專利名稱：盲鉚釘?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種盲鉚釘，更具體地說(shuō)，涉及一種頭部斷開(kāi)型(head breaktype)盲鉚釘，利用這種鉚釘，在固定之后可將心軸頭從鉚釘主體頂出來(lái)。
傳統(tǒng)的盲鉚釘包括外部管狀殼體或主體，該管狀主體的一端具有擴(kuò)大的凸緣，管狀主體與心軸連在一起，這種心軸包括延伸穿過(guò)管狀鉚釘主體的圓筒形桿，因而與之同軸，桿的一端具有徑向擴(kuò)大的頭部，以便與鉚釘主體的遠(yuǎn)離擴(kuò)大凸緣的端面(尾端)相接合。于是，在固定操作期間，將盲鉚釘穿過(guò)工件中的預(yù)成形孔直到凸緣與孔的邊緣相接合同時(shí)保持接合為止。然后，固定時(shí)，向后朝凸緣拉動(dòng)心軸桿、從而也就拉動(dòng)了心軸頭，于是使處于工件內(nèi)部(盲側(cè))的鉚釘?shù)倪h(yuǎn)端壓向凸緣，因此，鉚釘主體的變形部分與凸緣本身把工件壓緊在它們之間。
這類盲鉚釘主要有兩種類型。一種為斷開(kāi)桿部型盲鉚釘(break stem typeblind river)，其依靠心軸頭進(jìn)入鉚釘主體的尾端且被拉動(dòng)穿過(guò)鉚釘主體以便被封裹在那兒，直到當(dāng)擴(kuò)展的鉚釘主體接合工件的盲側(cè)時(shí)心軸頭遇到阻力為止，結(jié)果使心軸桿上的荷載增大，于是使得桿在一預(yù)定的薄弱區(qū)斷開(kāi)，而使心軸頭保留在鉚釘主體內(nèi)，以便在工件的盲側(cè)形成鉚釘主體的擴(kuò)展部或脹大部分，從而在這個(gè)擴(kuò)大區(qū)域和凸緣之間壓緊工件。
另一種為固定后心軸頭被頂出來(lái)的斷開(kāi)頭部型盲鉚釘。在這類盲鉚釘中，心軸頭部在心軸桿與心軸頭部之間具有一陡變區(qū)段，從而呈現(xiàn)一肩部，該肩部與盲鉚釘?shù)奈捕讼嘟?，以便在其上面施加基本為軸向的力，于是向著工件的盲側(cè)壓縮和變形鉚釘?shù)亩瞬?，從而形成變平的膨脹部，處于之間的工件再被擠壓緊貼凸緣。此時(shí)，桿的薄弱區(qū)也將斷開(kāi)，但由于心軸頭部沒(méi)有被拉入鉚釘主體中，當(dāng)桿由于變形的鉚釘主體和頭部之間的大的反作用力而斷開(kāi)時(shí)，心軸頭部簡(jiǎn)單地從那兒被頂出來(lái)。
但在這兩類傳統(tǒng)的盲鉚釘中，盲鉚釘?shù)南薅ǖ幕驍U(kuò)大的區(qū)段被保持在工件的盲側(cè)上，于是呈現(xiàn)出凸起，該凸起使工件盲側(cè)所得到的工作空間受到限制。這尤其關(guān)系到利用盲鉚釘來(lái)制造小機(jī)柜、如在計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)中所使用的機(jī)柜，因?yàn)楣潭ゃT釘?shù)膬?nèi)部凸起妨礙將部件放置在這樣的機(jī)柜內(nèi)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的盲鉚釘，這種盲鉚釘可緩解前面提到的那些問(wèn)題。
本發(fā)明領(lǐng)先地提供一種盲鉚釘，其包括軸向延伸的中空管狀主體，該中空管狀主體的一端具有尾端面，而另一端具有預(yù)成形的徑向擴(kuò)大的凸緣，所述鉚釘還包括心軸，該心軸具有一桿，所述桿同軸地延伸穿過(guò)管狀主體且在接近主體的尾端處具有擴(kuò)大的頭部，頭部的外部直徑大于主體的內(nèi)部直徑，其中，心軸具有均勻的錐形肩部，該錐形肩部在頭部的外部直徑和桿之間延伸，所述桿在緊鄰錐形肩部的地方還設(shè)有薄弱區(qū)。優(yōu)選所述錐形表面的角度傾斜于軸線的角度為91度至110度之間，通常為98度至102度之間。理想的是，此角度為100度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，利用這樣的錐形表面按這種角度形成的錐形肩部可傳遞力，當(dāng)心軸頭被拉入鉚釘主體中時(shí)，此力具有用來(lái)壓縮鉚釘主體的軸向分力，并且還具有用來(lái)使鉚釘主體的尾端面沿其軸線錐形地向外變形的軸向傾斜分力。
另外，優(yōu)選使心軸頭部的頭部直徑比管狀鉚釘主體的外部直徑大4％至9％之間。由于這個(gè)原因，可將鉚釘插入延伸穿過(guò)一工件或一些工件的預(yù)成形孔中，所述預(yù)成形孔的直徑應(yīng)大于此最大的頭部直徑，通常被設(shè)置成比主體直徑大10％。當(dāng)然，根據(jù)頭部的直徑，孔的直徑大于主體直徑的范圍可以在9％至15％之內(nèi)。固定時(shí)，頭部的這種增大的直徑減少了頭部被拉入鉚釘主體中的可能性。
此外，優(yōu)選心軸頭部具有通常與鉚釘主體同軸的外圓筒形直徑，該外圓筒形直徑具有至少1毫米的軸向長(zhǎng)度，從而在固定操作期間，也減少了錐形地變形的主體封裹住心軸頭的可能性，再者，在固定操作期間在施加有大載荷時(shí)，可防止頭部扭曲(或呈凹狀)。
另外，優(yōu)選鉚釘主體的軸向長(zhǎng)度比這種鉚釘?shù)纳钊牒穸?grip thickness)大25％至55％之間，該深入厚度被定義為用這種鉚釘結(jié)合起來(lái)的那些工件的組合厚度，因此，也就是要被夾緊的厚度。這種預(yù)先確定的鉚釘主體長(zhǎng)度能確保有足夠的鉚釘主體材料來(lái)形成適當(dāng)?shù)你T釘連接和插入工件的預(yù)成形孔中，致使一旦固定，不會(huì)有過(guò)量的鉚釘主體材料過(guò)多地凸出于被連接工件的盲側(cè)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，還提供一種利用盲鉚釘將至少兩個(gè)工件固定在一起的方法，該方法包括以下步驟選擇軸向延伸的盲鉚釘，使盲鉚釘具有的主體的長(zhǎng)度比至少兩個(gè)工件的組合厚度大25％至55％之間，主體具有已知的外徑；然后，預(yù)成形穿過(guò)這些工件的孔，該孔的直徑比鉚釘主體的外徑大9％至15％之間；隨后，插入盲鉚釘使之穿過(guò)孔。此外，這種方法還設(shè)有利用具有錐形肩部的心軸頭部向鉚釘主體施加軸向固定力的步驟，而且所述固定力具有第一軸向分力和第二徑向分力，沿軸向施加的第一軸向分力用于把鉚釘主體壓入孔中，第二徑向分力用來(lái)使鉚釘主體沿其軸線錐形地向外變形。此外，優(yōu)選所述孔的形成步驟包括在孔的盲側(cè)設(shè)置埋頭區(qū)，致使鉚釘主體的錐形變形部分被形變地進(jìn)入孔的埋頭區(qū)中，以便基本上不凸出于工件的盲側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明和上文的描述，優(yōu)選這種方法包括選擇和插入盲鉚釘?shù)牟襟E。
下文將參照附圖用舉例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。附圖中

圖1是本發(fā)明的被插過(guò)工件的盲鉚釘?shù)牟糠制拭鎴D；圖2是圖1中的鉚釘?shù)墓潭ㄣT釘主體的剖面圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，所示出的盲鉚釘組件10被插入在兩個(gè)工件14和16之間延伸的預(yù)成形的孔12中，但未被固定。鉚釘組件10包括具有擴(kuò)大的埋頭凸緣20的中空管狀鉚釘主體18，該埋頭沿鉚釘主體的軸線A向內(nèi)逐漸變細(xì)，以便補(bǔ)充地容納在孔12的預(yù)成形的埋頭區(qū)44內(nèi)。
鉚釘主體18的與凸緣20軸向相反的遠(yuǎn)尾端22具有沿垂直于鉚釘軸線A延伸的基本上為平的端面。鉚釘主體的長(zhǎng)度L被預(yù)先設(shè)定成比兩個(gè)工件14和16組合的深度D大25％至55％之間。此深度D通常被稱為盲鉚釘?shù)纳钊牒穸?，其被定義為被固定鉚釘夾緊的材料厚度。在本實(shí)施方式中，深度L比深度D約大30％。對(duì)于傳統(tǒng)的盲鉚釘來(lái)說(shuō)，組件10還設(shè)有心軸30，該心軸包括圓筒形心軸桿，心軸桿在其盲端在鄰近鉚釘主體18的尾端22處具有擴(kuò)大的頭部34。心軸桿32沿其軸向長(zhǎng)度的剖面面積基本上是一致的，且其直徑基本上等于管狀鉚釘主體18的內(nèi)徑，從而形成附加磨擦配合。
心軸頭34具有由圓筒形壁36限定的最大外徑，圓筒形壁36沿軸線A同軸地延伸且具有至少1毫米的軸向長(zhǎng)度。心軸頭的這個(gè)最小軸向長(zhǎng)度被用來(lái)向所述頭部提供適當(dāng)?shù)某惺芰?，致使在鉚釘固定操作期間頭部受到大的壓力時(shí)、尤其當(dāng)頭部的周邊與鉚釘主體相接合由此引起變形時(shí)(如下文所述)，可減少心軸頭扭曲或“凹陷”的可能性。
壁36的直徑大于鉚釘主體的最大外徑，其比主體的直徑至少大4％，但不超過(guò)9％。
在外壁36和心軸桿之間延伸的、心軸頭的肩部38沿軸向傾斜，從而形成基本均勻的錐形表面，雖然錐形角傾斜的角度可以在91度至110度的范圍之間，以便保持在可接受的操作參數(shù)的范圍內(nèi)，但優(yōu)選錐形表面相對(duì)于軸線A的傾斜角度為100度。此角度范圍已被限定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，因而在固定期間可使鉚釘產(chǎn)生期望的變形。
心軸頭的遠(yuǎn)端沿軸線A也設(shè)有對(duì)組件10起對(duì)齊機(jī)構(gòu)作用的錐形表面，因此，將鉚釘插入孔18中時(shí)，其傾斜表面有利于組件與孔18對(duì)齊。
心軸頭的直徑必需比鉚釘主體的外徑至少大4％，以便在固定操作期間減少頭部被拖入主體中的麻煩，這種麻煩將防礙固定之后頭部被頂出。但是，此直徑大于鉚釘主體的值必須不超過(guò)9％，否則，將要求工件中的孔非常大，以使鉚釘通過(guò)，這樣，在固定期間(可能使固定鉚釘被寬松地固定)，很難填充孔或者使孔的直徑非常接近于凸緣的直徑，從而增大了鉚釘固定失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
此外，心軸桿32設(shè)有緊鄰錐形表面38的預(yù)成形的薄弱區(qū)42。對(duì)于傳統(tǒng)的盲鉚釘來(lái)說(shuō)，薄弱區(qū)42形成為桿的狹窄部分，該狹窄部分通過(guò)把桿的直徑削成方形來(lái)形成，從而圍繞所述直徑形成四個(gè)平面，以防止緊鄰頭部的基本成正方形的剖面面積比主心軸桿的剖面面積小且薄弱。可供選擇的是，薄弱部分可由兩個(gè)或更多直徑相反的缺口或者甚至由環(huán)形凹槽構(gòu)成。對(duì)此，重要的是這種薄弱部分需緊鄰心軸頭。
由于心軸頭34具有大于鉚釘主體18的直徑，必要的是，預(yù)成形孔12的直徑至少等于最大的心軸頭的直徑，并且通常將預(yù)成形孔構(gòu)造成比主體的最大直徑大10％(由于頭部的最大直徑被限制為比主體的最大直徑大9％)。當(dāng)然，根據(jù)心軸頭與鉚釘主體的確切的直徑比可將孔12構(gòu)造成其直徑比最大的主體直徑大9％至15％之間。通常使采用本發(fā)明的鉚釘?shù)拿ゃT釘系統(tǒng)與用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鉆頭制成的標(biāo)準(zhǔn)孔尺寸相容(即，孔的直徑比鉚釘主體的直徑大10％)，雖然也可生產(chǎn)不同尺寸的鉚釘，但卻需要適當(dāng)直徑的、特定的孔成型工具(鉆頭)，以便與這種鉚釘配合使用。
此外，盡管預(yù)成形孔12具有埋頭區(qū)44以容納鉚釘主體的埋頭20，該預(yù)成形孔12還可具有在工件的盲側(cè)區(qū)域21(即，內(nèi)側(cè)或者與固定工具相反的那一側(cè))上形成的圍繞該孔的外圍延伸的錐形埋頭區(qū)46。
盡管鉚釘組件具有可移動(dòng)的夾爪構(gòu)件，用于夾緊心軸桿32并且用于基本上沿圖1中箭頭F所示的方向施加固定力F，但是，一旦將鉚釘組件10插過(guò)預(yù)成形孔12，也可利用傳統(tǒng)的盲鉚釘固定工具(圖中未示出)來(lái)固定鉚釘組件，所述傳統(tǒng)的固定工具包括用于限制鉚釘主體凸緣(或頭部)20與工件16的無(wú)間隔地鄰接的鼻狀部分。
施加固定力F把心軸頭拖入與鉚釘主體的尾端部分22的平面相接合的位置，由于其具有錐形肩部38，施加的固定力具有沿軸向延伸的第一分力，其起朝鉚釘凸緣22壓縮鉚釘主體18的作用，于是導(dǎo)致受壓的(縮減長(zhǎng)度)鉚釘主體沿徑向擴(kuò)張，從而填充擴(kuò)大的孔12(由于心軸桿被保持穿過(guò)主體18，故此徑向擴(kuò)張是向外的)。錐形肩部38還提供垂直于該肩部38的錐形表面的第二分力，此第二分力用來(lái)使鉚釘主體的尾端22徑向地和錐形地向外變形，由于壁36的軸向長(zhǎng)度(和鉚釘主體的受限長(zhǎng)度)還不能包括和包圍心軸頭34，心軸頭34基本上不進(jìn)入此縮短的鉚釘主體。相反，鉚釘18的尾端22的一些材料軸向地朝鉚釘頭部20被部分地移位，與在這個(gè)尾端區(qū)域中的鉚釘主體的遺留材料共同形成相當(dāng)薄的錐形外壁(圖2)，該錐形外壁被置入孔12的埋頭區(qū)域46中，因而不凸出于被固定的工件的外表。因此，心軸的錐形肩部38和埋頭區(qū)域46的結(jié)合用來(lái)形成主體的這種錐形擴(kuò)展的尾端。
心軸沿F方向連續(xù)地軸向移動(dòng)導(dǎo)致當(dāng)心軸頭34碰到工件14時(shí)該心軸頭遇到增大的阻力，從而阻止心軸頭進(jìn)一步移動(dòng)。以傳統(tǒng)方式連續(xù)地施加固定力F，致使心軸桿上的應(yīng)力增大直到心軸桿32在薄弱區(qū)42處斷開(kāi)為止。鉚釘頭部34和鉚釘主體18之間的合成反作用力促使鉚釘頭部34從那兒被頂出。
圖2示出了最后固定的盲鉚釘，其具有壓縮的軸向長(zhǎng)度L2，該長(zhǎng)度基本等于深入厚度D，因此，軸向移置的鉚釘主體材料已被擠入擴(kuò)大的孔18中，從而在這個(gè)區(qū)域中提供具有增加的主體厚度18’的鉚釘主體，并且該鉚釘主體具有基本呈錐狀的杯形尾端22’，該尾端被形成在預(yù)成形孔12的埋頭區(qū)46中。以這種方式，形成基本為剛性的鉚釘接合，這種鉚釘接合基本不凸出于工件14的盲側(cè)。
此外，錐形肩部的角形固定范圍已被確定，因而能夠以上面所述的方式施加適當(dāng)?shù)淖冃瘟?lái)壓縮鉚釘主體并使其錐形變形。如果錐形表面的角度大于110度，在固定期間，則可能出現(xiàn)所施加的軸向力不夠和頭部被拉入鉚釘主體中的危險(xiǎn)。如果此角度小于90度，那么，就沒(méi)有引起鉚釘?shù)奈捕隋F形變形的角向力分量，并且心軸頭很可能在鉚釘未能正確固定的情況下被頂出來(lái)。
在本優(yōu)選實(shí)施方式中，所示的鉚釘主體頭部20是埋頭的，因此一旦固定，頭部20就與外部的工件16保持齊平，盡管這種特征是可以選擇的，很明顯，本發(fā)明可利用傳統(tǒng)的不采用埋頭的盲鉚釘。
上面所討論的在預(yù)定范圍內(nèi)提供長(zhǎng)度L的重要性在于提供足夠的鉚釘主體的材料以使鉚釘主體適當(dāng)變形，從而在固定之后填充擴(kuò)大的孔18，并且形成鉚釘?shù)淖銐虼謮训墓潭ǘ耍@種固定端能抵抗任何施加在接合點(diǎn)上的張力，而不形成未被孔18的埋頭區(qū)46所容納且可能凸出于工件盲側(cè)的過(guò)量的鉚釘主體材料。
權(quán)利要求
1.一種盲鉚釘，包括軸向延伸的中空管狀主體，其一端具有尾端面，另一端具有預(yù)成形的徑向擴(kuò)大的凸緣；心軸，其具有同軸地延伸穿過(guò)所述主體且在接近所述主體的所述尾端處具有擴(kuò)大的頭部的桿，所述頭部的外徑大于所述主體的內(nèi)徑；其中，所述心軸具有均勻的錐形肩部，該錐形肩部在所述頭部的外徑和所述桿之間延伸，且所述桿在緊鄰所述錐形肩部之處有一薄弱區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的盲鉚釘，其中，所述錐形表面的角度與軸線的傾斜角度為91度至110度之間。
3.如權(quán)利要求2所述的盲鉚釘，其中，所述角度為98度至102度之間。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的盲鉚釘，其中，所述頭部直徑比所述主體的外徑大4％至9％之間。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的盲鉚釘，其中，所述心軸頭具有至少1毫米的軸向長(zhǎng)度的外圓筒形直徑。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的盲鉚釘，其中，所述徑向擴(kuò)大的凸緣包括一埋頭。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的盲鉚釘，其中，所述主體的軸向長(zhǎng)度比深入厚度大25％至55％之間。
8.一種利用盲鉚釘把至少兩個(gè)工件固定在一起的方法，包括如下步驟選擇盲鉚釘，使該盲鉚釘具有的主體長(zhǎng)度比所述至少兩個(gè)工件的組合厚度大25％至55％之間，并且該盲鉚釘具有已知的外徑；在所述工件中預(yù)成形孔，使孔的直徑比所述已知的外徑大9％至15％之間；將所述鉚釘主體插過(guò)所述孔；利用具有錐形肩部的心軸頭向所述鉚釘主體施加軸向固定力，此時(shí)，所述固定力具有第一軸向分力和第二角向分力，沿所述軸向施加所述第一軸向分力以便把所述鉚釘主體壓入所述孔中，所述第二角向分力用來(lái)使所述鉚釘主體向外錐形地變形。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述孔的形成步驟包括在所述孔的盲側(cè)設(shè)置埋頭區(qū)域，致使所述鉚釘主體的所述錐形變形部分形變地進(jìn)入所述孔的所述埋頭區(qū)中。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，該方法包括選擇并插入如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的盲鉚釘。
11.一種基本上參照附圖所描述的盲鉚釘。
12.一種利用盲鉚釘基本上參照附圖所描述的把至少兩個(gè)平的工件固定在一起的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種盲鉚釘(10)，其包括軸向延伸的中空管狀主體(18)，該主體的一端具有尾端面(22)，另一端具有預(yù)成形的徑向擴(kuò)大的凸緣(20)；心軸(30)，該心軸具有桿(32)，所述桿同軸地延伸穿過(guò)主體(18)且在接近主體的尾端(22)處具有擴(kuò)大的頭部，所述桿在緊鄰頭部之處具有薄弱區(qū)，同時(shí)，心軸頭的外徑大于主體的外徑，通常大4％至9％之間，并且心軸具有均勻的錐形肩部(38)，該錐形肩部在頭部的外徑和桿(32)之間延伸，以便施加用于軸向壓縮鉚釘主體的軸向分力和用于徑向引起尾端錐形變形的角向分力的固定力。本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用這種盲鉚釘(10)固定至少兩個(gè)工件的方法，該方法包括在這些工件的盲側(cè)設(shè)置埋頭區(qū)域，以便在固定之后容納主體的錐形變形的尾端，并且基本上與之齊平。
文檔編號(hào)F16B19/10GK1650111SQ03810085
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月8日
發(fā)明者史蒂文·V·瓊斯, 斯蒂芬·莫里斯, 詹姆斯·休斯 申請(qǐng)人:紐弗雷公司