CN207961207U - 一种短尾拉铆紧固套件、拆装工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械加工技术领域，公开了一种短尾3.4拉铆紧固套件、拆装工具及拆装工具的使用方法，短尾3.4拉铆紧固套件包括短尾3.4螺栓和套环1，拆装工具包括安装工具4和拆卸工具5。具体使用时，通过拆装工具实现套环1在短尾3.4螺栓上的固定和去除，以实现对构件2的安装和取下。本实用新型满足短尾3.4拉铆螺栓快速安装、精准定位的基本要求，同时提高短尾3.4结构与弹性卡扣4.2的在应用过程中的可靠性和稳定性；解决了现有短尾3.4拉铆紧固件在生产中加工难、在安装过程中定位难的问题，提高了短尾3.4夹持力度、降低了应力集中效应，延长为了弹性卡扣4.2使用寿命。因此，本实用新型值得推广使用。

Description

一种短尾拉铆紧固套件、拆装工具

技术领域

本实用新型属于机械加工技术领域，涉及冷铆紧固连接技术，尤其涉及一种短尾拉铆紧固套件、拆装工具。

背景技术

短尾拉铆螺栓包含短尾螺钉、与其配套使用的套环。该类型产品生产依赖专业的冷成型零件机、热处理设备，借助专用的成型模具，产品质量控制稳定，可以实现高效、自动化的批量生产。目前，国内高端紧固连接技术领域对该类型产品需求越来越大；随着国内公司不断探索，逐步掌握了该类型产品的设计原理、工艺技术。

本实用新型所述的短尾拉铆螺栓主要应用于替代高强度构件的螺栓连接、焊接结构等应用场合。现有的短尾拉铆螺栓根据其短尾结构特点，主要有多拉槽和单拉槽两种结构。

如图12、图13、图14所示，多拉槽短尾主要特点是：

螺旋锁紧段6.1由形状复杂的曲线组成，如图中的多拉槽圆弧R1、R2、R3和R4以相切的过渡方式组成特殊结构；该类结构对模具设计、制作的要求比较高，同时也不利于产品大批量生产时的成型质量检查，所以该类型产品成本一直较高；

多拉槽6.2由四个凸起的环状齿6.2.1和凹槽6.2.2构成，与该环状齿的齿顶、齿根配合的拉爪也为多拉槽结构；为保证安装过程顺利完成，二者的制作精度、形状误差等关键要素必须足够精确才能保证二者的良好咬合。同时，多槽短尾结构在安装的过程中必须保证与其配合的多槽拉爪完全咬合，否则容易导致负载集中在少数的拉槽上，易造成拉槽承受的载荷过大而发生拉槽损坏、铁屑堵塞拉爪的情况。

如图15所示，单拉槽短尾的主要特点是：

该单拉槽由三段圆弧r1、r2和r3依次相切构成复杂曲面。这种类型的短尾结构设计存在一定的缺陷，即短尾的抗剪性能不足、抗拉强度比较大。而在安装的过程中该结构在承受轴向载荷的作用下，表现为剪切性能。因此在安装过程容易出现拉爪与单槽咬合间隙过大导致应力集中，从而短尾结构的剪切应力迅速增大而导致拉槽的剪切失效破坏。另一方面，单拉槽的曲面组成复杂，模具、机械加工困难，成型质量检测效率低。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型公开了一种短尾拉铆紧固套件、拆装工具，其目的是为了解决现有短尾拉铆螺栓安装过程中定位精度、定位方式要求高，拉槽和卡扣加工困难、短尾夹持力度差、应力集中、卡扣使用寿命低的问题，从而满足短尾拉铆螺栓快速安装、精准定位的基本要求，提高螺栓短尾结构与卡扣的可靠性和稳定性。

为了实现以上技术效果，本实用新型采用的技术方案是：

一种短尾拉铆紧固套件，包括拉铆螺栓、与拉铆螺栓配合的套环；所述拉铆螺栓包括钉头和螺杆，所述螺杆包括依次连接的光滑段、螺纹段和短尾；套环包括法兰基座和套筒；套环安装在螺纹段上。

具体地说，该短尾拉铆紧固套件具有如下特点：

1)所述短尾包括光滑的球面拉槽和轴向锁止台阶。

2)所述球面直径2r与球面拉槽宽度s的比值为1～1.3。

3)所述短尾的横截面为圆形，短尾横截面的最大直径与短尾轴向长度的比值为1～1.3。

4)所述短尾的导入角α在12°与24°之间。

进一步的，所述的球面拉槽的表面硬度大于等于420HV_0.3，如此可以增加短尾安装性能，比如：耐磨性、重复使用次数等。

再进一步，所述套环采用硬度小于90HRB的材料制成，或者套环采用硬度大于90HRB并经回火处理的材料制成。套环的硬度在该硬度值以下，则套环在受到一定的挤压时发生可塑性变形，在不损坏连接构件的情况下，利用套环的这个性质能够将套环与螺纹段进行稳定可靠的连接紧固。

所述螺纹段上设有外螺纹，外螺纹的螺纹牙型表面为弧面，相邻螺纹牙型之间有圆柱状的间隔。通过在相邻螺纹牙之间设置圆柱状的间隔M，降低了加工难度。

为了进一步降低加工难度，提高加工精度，提升拉铆螺栓的品质，将螺纹牙型的齿面按前后不同面进行不同的设计，所述的螺纹牙型包括前半齿和后半齿，前半齿的齿面包括平滑连接的前半齿底部弧面S4、前半齿中部斜面L和前半齿上部弧面S3，后半齿的齿面包括平滑连接的后半齿底部弧面S2和后半齿上部弧面S1。

通过前半齿中部斜面连接前半齿底部弧面和前半齿上部弧面，降低了生产加工的难度。

再进一步，前半齿的仰角β小于后半齿的仰角。这样设计的意义在于，提高了螺纹牙型的强度，加大螺纹段的咬合能力，在套环与螺纹段进行啮合之后，套环与螺纹段的配合稳定性更好，不易出现磨齿、滑扣的现象；同时这样设计的牙型便于进行质检。

再进一步，所述的前半齿的仰角数值为45°；所述前半齿长度h2与螺距h1的比值为0.29～0.35，所述螺纹牙型高度h与光滑段直径的比值为0.03～0.06。

进一步的，所述的钉头与光滑段连接，连接处设置有环形的凹槽。这样设计可减少钉头与螺杆连接处的局部应力，加强钉头和螺杆连接处的强度。

进一步的，所述的法兰基座与套筒连接的一面上设有凸起。这样设计的意义在于，在安装时凸起率先变形起到缓冲作用，可避免法兰基座直接受到压力变形，对法兰基座起到一定的保护作用。

再进一步，为了方便套环前期的安装，所述螺纹段的外径与套环内径的比值为0.95～0.99。

本实用新型同时公开了一种用于安装和拆卸该短尾拉铆紧固套件的拆装工具，包括液压站、油管、驱动装置、安装套件和拆卸套件，液压站通过油管连接驱动装置，驱动装置连接安装套件或者拆卸套件。

所述的安装套件和拆卸套件均包括铁砧和弹性卡扣，所述的铁砧为圆管状且铁砧与驱动装置相对固定，弹性卡扣位于铁砧的管腔内，弹性卡扣包括多个圆周布置的卡条，卡条的外端设有与球面拉槽配合的卡头；所述的驱动装置包括驱动杆，卡条与驱动杆连接。

进一步的，为了实现对套环的拆卸，所述的拆卸套件还包括安装在铁砧前端的拆卸工作头，拆卸工作头上设有刀片组，刀片组包含刀片的数量至少为二，刀片沿套环的轴线中心对称。拆卸工作头用于沿套环的轴线对其进行切割，切割完成后可剥离套环，完成拆卸。

本实用新型还公开了该拆装工具的具体使用方法，具体包括安装方法和拆卸方法。

安装方法包括以下步骤：

S101：将拉铆螺栓穿过构件上的通孔，并将套环套在螺纹段上；

S102：将短尾插入弹性卡扣的前端，使弹性卡扣的卡头与球面拉槽接触；

S103：将安装套件与驱动装置连接并启动液压站，在驱动杆的作用下，弹性卡扣向铁砧管腔内运动，在铁砧管壁的作用下弹性卡扣的卡头扣入球面拉槽中并啮合；

S104：弹性卡扣持续向铁砧内部运动，铁砧的前端与套环的套筒的端口处接触，铁砧对套筒施加轴向压力，法兰基座压紧构件；当轴向压力达到拉铆螺栓的设计轴向力条件时，铁砧将套筒的端口挤压变形并从端口处套上套筒，铁砧沿套筒持续推进的同时，对套筒施加径向的挤压，将套筒的内壁挤压到螺纹段的螺纹牙型中；

S105：液压站的油路系统压力值达到预设值或者铁砧抵达法兰基座完成对套筒的完全挤压时，液压站内部油路切换方向，弹性卡扣在驱动杆的作用下进行复位；

S106：液压站停止运行，系统复位。

拆卸方法包括以下步骤：

S201：将短尾插入弹性卡扣的前端，使弹性卡扣的卡头与球面拉槽接触；

S202：将拆卸套件与驱动装置连接并启动液压站，将液压站的油路系统压力值调整到安装时油路系统压力值以上5～15MPa；在驱动杆的作用下，弹性卡扣向铁砧管腔内运动，在铁砧管壁的作用下弹性卡扣的卡头扣入球面拉槽中并啮合；

S203：弹性卡扣持续向铁砧内部运动，拆卸工作头沿轴向对套环进行切割；

S204：完成对套环的切割后，液压站内部油路切换方向，弹性卡扣在驱动杆的作用下进行复位；当拆卸工作头与套环接触接触后，可剥离被切开的套环；

S205：液压站停止运行，系统复位。

通过上述阐述，已经对该实用新型内容进行了详细的描述。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.短尾拉铆螺栓采用特殊设计的螺纹牙型，降低牙型对安装后力学性能的影响；牙型模具易于加工制造，牙型也易于检测。

2.螺钉短尾采用单槽的结构，其投影形状为一段连续的光滑凹球面，对应卡扣为连续的光滑凸球面；这样设计有以下优点：

a)球面拉槽和弹性卡扣咬合的过程中，利用球面的自动对心特性，可实现自动调整咬合位置，降低安装过程中卡扣和拉槽的对中要求；

b)短尾和弹性卡扣咬合的配合面具有轴向止退功能，避免咬合后因打滑而损坏弹性卡扣或短尾的现象；

c)利用球面在各处曲率半径相等的特点，可以最大程度上分散应力集中效应，因此弹性卡扣的疲劳寿命、使用寿命得到较大程度的提升；

d)降低短尾部分、弹性卡扣成型的制作难度，加工精度可得到进一步放宽；在显著改善卡扣在咬合过程中的阻塞的同时，可降低短尾、弹性卡扣的制造成本和检测成本；

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本实用新型的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1是一种短尾拉铆紧固套件的结构示意图。

图2是套环的结构示意图。

图3是拉铆螺栓的结构示意图。

图4是图3中Ⅰ处的局部放大图。

图5是图3中Ⅱ处的局部放大图。

图6是短尾与安装套件开始连接的状态图。

图7是短尾与安装套件连接好后的状态图。

图8是安装方法中S102-S103对应的状态图。

图9是安装方法中S104对应的状态图。

图10是安装方法中S105对应的状态图。

图11是拆卸方法中对套环进行轴向切割的示意图。

图12是现有技术所公开的多拉槽短尾结构示意图。

图13是图12中Im处的局部放大结构示意图。

图14是图12中Is处的局部放大结构示意图。

图15是现有单拉槽短尾结构示意图。

上述附图中；附图标记对应的名称为：1-套环；1.1-套筒；1.2-法兰基座；2-构件；3-短尾螺钉；3.1-钉头；3.2-光杆；3.3-螺旋槽；3.4-短尾；3.4.1-球面拉槽；3.4.2-轴向锁止台阶；4-安装工具；4.1-铁砧；4.2-弹性卡扣；5-拆卸工作头；

本文中的其他代号对应的含义为：s-球面拉槽的宽度；r-球面半径；α-导入角；β-仰角；h1-螺距；h2-前半齿长度；h-牙型高度；S1-后半齿上部弧面；S2-后半齿底部弧面；S3-前半齿上部弧面；S4-前半齿底部弧面；L-前半齿中部斜面；M-圆柱状的间隔

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1-图5所示，本实施例公开了一种短尾3.4拉铆紧固套件，包括拉铆螺栓、与拉铆螺栓配合的套环1；所述拉铆螺栓包括钉头3.1和螺杆，所述螺杆包括依次连接的光滑段、螺纹段和短尾3.4；套环1包括法兰基座1.2和套筒1.1；套环1安装在螺纹段上。

具体地说，该短尾3.4拉铆紧固套件具有如下特点：

1)所述短尾3.4包括光滑的球面拉槽3.4.1和轴向锁止台阶3.4.2，球面拉槽3.4.1部分采用高频感应淬火处理。

2)所述的球面拉槽3.4.1的球面直径与宽度的比值为1～1.3。

3)所述短尾3.4的横截面为圆形，短尾3.4的横截面的最大直径与短尾3.4轴向长度的比值为1～1.3。

4)所述短尾3.4的导入角在12°与24°之间。

球面拉槽3.4.1的表面硬度大于等于420HV_0.3，在本实施例中，球面拉槽3.4.1的表面硬度为450HV_0.3。

套环1采用硬度小于90HRB的材料制成，或者套环1采用硬度大于90HRB并经回火处理的材料制成。

螺纹段上设有外螺纹，外螺纹的螺纹牙型表面为弧面，相邻螺纹牙型之间有圆柱状的间隔。

为了进一步降低加工难度，提高加工精度，提升拉铆螺栓的品质，将螺纹牙型的齿面按前后不同面进行不同的设计，所述的螺纹牙型包括前半齿和后半齿，前半齿的齿面包括平滑连接的前半齿底部弧面、前半齿中部斜面和前半齿上部弧面，后半齿的齿面包括平滑连接的后半齿底部弧面和后半齿上部弧面。

前半齿的仰角小于后半齿的仰角，且前半齿的仰角数值为45°；所述前半齿长度与螺距的比值为0.29～0.35，所述螺纹牙型高度与光滑段直径的比值为0.03～0.06。

钉头3.1与光滑段连接，连接处设置有环形的凹槽，在本实施例中凹槽的横截面为弧形。这样设计可减少钉头3.1与螺杆连接处的局部应力，加强钉头3.1和螺杆连接处的强度。

法兰基座1.2与套筒1.1连接的一面上设有凸起，凸起的表面为弧形面，且凸起与法兰基座1.2一体成型。

为了方便套环1前期的安装，所述螺纹段的外径与套环1内径的比值为0.97～0.99。

实施例2

本实施例公开了一种用于安装和拆卸实施例1中公开的一种短尾3.4拉铆紧固套件的拆装工具，包括液压站、油管、驱动装置、安装套件和拆卸套件，液压站通过油管连接驱动装置，驱动装置连接安装套件或者拆卸套件。

在本实施例中，驱动装置为液压杆或者液压缸。

安装套件和拆卸套件均包括铁砧4.1和弹性卡扣4.2，铁砧4.1采用高强度、高硬度的合金钢材料制成。

铁砧4.1为圆管状且铁砧4.1与驱动装置相对固定，弹性卡扣4.2位于铁砧4.1的管腔内，弹性卡扣4.2包括多个圆周布置的卡条，卡条的外端设有与球面拉槽3.4.1配合的卡头。

所述的驱动装置包括驱动杆，驱动杆即为液压杆或者液压缸的活动杆。卡条与液压杆或者液压缸的活动杆连接。

为了实现对套环1的拆卸，所述的拆卸套件还包括安装在铁砧4.1前端的拆卸工作头5，拆卸工作头5上设有刀片组，刀片组包含刀片的为二，刀片沿套环1的轴线中心对称。

刀片采用高强度硬质合金钢材料制成，拆卸工作头5用于沿套环1的轴线对其进行切割，切割完成后可剥离套环1，完成拆卸。

实施例3

如图6-图14所示，本实施例公开了实施例2中拆装工具的具体使用方法，具体包括安装方法和拆卸方法。

安装方法包括以下步骤：

S101：将拉铆螺栓穿过构件2上的通孔，并将套环1套在螺纹段上；

S102：将短尾3.4插入弹性卡扣4.2的前端，使弹性卡扣4.2的卡头与球面拉槽3.4.1接触；

S103：将安装套件与驱动装置连接并启动液压站，在驱动杆的作用下，弹性卡扣4.2向铁砧4.1管腔内运动，在铁砧4.1管壁的作用下弹性卡扣4.2的卡头扣入球面拉槽3.4.1中并啮合；

S104：弹性卡扣4.2持续向铁砧4.1内部运动，铁砧4.1的前端与套环1的套筒1.1的端口处接触，铁砧4.1对套筒1.1施加轴向压力，法兰基座1.2压紧构件2；当轴向压力达到拉铆螺栓的设计轴向力条件时，铁砧4.1将套筒1.1的端口挤压变形并从端口处套上套筒1.1，铁砧4.1沿套筒1.1持续推进的同时，对套筒1.1施加径向的挤压，将套筒1.1的内壁挤压到螺纹段的螺纹牙型中；

S105：液压站的油路系统压力值达到预设值或者铁砧4.1抵达法兰基座1.2完成对套筒1.1的完全挤压时，液压站内部油路切换方向，弹性卡扣4.2在驱动杆的作用下进行复位；

S106：液压站停止运行，系统复位。

拆卸方法包括以下步骤：

S201：将短尾3.4插入弹性卡扣4.2的前端，使弹性卡扣4.2的卡头与球面拉槽3.4.1接触；

S202：将拆卸套件与驱动装置连接并启动液压站，将液压站的油路系统压力值调整到安装时油路系统压力值以上5～15MPa；在驱动杆的作用下，弹性卡扣4.2向铁砧4.1管腔内运动，在铁砧4.1管壁的作用下弹性卡扣4.2的卡头扣入球面拉槽3.4.1中并啮合；

S203：弹性卡扣4.2持续向铁砧4.1内部运动，拆卸工作头5沿轴向对套环1进行切割；

S204：完成对套环1的切割后，液压站内部油路切换方向，弹性卡扣4.2在驱动杆的作用下进行复位；当拆卸工作头5与套环1接触接触后，可剥离被切开的套环1；

S205：液压站停止运行，系统复位。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述设计原理，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案实质仍与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种短尾拉铆紧固套件，包括拉铆螺栓(3)、与拉铆螺栓(3)配合的套环(1)；所述拉铆螺栓(3)包括钉头(3.1)和螺杆，所述螺杆包括依次连接的光滑段(3.2)、螺纹段(3.3)和短尾(3.4)；套环(1)包括法兰基座(1.1)和套筒(1.2)；套环(1)安装在螺纹段上；其特征在于：

1)所述短尾(3.4)包括光滑的球面拉槽(3.4.1)和轴向锁止台阶(3.4.2)；

2)所述的球面直径与拉槽的宽度的比值为1～1.3；

3)所述短尾(3.4)的横截面为圆形，短尾(3.4)横截面的最大直径与短尾(3.4)的轴向长度的比值为1～1.3；

4)所述短尾(3.4)的导入角在12°与24°之间。

2.根据权利要求1所述的一种短尾拉铆紧固套件，其特征在于，所述的球面拉槽(3.4.1)的表面硬度大于等于420HV_0.3；所述套环(1)采用硬度小于90HRB的材料制成，或者套环(1)采用硬度大于90HRB并经回火处理的材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种短尾拉铆紧固套件，其特征在于，所述螺纹段(3.3)上设有外螺纹，外螺纹的螺纹牙型表面为弧面，相邻螺纹牙型之间有圆柱状的间隔。

4.根据权利要求3所述的一种短尾拉铆紧固套件，其特征在于，所述的螺纹牙型包括前半齿和后半齿，前半齿的齿面包括平滑连接的前半齿底部弧面、前半齿中部斜面和前半齿上部弧面，后半齿的齿面包括平滑连接的后半齿底部弧面和后半齿上部弧面，前半齿的仰角小于后半齿的仰角。

5.根据权利要求4所述的一种短尾拉铆紧固套件，其特征在于，所述的前半齿的仰角数值为45°；所述前半齿长度与螺距的比值为0.29～0.35，所述螺纹牙型高度与光滑段(3.2)直径的比值为0.03～0.06。

6.根据权利要求1所述的一种短尾拉铆紧固套件，其特征在于，所述的钉头(3.1)与光滑段(3.2)连接，连接处设置有环形的凹槽。

7.根据权利要求1所述的一种短尾拉铆紧固套件，其特征在于，所述的法兰基座(1.1)与套筒(1.2)连接的一面上设有凸起。

8.根据权利要求1所述的一种短尾拉铆紧固套件，其特征在于，所述螺纹段(3.3)的外径与套环内径的比值为0.95～0.99。

9.一种用于安装和拆卸权利要求1-8中任一项所述的一种短尾拉铆紧固套件的拆装工具，包括液压站、油管、驱动装置、安装套件和拆卸套件，液压站通过油管连接驱动装置，驱动装置连接安装套件或者拆卸套件；其特征在于：

所述的安装套件和拆卸套件均包括铁砧(4.1)和弹性卡扣(4.2)，所述的铁砧(4.1)为圆管状且铁砧(4.1)与驱动装置相对固定，弹性卡扣(4.2)位于铁砧(4.1)的管腔内，弹性卡扣(4.2)包括多个圆周布置的卡条，卡条的外端设有与球面拉槽(3.4.1)配合的卡头；所述的驱动装置包括驱动杆，卡条与驱动杆连接；

所述的拆卸套件还包括安装在铁砧(4.1)前端的拆卸工作头(5)，拆卸工作头(5)上设有刀片组，刀片组包含刀片的数量至少为二，刀片沿套环的轴线中心对称。