的盲头。在逐渐形成盲头(见图4B)的过程中，其对后面的嵌板43的背面46施加一个压力，其将嵌板42、43压迫在一起(并且使存在于他们之间的所有间隙闭合)，这样这些嵌板最终彼此接触，并且在环箍端面36和盲头之间压缩在一起。图5A的49说明了该例子中最终形成的盲头的形状。

随着安装工具施加力的进一步增加，砧座47被向下推到环箍的外表面上，使得砧座喉道48径向向内陷形模压环箍32进入销上的锁定槽15。随着其底面接近环箍底部的凸缘，该砧座停止。图5B说明了这一位置。

如图6A所示，安装工具施加力的进一步增加，使得该销在断裂颈16处断裂，用钳夹把断裂的销尾取走，留下断裂表面52。然后把安装工具取走，如图6B所示，留下装配完的紧固件。

如前面所提到的，如果需要，上述紧固件在已安装好的情况下可轻易地从工件上拆卸下来。

图7A所示为一副对准环箍32的螺栓切割器刀片51，它在一个通过直径的平面上完全置于挤压的环箍之上，随后驱动工具使刀片闭合以便能够如图7B和图7C所示充分将环箍切割成两半。

环箍的两半可能依然依靠其材料的薄片保持连接，在这种情况下可利用锤子和凿子或是电凿子将其分开并剥离，如图7D所示，将销和套筒留在工件当中。

如图8A、图8B和图8C所示，利用一个简单的两节冲子52可轻易地将销和套筒从工件中取出。该冲子包括一个引导的较窄部分53，其直径适宜进入套筒并推进销；一个跟随的较宽部分54，其直径适宜进入工件，两者之间通过一个适于接触套筒端头表面的环面55相连接。如图8A所示，冲子的窄部53对准紧固件销的末端，然后通过锤击施加轴向力以破坏销与套筒之间的压配合，使得销穿入套筒直到冲子的环面接触到套筒的头部表面29，如包括局部放大的图8B所示。再向冲子进一步施加适宜的力使套筒头部凸缘26外露的外围部分变形，如包括局部放大的图8C所示(在某些情况下外露的外围部分可能被折断)。冲子的进一步移动会使销和套筒穿入工件安装孔的远端，这样就可以将紧固件从工件上拆除。

会出现这种情况，为了按上述方法安装和拆除紧固件，分离不同部件必须的不同的轴向力之间必须有正确的关系。因而，为将套筒从环箍上分离开(通过克服柱形突起38，如对图3B的相应描述)对套筒所需施加的轴向力一定要小于为克服销与套筒之间的压配合(如参考图3C和图8B所作的相应描述)所需施加的轴向力，而为克服销与套筒之间的压配合所需施加的轴向力又一定要小于推进套筒头部穿入工件安装孔时(如参考图8C所作的相应描述)所需施加的轴向力。

以一个套筒外径为10mm的紧固件为例，三个力的测量数值分别为900牛顿，1900牛顿，和6000牛顿(对应一个使套筒头折叠起来的直径最大的安装孔)到9000牛顿(对应一个直径最小的安装孔)。

本发明并不限定于前述的具体实施例。例如，套筒与支撑环箍可以任意简便的排列方式可拆除地连接。

Claims (7)

1、一种用于嵌入到工件的孔中的单面紧固件，该单面紧固件包括一个销(11)、一个套筒(21)和一个支撑件(32)；

该销(11)延伸到套筒(21)的内部，并且在该套筒的第一端(24)或者接近该第一端(24)与其啮合；

该套筒有一个径向可扩大的部分；

该支撑件(32)邻近该套筒的第二端(25)和径向突出在该第二端(25)的外面，并且销(11)延伸到支撑件(32)的外面；

由此，当该套筒(21)嵌入到合适厚度工件的合适的孔中时，该套筒(21)的可扩大部分突出到工件的盲面或远面之外，支撑件(32)支撑工件的近面，当对销(11)的延伸出支撑件(32)之外的部分施加逐渐增加的拉力，该拉力支撑在该支撑件(32)上，由此对支撑件(32)和其与销(11)啮合处之间的套筒(21)施加轴向压力，套筒(21)的径向可扩大部分径向扩大在与工件的远面支撑处形成盲头；由此施加压力到盲头与支撑件(32)之间的工件上；和其后，支撑件紧固于销上；

其中，支撑件(32)可移动地固定于套筒(21)上，其固定的强度应足够强，以使组合的紧固件能够被插入工件的安装孔中并被安装在其中，但也足够弱，以使支撑件(32)能够被从套筒(21)上取下，以使销(11)和套筒(21)可以被用力从工件的安装孔中被取出，从而将紧固件拆除。

2、如权利要求1所述的一种紧固件，其中套筒(21)和支撑件(32)是各自独立的部件，而可拆除的固定是指两者间的至少一个通过变形来与另一个相啮合。

3、如权利要求2所述的紧固件，其中套筒(21)有一个径向扩大的头(25)，边缘(25)的强度不足以阻止套筒被推入安装孔，支撑件有一个供套筒头(25)进入的相应的凹槽(37)，支撑件临近凹槽的部分发生变形，并与套筒头(25)相接触。

4、如权利要求3所述的紧固件，其中前述支撑件的变形产生在围绕套筒头的多个空间上相分离的位置上。

5、一种紧固件，实质上如上文所描述的，以及附图中所说明的。

6、一种将上述任一权利要求中所述的紧固件拆除的方法，如前所述该紧固件已被安装在工件中，该方法包括将支撑件从套筒上拆除，以及之后将销和套筒从安装孔的盲端拆除

7、一种将已被安装的紧固件拆除的方法，实质上如上文所描述的，以及附图中所说明的。

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