CN215805617U - 一种高强度环槽铆钉连接副 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高强度环槽铆钉连接副。包括铆钉和套环，套环变形区长度与套环内径比L/d大于等于1.2倍，套环变形比d/G为0.5～0.8；所述铆钉拉断槽处的应力角α为60°～75°，拉断槽最细部的直径与铆钉光杆直径比r/d为0.5～0.8，铆钉锁紧槽牙距p为0.05d～0.35d。本实用新型拉断槽设计合理的圆角和受力角、最细部直径，调整铆钉拉断力，更优的套环变形比、铆钉锁紧槽牙距，进一步增强紧固力；对铆钉锁紧槽结构进行低铆接力结构设计，充分考虑金属材料的流动性，满足产品最小拉力载荷需求的同时保证了铆接性能；使铆接后的环槽铆钉达到等同于10.9级螺栓的力学性能，有效地延长安装工具在安装高强铆钉时的使用寿命。

Description

一种高强度环槽铆钉连接副

技术领域

本实用新型属于铆接技术领域，尤其属于一种高强度环槽铆钉连接副的设计与制造，具体涉及一种10.9级及以上环槽铆钉连接副的设计与制造，属金属机械加工的铆接类(B21J)和紧固件类(F16B)。

背景技术

环槽铆钉连接副通过专用铆接工具挤压套环发生塑性变形，使得套环内壁金属嵌入铆钉环型锁紧槽内实现紧固连接，在塑性锁紧结构未发生屈服乃至断裂前都能保持较好的紧固连接能力，有非常好的防松能力，已广泛应用于汽车，城轨列车等。鉴于环槽铆钉优异的防松性能，逐渐在重型机械、桥梁以及钢结构建筑上应用，但是，相比于汽车、列车等，在这些应用场景中，紧固件需要承担更高更频繁的载荷和冲击，往往要求紧固件的性能等级在10.9级及以上。

在紧固件行业中，一般通过产品的抗拉强度对其性能等级进行区分，当紧固件的公称抗拉强度大于1000MPa时，称之为10.9级紧固件；当紧固件的抗拉强度公称抗拉强度大于1200MPa时，称之为12.9级紧固件。目前常用的8.8级紧固件，是公称抗拉强度大于880MPa的紧固件。目前，在环槽铆钉行业中拉断型环槽铆钉受限于结构、材料、热处理工艺等原因，一般应用中以8.8级环槽铆钉连接副为主，高强度应用场景仍以10.9级高强螺栓为主。

环槽铆钉连接副的强度除了对铆钉的强度有要求，铆接工具挤压套环产生的夹紧力也是一项重要指标。为达到10.9级螺栓相当的力学性能，现有技术可以通过增加铆钉和套环的强度来实现，但其弊端明显，一是现有铆钉结构随着强度的增加，拉断力会不断变大，现有铆接工具无法满足铆接需求，同时铆接工具为了拉断环槽铆钉尾牙，内部压力变高，使得卡爪、活塞、密封圈等磨损程度变大，寿命降低；二是现有铆钉结构的锁紧槽不利于降低铆接时套环变形所需的力，容易因套环金属堆积造成铆接失败；三是现有技术的套环随着壁厚的增加，套环金属变形比大幅度下降，导致提供的锁紧力有限；增加套环的壁厚即保持套环变形区内径不变增大外径虽然能一定程度提高夹紧力，但是壁厚的增加同样会导致铆接力提升，降低铆接工具使用寿命，特别是套环壁厚增加到一定程度后，套环变形过程中内壁金属已经完全充满铆钉的锁紧槽，继续提升厚度则不能继续提升其夹紧力，无法实现相当10.9级螺栓的最小拉力载荷要求。

发明内容

本实用新型目的是提供一种高强度环槽铆钉连接副。本实用新型环槽铆钉连接副在不增加套环壁厚度和改变现有常规铆接工具的条件下能够满足10.9级性能等级要求。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高强度环槽铆钉连接副，包括铆钉和套环，其特征在于：所述铆钉由冒头、光杆、锁紧槽、拉断槽和尾部拉槽顺序构成，套环由变形区和法兰盘构成；所述套环变形区长度与套环内径比L/d大于等于1.2倍，套环变形比d/G为0.5～0.8；所述铆钉拉断槽处的应力角α为60°～75°，拉断槽最细部的直径与铆钉光杆直径比r/d为0.5～0.8，铆钉锁紧槽牙距p为0.05d～0.35d。

所述铆钉锁紧槽由多个独立环槽并沿铆钉轴向均匀分布构成。

所述铆钉拉断槽沿径向为两个圆锥面小端相对结合并以圆弧过渡结构。所述应力角α为前圆锥母线与铆钉杆的理论轴线形成的锐角；所述拉断槽最细部的直径是两个圆锥面小端相对结合、并以圆弧过渡结构部的最小直径。

所述铆钉尾部拉槽由多个独立环槽并沿铆钉轴向均匀分布构成。

所述套环抗拉强度铆接前为350MPa～550MPa。

本实用新型环槽铆钉抗拉强度大于等于1000Mpa。

本实用新型环槽铆钉连接副强度安装后性能相当于10.9级及以上等级螺栓性能。

现有技术在增加环槽铆钉连接副强度的手段一般有两种。一是增加套环壁厚，使尽可能多的金属流动到铆钉锁紧槽中以提高产品连接强度，该方法在套环内径尺寸上受到铆钉直径的限制因此外径尺寸增加能够有效提升套环壁厚，但是铆接力与套环径向尺寸成正比关系，外径尺寸增加时，铆接力急剧增加，给铆接工具带来了极大负荷，如钢结构中常用的36mm环槽铆钉在套环外径尺寸增加的条件下，以目前一边常用的液压装备60Mpa的压力下无法实现铆接，若要使用高压设备则需要投入更多，同时还会带来新的安全隐患；二是增加套环材料强度，根据虎克定律能够知道金属材料的强度与其塑性成反比关系，当材料强度增加的同时其塑性变形能力在变差，抗变形能力在增强；因此套环材料强度在加强的条件下，铆接力也会发生急剧增加，导致铆接工具磨损急剧和铆接失败等情况出现。

本实用新型中的铆钉具有抗拉强度大于1000Mpa的特点，拉断槽通过设计合理的圆角和受力角、最细部直径，调整铆钉拉断时的拉断力，同时，设置更优的套环变形比、铆钉锁紧槽牙距，进一步增强紧固力。同时，对铆钉锁紧槽结构进行低铆接力结构设计，充分考虑金属材料的流动性，满足产品最小拉力载荷需求的同时保证了铆接性能。本实用新型通过设计适合的铆接长度和可控的变形比，使铆接后的环槽铆钉达到等同于10.9级螺栓的力学性能，将套环变形区长度L与套环内径d的比设置为大于等于1.2，该比例的设置能实现10.9级及以上的高强紧固连接，同时，不会明显提升铆接力即不会增加安装难度，有效地延长安装工具在安装高强铆钉时的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型环槽铆钉结构示意图；

图2是本实用新型套环结构示意图；

图3是图1中Ⅰ部放大示意图。

图中，1.1是冒头，1.2是光杆，1.3是锁紧槽，1.4是拉断槽，1.5是尾部拉槽，2.1是变形区，2.2是法兰盘，L是套环变形区长度，G是套环外径，d是光杆直径或套环内径，r是拉断槽最小直径，α是拉断槽应力角，p是锁紧槽牙距p。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进一步说明，具体实施方式是对本实用新型原理的进一步说明，不以任何方式限制本实用新型，与本实用新型相同或类似技术均没有超出本实用新型保护的范围。

结合附图。

如图所示，本实用新型铆钉结构如图1，套环结构如图2。

铆钉由冒头1.1，光杆1.2，锁紧槽1.3，拉断槽1.4，尾部拉槽1.5五部分组成。铆钉材料抗拉强度大于1040MPa。

套环由变形区2.1和法兰盘2.2组成，套环变形区长度L大于等于为套环内径d的1.2倍。在进行紧固联接后，铆钉与套环能实现10.9级及以上高强度紧固连接。

如图所示，铆钉锁紧槽1.3为独立的环槽沿轴向均匀分布；拉断槽1.4沿径向为两个圆锥面小端以圆弧过渡结合结构，从冒头1.1到尾部拉槽1.5方向，应力角α为前圆锥母线与铆钉杆的理论轴线形成的锐角，本实用新型设置应力角α为60°～75°。拉断槽最小直径r为光杆直径d的0.5～0.8倍。尾部拉槽1.5为独立的环槽沿轴向均匀分布。铆钉锁紧槽牙距p为光杆直径d的0.05～0.35倍。

套环变形区2.1柱面相对于端面以圆锥面过渡。法兰盘2.2最大外径为套环最大外径的1.1～1.3倍。套环材料为低碳钢，需经过退火处理，以具备好的挤压变形能力。

铆接时，铆钉从被紧固件一侧穿入，在另一侧套上套环，套环外径小于安装铆接工具内径，套环受到铆接工具挤压发生变形，内壁嵌入铆钉的锁紧槽1.3内，实现紧固连接。

Claims (6)

1.一种高强度环槽铆钉连接副，包括铆钉和套环，其特征在于：所述铆钉由冒头、光杆、锁紧槽、拉断槽和尾部拉槽顺序构成，套环由变形区和法兰盘构成；所述套环变形区长度与套环内径比(L/d)大于等于1.2倍，套环变形比(d/G)为0.5～0.8；所述铆钉拉断槽处的应力角(α)为60°～75°，拉断槽最细部的直径与铆钉光杆直径比(r/d)为0.5～0.8，铆钉锁紧槽牙距(p)为0.05d～0.35d。

2.根据权利要求1所述的高强度环槽铆钉连接副，其特征在于：所述铆钉锁紧槽由多个独立环槽并沿铆钉轴向均匀分布构成。

3.根据权利要求1所述的高强度环槽铆钉连接副，其特征在于：所述铆钉拉断槽沿径向为两个圆锥面小端相对结合并以圆弧过渡结构。

4.根据权利要求1所述的高强度环槽铆钉连接副，其特征在于：所述铆钉尾部拉槽由多个独立环槽并沿铆钉轴向均匀分布构成。

5.根据权利要求1所述的高强度环槽铆钉连接副，其特征在于：所述套环抗拉强度铆接前为350MPa～550MPa。

6.根据权利要求1所述的高强度环槽铆钉连接副，其特征在于：所述环槽铆钉抗拉强度大于等于1000Mpa。

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