專利名稱：自攻絲內(nèi)孔固定件及其成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有在標(biāo)準(zhǔn)或普通螺旋螺紋凸形固定件進(jìn)入時(shí)能自攻絲或自攻螺紋的孔的固定器元件，其成形方法是；在內(nèi)孔固定件上沖一個(gè)具有一定形狀的通孔，在普通螺旋螺紋凸形固定件，如螺釘或螺栓，擰入時(shí)，這個(gè)通孔上形成連續(xù)的螺旋陰螺紋。本發(fā)明自攻絲內(nèi)孔固定件也提供經(jīng)常扭矩。并且，本發(fā)明也涉及具有自攻絲孔的自結(jié)合內(nèi)孔固定件的一種成形方法。
背景技術(shù)：
先有技術(shù)包括自攻絲和滾絲凸形固定件，包括螺栓和螺釘，這些凸形固定件在內(nèi)孔固定件(如螺帽)的圓筒形孔中形成螺旋螺紋。然而，這類自攻絲或滾絲凸形固定件成本較高，未能廣泛應(yīng)用于批量生產(chǎn)中。先有技術(shù)也包括一般具有小葉片狀橫截面的具有經(jīng)常扭矩的螺栓和螺釘。術(shù)語“經(jīng)常扭矩”的含意是凸形固定件每次從內(nèi)孔固定件卸下及再次擰入時(shí)，都保持在把這種凸形固定件擰入這種內(nèi)孔固定件所要求的扭矩，且一般都在較低的值。普通凸形和內(nèi)孔固定件的螺紋之間都有一個(gè)間隙，因此，在振動(dòng)載荷作用下，內(nèi)孔固定件可能松開。然而，具有經(jīng)常扭矩的凸形固定件制造成本較高，因此，只在需要它們的場合應(yīng)用。
先有技術(shù)還包括由帶鋼成形的并具有沖壓開口的內(nèi)孔固定件，因此可擰入凸形固定件，如螺釘。特氏(Tinnerman)固定器是這類固定器的典型。然而，先有技術(shù)沒有包括商品化的在其主體部分沖有自攻絲通孔并提供經(jīng)常扭矩的內(nèi)孔固定件，如像普通螺帽，包括自結(jié)合螺帽。
如像本專業(yè)技術(shù)人員會(huì)明白的那樣，普通內(nèi)孔固定件成本的主要部分是成形孔的成本，或攻螺紋的成本。例如，在一個(gè)普通螺帽中，首先在螺帽主體沖圓柱形通孔，然后對這個(gè)孔攻螺紋，要求比較貴的攻絲機(jī)和處理設(shè)備。常要求倒角孔或埋頭孔，以減少毛刺，并為螺釘、螺栓或凸形固定件提供一個(gè)引入端。攻螺紋操作一般是普通內(nèi)孔固定件制造中最緩慢的工序，必須連續(xù)用油潤滑攻絲工具，因此，攻螺紋后必須清理內(nèi)孔固定件中的潤滑油、切屑和毛刺。在一種典型應(yīng)用中，內(nèi)孔固定件必須“脫機(jī)”到一個(gè)攻絲機(jī)中形成陰螺紋，并隨后清理。因?yàn)楣ヂ菁y操作一般是內(nèi)孔固定件制造中最緩慢的工序，制造人員通常要使用幾種高成本的攻絲機(jī)，以保持連續(xù)制造操作。
上述有關(guān)內(nèi)孔固定件攻螺紋的問題，對于自結(jié)合的包括沖孔、鉚接和焊接螺帽的內(nèi)孔固定件的制造來說，是一個(gè)特殊問題。例如，轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的前任受讓人的美國專利No.3187796，3648747，和3711931公開的自結(jié)合內(nèi)孔固定件，是通過滾軋具有內(nèi)孔固定件所需橫截面的連續(xù)金屬條帶而成形的，內(nèi)孔固定件包括一個(gè)連續(xù)凸出的導(dǎo)向部分，和在導(dǎo)向部分相對側(cè)的凸緣部分。然后滾軋金屬條帶沖孔形成一個(gè)圓柱形孔。再把這種滾軋金屬條帶分開或切斷，形成單個(gè)的自結(jié)合內(nèi)孔固定件，在安裝在板中后，由攻絲機(jī)對圓柱形孔攻螺紋，在孔中形成連續(xù)的螺旋陰螺紋，用于接受凸形固定件，如螺栓。這些專利公開的沖孔或鉚接螺帽已實(shí)現(xiàn)了重要的商業(yè)成功，特別是在汽車和器械工業(yè)的批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用。然而，其攻螺紋操作比其他制造工序慢得多，要求幾種很貴的高速攻絲機(jī)，費(fèi)工和費(fèi)時(shí)。
如美國專利No.3711931所公開的那樣，這幾個(gè)專利的自結(jié)合內(nèi)孔固定件互連成一條帶進(jìn)入固定器安裝頭，在這些條帶切斷后，這些內(nèi)孔固定件收集到一個(gè)布料器中，如上所述轉(zhuǎn)移到攻絲機(jī)。在攻螺紋并清除油、切屑和毛刺后，這種自結(jié)合內(nèi)孔固定件首尾相連地重新組裝，并用易卸連接器元件使它們相互連接。因此，這種攻螺紋操作明顯減慢了這幾個(gè)專利的自結(jié)合內(nèi)孔固定件的制造過程，并提高了勞動(dòng)和工時(shí)成本。再參考美國專利No.3775791和3999659，這兩個(gè)專利的陰螺紋件與金屬條帶保持為一整體，要求一整套攻螺紋操作，這也減慢了其制造過程；而且，必須定期更換絲錐或定期磨刃，條帶必須清除切屑、油和毛刺。
因此，逐漸認(rèn)識(shí)到必須有一種具有自攻絲孔的內(nèi)孔固定件，如螺帽，這種孔可以沖壓成形，因此消除了攻螺紋操作，而且可以使用標(biāo)準(zhǔn)凸形固定件，如普通螺栓和螺釘。本發(fā)明的這種自攻絲或自攻螺紋內(nèi)孔固定件在其制造過程中消除了攻螺紋操作，因此明顯降低成本，還有其他優(yōu)點(diǎn)，如提供具有經(jīng)常扭矩的內(nèi)孔固定件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的這種自攻絲內(nèi)孔固定件適合于接納普通或標(biāo)準(zhǔn)螺旋螺紋凸形固定件，如普通螺栓和螺釘。本發(fā)明的這種內(nèi)孔固定件包括一個(gè)具有成形的通孔的金屬主體部分，這個(gè)通孔包括一個(gè)圓筒形內(nèi)表面，或多個(gè)周向等間隔的、且其直徑小于凸形固定件螺紋外徑或螺頂直徑的圓筒形表面。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，這種圓筒形表面或多個(gè)圓筒形表面的內(nèi)徑近似等于陽螺紋件的螺紋內(nèi)徑或螺根直徑。內(nèi)孔固定件的通孔還包括多個(gè)位于各圓筒形表面之間且在周向等間隔分布的凹槽，把凸形固定件擰入通孔使金屬變形，即從圓筒形表面或多個(gè)圓筒形表面變形到各凹槽中，形成基本上連續(xù)的陰螺旋螺紋。因?yàn)橥剐喂潭穆菁y和在內(nèi)孔固定件形成的螺紋是線對線接觸，與普通螺帽和螺栓的陰或陽螺紋是隔開的不同，因此，本發(fā)明的內(nèi)孔固定件能夠提供經(jīng)常扭矩。
在本發(fā)明自攻絲內(nèi)孔固定件的一個(gè)最佳實(shí)施例中，圓筒形內(nèi)表面中的各凹槽是圓筒形凹形表面，通孔包括一個(gè)入口部分，其中圓筒形內(nèi)表面呈截頭圓錐形，這就在凸形固定件擰入自攻絲內(nèi)孔固定件時(shí)為其凸形固定件提供了一個(gè)引入端，并減少或消除所形成的毛刺。為保證在內(nèi)孔固定件中形成基本完整的陰螺旋螺紋，各個(gè)凹槽的總體積應(yīng)近似等于在相對立的凹槽徑向外表面之間的孔的大直徑和基本圓筒形表面的內(nèi)徑限定的一個(gè)環(huán)形帶的體積減去圓筒形部分的總體積；也就是說，每一個(gè)凹槽的體積近似等于其相鄰的，包括限定通孔內(nèi)徑的圓筒形表面的環(huán)形部分的體積。然而，如將了解的那樣，將變形到凹槽中的相鄰環(huán)形部分的體積最好略小于其凹槽的體積，以防止在攻絲時(shí)其凸形固定件在自攻絲孔內(nèi)被咬合。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，如上文所確定的那樣，鄰接每個(gè)凹槽的環(huán)形帶部分的體積大約為凹槽總體積的80％到95％之間，這樣就能形成基本完整的連續(xù)陰螺旋螺紋，并提供經(jīng)常扭矩。圓筒形凹槽最好使用于較小的內(nèi)孔固定件，如M6螺帽。然而，相信可以使用其他形狀的凹槽，特別是對于較大的內(nèi)孔固定件是如此，包括凹矩形槽的弧形槽。
本發(fā)明自結(jié)合內(nèi)孔固定件連續(xù)金屬條帶的成形方法還有其他優(yōu)點(diǎn)，特別是螺帽主體可在一個(gè)滾軋機(jī)上連續(xù)成形，以及如前所述的固定件可在相同方向由易卸連接器元件重新連接。這種方法包括滾軋具有內(nèi)孔固定件橫截面的金屬條帶，金屬條帶包括一個(gè)具有一個(gè)端面和平行側(cè)面的連續(xù)凸出的導(dǎo)向部分，和在連續(xù)導(dǎo)向部分相對側(cè)面上的連續(xù)的凸緣部分。這種方法還包括在具有上述自攻絲結(jié)構(gòu)的條帶的連續(xù)導(dǎo)向部分的端面沖壓等間隔的具有一定形狀的通孔。如美國專利No.3775791和3999659所述，導(dǎo)向部分然后可以切開，但仍保持在具有整體承載部分的條帶中，或者，按需要切斷條帶，形成排列成行的單個(gè)的自結(jié)合固定件，以用易卸連接器元件把它們相互連接。在這兩個(gè)實(shí)施例中，都不需要攻絲操作。
本發(fā)明自結(jié)合固定器內(nèi)孔固定件成形方法還有更多優(yōu)點(diǎn)，用易卸連接器元件相互連接的固定器元件不要求對它們進(jìn)行脫機(jī)攻絲。本發(fā)明的這種方法也包括在自攻絲孔之間切斷帶材，形成單個(gè)的內(nèi)孔固定件，然后用易卸連接器元件對它們進(jìn)行互連，不要求攻絲、清理和重新排列。因此，在切斷帶材并用易卸連接器元件對單個(gè)固定件重新連接后，可以保持單個(gè)內(nèi)孔固定件的取向。
通過對最佳實(shí)施例、權(quán)利要求書和附圖的說明，將更完整地理解本發(fā)明自攻絲內(nèi)孔固定件及其成形方法的其他優(yōu)點(diǎn)和有價(jià)值的特點(diǎn)。


圖1是具有本發(fā)明自攻絲孔的普通螺帽的一個(gè)頂視主體圖；圖2是示于圖1的自攻絲螺帽的一個(gè)頂視圖；圖3是圖2在3-3箭頭方向的一個(gè)側(cè)向橫截面視圖；
圖4是一個(gè)普通螺紋螺栓的一個(gè)側(cè)向局部橫截面圖；圖5是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的具有自攻絲孔的自結(jié)合內(nèi)孔固定件的一個(gè)頂視圖；圖6是圖5在箭頭5-5方向的一個(gè)側(cè)向橫截面視圖；圖7是說明本發(fā)明的自結(jié)合內(nèi)孔固定件帶材成形方法的一個(gè)局部頂視主體示意圖；圖8是在接納普通凸形固定件時(shí)本發(fā)明的具有自攻絲孔的內(nèi)孔固定件的一個(gè)簡略頂視橫截面示意圖；圖9是圖8沿箭頭9-9方向的一個(gè)橫截面視圖；圖10是在內(nèi)孔固定件的自攻絲孔中形成螺旋螺紋孔時(shí)類似于圖8的一個(gè)頂視橫截面示意圖；圖11是圖10沿箭頭11-11方向的一個(gè)橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
如前所述，本發(fā)明的內(nèi)孔固定件及其成形方法特別適合于在批量生產(chǎn)中應(yīng)用，但并不排除在其他場合應(yīng)用，并且消除了對內(nèi)孔固定件孔攻絲和攻螺紋、及清除切屑和加工油的要求。從下面有關(guān)內(nèi)孔固定件的具有一定形狀沖孔中形成基本連續(xù)的螺旋螺紋的說明可知，要求有一個(gè)力把凸形固定件擰入內(nèi)孔固定件的具有一定形狀的沖孔中，如在批量生產(chǎn)中一樣，在這里利用扭力驅(qū)動(dòng)器或扳手，在普通凸形固定件上擰轉(zhuǎn)內(nèi)孔固定件，或者，把普通凸形固定件或一個(gè)凸形固定件擰入內(nèi)孔固定件的通孔中。而且，因?yàn)樵谕剐喂潭Q入內(nèi)孔固定件的沖孔時(shí)，在陰螺紋件中形成的螺旋螺紋孔是線對線接觸，因此，本發(fā)明的內(nèi)孔固定件還提供了經(jīng)常扭矩。
圖1至圖3示出本發(fā)明的具有一定形狀的自攻絲或自攻螺紋沖孔22的內(nèi)孔固定件20。圖1-3所示的內(nèi)孔固定件20有一個(gè)主體部分24，該主體部分包括一個(gè)第一端面26，一個(gè)第二端面28和一個(gè)六角側(cè)面30，其中具有一定形狀的自攻絲沖孔22延伸穿過端面26和28。從下面有關(guān)本發(fā)明內(nèi)孔固定件及其成形方法的說明可知，內(nèi)孔固定件20的主體部分24的形狀可以是任何普通的內(nèi)孔固定件，包括具有宜于在普通或標(biāo)準(zhǔn)陽螺紋件擰動(dòng)陰螺紋件的任何數(shù)量側(cè)面的固定器側(cè)面的內(nèi)孔固定件，其中螺帽和螺栓中的一個(gè)被固定或約束。本發(fā)明的自攻絲螺帽也特別適用于焊接螺帽，或焊接螺柱。而且，如下所述，本發(fā)明內(nèi)孔固定件及其成形方法特別適合于自結(jié)合或焊接內(nèi)孔固定件。
本發(fā)明內(nèi)孔固定件20的具有一定形狀的沖孔22包括一個(gè)具有多個(gè)隔開凹槽34的基本呈圓筒形的內(nèi)表面32。換句話說，這種有一定形狀的孔的內(nèi)表面32包括由多個(gè)凹槽34隔開的、周向等間隔分布的圓筒形表面32。如圖2所示和下文所述，圓筒形內(nèi)表面32的內(nèi)徑d1，即沖壓的自攻絲沖孔22的內(nèi)徑，小于如圖4所示的擰入陰螺紋件20的孔22的螺栓36的螺紋外徑或螺頂直徑D1。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，內(nèi)徑d1近似等于但小于螺栓36的螺紋體38的內(nèi)徑D2，而在相對立的凹槽34的徑向外表面間測量的孔的大直徑d2(見圖2)一般等于，但最好稍大于示于圖4的螺栓36的螺紋體38的螺紋外徑D1。示于圖4的螺栓36是一種普通螺栓，具有一個(gè)六角頭40和一個(gè)普通螺紋體38。如下文在固定器20的沖孔22中形成連續(xù)陰螺紋所述的那樣，內(nèi)孔固定件接納的凸形固定件可以是任何普通的陽螺紋件，包括，但不限于普通螺栓和螺釘，但應(yīng)比陰螺紋件硬，具有8.8級固定器的硬度或更大。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，如圖3所示，在凹槽34之間的一般呈圓筒形的間隔表面或表面32包括一個(gè)截頭圓錐形引入表面32a，其中，角“a”均為3°或在2°-6°之間。換句話說，截頭圓錐表面32a的夾角約為6°，或在4°-12°之間。如本專業(yè)普通技術(shù)人員所掌握的那樣，截頭圓錐表面32a可經(jīng)使自攻絲孔22沖壓過端面26而成形，靠近沖壓表面26的孔的約三分之一的部分為圓柱形，而孔的剩余三分之二部分包含一個(gè)所需要的且可精確控制的破裂角。因此，截頭圓錐表面32a為螺栓36提供了一個(gè)引入端，并且，在螺栓36擰入自攻絲或自攻螺紋螺帽20時(shí)，防止在引入面28出現(xiàn)毛刺。如下文進(jìn)一步所述的那樣，凹槽34和內(nèi)徑和大直徑d1和d2之間限定的環(huán)形帶42的體積關(guān)系確定了在陽螺紋件36擰入自攻絲沖壓孔22時(shí)，其凹槽34被填充的量和度，因而在本發(fā)明的自攻絲或自攻螺紋內(nèi)孔固定件中形成陰螺紋。
圖5和圖6示出本發(fā)明內(nèi)孔固定件44的另一個(gè)實(shí)施例，這種內(nèi)孔固定件是一種自結(jié)合螺帽，可用作如美國專利No.3648747公布的沖壓或鉚接螺帽。所公開的這種內(nèi)孔固定件44的實(shí)施例包括一個(gè)具有端面48的中心導(dǎo)向部分46，和在導(dǎo)向部分46相對立側(cè)面的凸緣50，以及由凸緣50限定的凹槽54；其中凸緣50有一個(gè)端面52，并且最好，但不是必須，隔開在導(dǎo)向部分的端面48的下面。在所公開的這個(gè)實(shí)施例中，凹槽54被本專業(yè)普通技術(shù)人員稱為“再進(jìn)入”槽，因?yàn)槠鋬?nèi)外槽壁56和58分別相互向內(nèi)傾斜，這樣，在安裝后，內(nèi)孔固定件可較好地保持在底板(未示出)上。側(cè)壁56和58可一個(gè)或兩個(gè)同時(shí)向內(nèi)傾斜。如美國專利No.3711931所公開的那樣，內(nèi)孔固定件44還包括一個(gè)具有凹槽62的背面60，凹槽62用于接受易卸連接器元件。
如本專業(yè)技術(shù)人員會(huì)明白的那樣，圖6所示內(nèi)孔固定件44的橫截面形狀可以在滾軋機(jī)中通過連續(xù)操作滾軋金屬條帶而成形。圖5和6所示內(nèi)孔固定件44還包括一個(gè)具有一定形狀的自攻螺紋沖孔64，如圖1-3所示的那樣，這個(gè)孔具有一個(gè)基本呈圓柱形的表面，或由周向等距離的分開的凹槽68隔開的表面66，這個(gè)基本圓柱形表面66在鄰近背面60處變?yōu)榻仡^圓錐形，為陽螺紋固定件的進(jìn)入提供一個(gè)放大的引入開口。
圖7示出圖5和6所示的內(nèi)孔固定件44的連續(xù)條帶的一種成形方法，如美國專利No.3711931所公開的那樣，多個(gè)內(nèi)孔固定件44由易卸連接器元件80再連接或互連為一連續(xù)條帶。本發(fā)明的方法從具有待成形內(nèi)孔固定件所需橫截面的連續(xù)螺帽條帶70開始，如像示于圖5和圖6所示的自結(jié)合內(nèi)孔固定件44，包括一個(gè)連續(xù)滾軋的具有端面48的中心導(dǎo)向部分46、在導(dǎo)向部分46相對立側(cè)的具有端面52的凸緣50和凸緣中的再進(jìn)入槽54。這個(gè)方法包括利用普通沖孔工具72沖壓示于圖5和6的本發(fā)明的具有一定形狀的通孔64。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，如圖7所示，在連續(xù)條帶70中同時(shí)沖壓兩個(gè)具有一定形狀的通孔。如箭頭74所示，當(dāng)條帶暫時(shí)停止時(shí)，沖孔工具72上下移動(dòng)，沖壓出有一定形狀的自攻絲孔64。同時(shí)由刀具76切開這種條帶，把連續(xù)條帶70分成圖5和6所示的單個(gè)內(nèi)孔固定件44。如箭頭所示，當(dāng)沖孔工具72沖壓這種自結(jié)合孔或開口64時(shí)，刀具上下移動(dòng)。到此，這種自結(jié)合內(nèi)孔固定件44可以批量收集在用于結(jié)合到上述專利所述的一種底板中。
另一方面，如美國專利No.3711931所公開的那樣，內(nèi)孔固定件44可以保持其取向，它們互連成一連續(xù)條帶進(jìn)入安裝頭，其中，如圖7所示及上述專利詳細(xì)說明的那樣，內(nèi)孔固定件44由進(jìn)入溝槽62的易卸連接器元件80互連，并由滾軌機(jī)82滾軋和壓花。內(nèi)孔固定件連續(xù)條帶的這種成形方法，如圖7所示，還有其他優(yōu)點(diǎn)，使內(nèi)孔固定件44可以互連成一條連續(xù)條帶，并與原螺帽條帶70保持相同取向，進(jìn)一步降低內(nèi)孔固定件制造成本。就是說，這些內(nèi)孔固定件不必脫機(jī)，以隨后切斷條帶進(jìn)行攻螺紋操作，因?yàn)樽怨ソz或自攻螺紋孔不要求攻螺紋，而且，本發(fā)明這種方法也不要求對準(zhǔn)這些內(nèi)孔固定件結(jié)合在連續(xù)條帶中以隨后攻螺紋。
圖8-11簡略示出利用如圖4所示的螺栓36的一種普通凸形固定件，在圖1-3中的具有一定形狀的沖孔22和圖5，6所示的相應(yīng)孔64中形成一個(gè)基本連續(xù)的螺旋陰螺紋。圖1-4中的標(biāo)號(hào)僅用于說明。凸形固定件的螺紋體38包括一個(gè)螺旋螺紋84，如圖4和圖9所示，這種螺紋一般包括一個(gè)截頭的頂部86和一個(gè)截頭的根部88。在圖8中，凸形固定件螺旋陽螺紋84已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，簡略說明了在內(nèi)孔固定件沖孔中螺旋陰螺紋的形成。然而，可以明白在螺旋陽螺紋體擰入有一定形狀的自攻絲或自攻螺紋孔22時(shí)，陽螺紋84事實(shí)上使這種自攻絲或自攻螺紋孔22中的金屬徑向和軸向發(fā)生變形。
當(dāng)陽螺紋體38擰入自攻絲孔22時(shí)，螺旋螺紋84的前緣螺紋面90使凹槽34之間的圓筒形部分32變形到該凹槽中，如圖8及箭頭92所示。然而，應(yīng)該明白，圓筒形部分32發(fā)生軸向和徑向變形。圖8示出螺旋陽螺紋38和有一定形狀的自攻螺紋孔22的最佳體積關(guān)系。
如前所示和所述，間隔的圓筒形表面32的內(nèi)徑d1約等于但稍大于螺紋體38的螺紋內(nèi)徑D2，在相對立的凹槽34徑向外表面之間測量的大直徑d2約等于但優(yōu)選地稍大于圖4所示螺紋體38的螺紋外徑D1。因此，在陽螺紋前緣螺紋面90掃越或跨過圓筒形部分32時(shí)，如圖8所示，金屬軸向和徑向變形進(jìn)入凹槽34中。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，凹槽“總體積”近似等于由內(nèi)徑d1和大直徑d2限定的或在內(nèi)徑d1和大直徑d2之間的環(huán)形帶42的體積減去圓筒形部分32的總體積，也就是說，環(huán)形帶42中的圓筒形部分32的體積約等于但稍小于凹槽的體積。因此，在內(nèi)孔固定件的一定形狀的沖孔32中形成了基本連續(xù)的陰螺旋螺紋，它大體上是螺旋螺紋凸形固定件38的鏡像。
圖10和11示出螺旋螺紋體38擰入有一定形狀的孔中的進(jìn)一步進(jìn)展，如圖所示，當(dāng)螺栓螺紋84擰入孔22時(shí)，在自攻絲或自攻螺紋孔22中已經(jīng)形成更完整的陰螺紋94(圖11)。如前所述，環(huán)形帶42圓筒部分32的體積應(yīng)稍小于凹槽34的總體積，防止在擰螺紋時(shí)凸形固定件被咬合在自攻絲孔中。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)確定，凹槽34之間的環(huán)形帶42的體積應(yīng)在凹槽總體積的80％-95％的范圍，優(yōu)選地約為90％，這樣可以形成更完整的螺旋陰螺紋。
在內(nèi)孔固定件孔22中形成的基本連續(xù)螺旋陰螺紋94與形成該螺紋的凸形固定件36的陽螺紋84大體上是線對線接觸。因此，陽螺紋件形成的這種螺旋陰螺紋也提供經(jīng)常扭矩。例如，一個(gè)具有自攻螺紋沖孔的M6螺帽在第一次卸下后有0.45Nm(牛頓米)的經(jīng)常扭矩，第五次從陽螺紋卸下后，還有0.3Nm的經(jīng)常扭矩。內(nèi)孔固定件的經(jīng)常扭矩是本發(fā)明自攻絲或自攻螺紋內(nèi)孔固定件的一個(gè)重要特征，因?yàn)樗旧咸峁┝汩g隙。這就是說，這種內(nèi)孔固定件在振動(dòng)載荷或其他載荷作用下不會(huì)從螺柱和螺釘上松開?？烧J(rèn)為凹槽的最佳形狀和數(shù)量決定于螺帽的尺寸。對于M6螺帽來說，發(fā)現(xiàn)以六個(gè)圓柱形凹槽為最佳，因?yàn)榘疾叟c圓柱形表面之間所需要的體積關(guān)系可以在這種螺帽中以六個(gè)圓柱形凹槽實(shí)現(xiàn)。然而，也應(yīng)相信，對于較大的內(nèi)孔固定件，特別是大型固定器，可以采用其他形狀的凹槽實(shí)現(xiàn)其所需要的體積關(guān)系，如弧形，或其拐角為弧形的基本上為矩形的凹槽。
本專業(yè)技術(shù)人員將知道，可以對本發(fā)明自攻絲或自攻螺紋內(nèi)孔固定件及其成形方法進(jìn)行各種改型。如前所述，這種自攻絲孔可用于任何內(nèi)孔固定件，包括圖1-3所示的普通螺帽，或?qū)ｉT的內(nèi)孔固定件，包括自結(jié)合內(nèi)孔固定件，如沖壓、鉚接和焊接螺帽。自結(jié)合內(nèi)孔固定件選用的材料取決于其應(yīng)用情況，然而，發(fā)現(xiàn)洛氏(Rockwell)b硬度在50-70之間的鋼材是特別適合的。本發(fā)明的方法也可用于如美國專利No.3775791和No.3999659所公開的自攻絲或自攻螺紋自結(jié)合內(nèi)孔固定件，其自結(jié)合內(nèi)孔固定件保持在一整體條帶中，該條帶包括在導(dǎo)向部分相對立兩側(cè)的、在安裝后作為凸緣的承載部件。如美國專利No.3187796所公開的那樣，自結(jié)合固定件的形狀也取決于應(yīng)用情況，底板保持凹槽也可位于鄰接凸緣的導(dǎo)向部分的側(cè)面。
本發(fā)明自攻絲內(nèi)孔固定件消除了對內(nèi)孔固定件的孔的攻絲或攻螺紋操作，包括散裝貨輸送，以及切屑、毛刺和切削油的清理，明顯降低成本，提高生產(chǎn)率。本發(fā)明自攻絲內(nèi)孔固定件也提供經(jīng)常扭矩，在振動(dòng)載荷和其他載荷作用下，這種內(nèi)孔固定件不會(huì)松脫。現(xiàn)已說明了本發(fā)明自攻絲內(nèi)孔固定件的最佳實(shí)施例及其成形方法，本發(fā)明的保護(hù)范圍如權(quán)利要求書說明。
權(quán)利要求
1.一種具有自攻絲孔的內(nèi)孔固定件，所述的自攻絲孔用于與普通螺旋螺紋凸形固定件螺紋連接，所述的內(nèi)孔固定件包括一個(gè)具有成形的通孔的金屬主體；上述成形的通孔包括基本呈圓筒形的、其內(nèi)徑近似等于上述螺旋凸形固定件螺紋內(nèi)徑的內(nèi)表面；沿所述的圓筒形內(nèi)表面周向間隔分布的多個(gè)凹槽，這些凹槽的總體積近似等于由相互對立的凹槽徑向外表面之間限定的這個(gè)孔的大直徑和上述圓柱表面內(nèi)徑之間的環(huán)形帶體積減去上述圓筒形部分總體積；因此，上述螺旋螺紋凸形固定件擰入上述孔內(nèi)使金屬從上述圓筒形表面變形到上述凹槽內(nèi)，在孔內(nèi)形成基本連續(xù)的陰螺紋。
2.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述每一個(gè)凹槽都包括一基本呈圓筒形的內(nèi)表面。
3.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述孔的基本圓筒形內(nèi)表面有一個(gè)引入端，用于接納其內(nèi)徑大于孔的中段直徑的上述凸形固定件。
4.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述引入端是截頭圓錐形，截頭圓錐形的大的內(nèi)徑大于孔的上述中段直徑。
5.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述孔的上述大直徑近似等于上述螺旋螺紋凸形固定件的螺紋外徑。
6.一種具有一個(gè)自攻絲孔的內(nèi)孔固定件，用于接納一個(gè)普通螺旋螺紋凸形固定件上述內(nèi)孔固定件包括一個(gè)有一定形狀通孔的金屬主體，上述有一定形狀的通孔包括一個(gè)基本呈圓柱形的、其直徑大于上述螺旋螺紋凸形固定件螺紋外徑的內(nèi)表面，上述通孔也包括多個(gè)周向間隔分布基本呈弧形的凹槽，因此，上述螺旋螺紋凸形固定件擰入上述孔時(shí)使金屬從上述圓柱形表面變形到上述間隔分布的凹槽，在上述孔內(nèi)形成基本連續(xù)的螺旋陰螺紋。
7.按照權(quán)利要求6所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述孔的基本圓柱形內(nèi)表面包括一個(gè)引入端，以接納其內(nèi)徑大于上述孔的中段直徑的凸形固定件。
8.按照權(quán)利要求7所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述引入端的基本呈圓筒形內(nèi)表面是截頭圓錐形，所述的截頭圓錐形的大直徑大于上述中段的內(nèi)徑。
9.按照權(quán)利要求6所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述基本圓筒形表面有一個(gè)內(nèi)徑近似等于上述螺旋螺紋凸形固定件的螺紋內(nèi)徑。
10.按照權(quán)利要求9所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述孔有一個(gè)上述對置的基本圓筒形凹槽之間限定的大直徑，近似等于上述螺旋螺紋凸形固定件的螺紋外徑。
11.按照權(quán)利要求6所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述多個(gè)間隔分布的基本圓筒形凹槽的總體積近似等于對置的基本圓筒形凹槽徑向外表面之間的一個(gè)大直徑和上述基本圓筒形表面的直徑限定的一個(gè)環(huán)形帶體積減去上述圓筒形部分的總體積。
12.一種具有成形的自攻絲孔的螺旋內(nèi)孔固定件，用于接納普通螺旋凸形固定件，上述內(nèi)孔固定件包括一個(gè)具有一定形狀通孔的金屬主體；上述有一定形狀的通孔包括一個(gè)基本呈圓筒形的、其內(nèi)徑基本等于上述螺旋螺紋凸形固定件螺紋內(nèi)徑的內(nèi)表面，包括一個(gè)截頭圓錐形引入端和一個(gè)圓柱形引出端；上述基本圓筒形內(nèi)表面包括多個(gè)周向間隔分布的弧形凹槽，凹槽總體積近似等于其相對立的弧形凹槽徑向外表面之間的孔的大直徑和上述基本圓柱形表面的直徑限定的一個(gè)環(huán)形帶體積減去上述圓筒形部分總體積，使得上述螺旋螺紋凸形固定件擰入上述孔的引入端，使金屬從上述基本圓筒形表面變形到上述凹槽中，在上述孔中形成基本連續(xù)的陰螺紋。
13.按照權(quán)利要求12所述的內(nèi)孔固定件，其特征在于，上述相對置的凹槽徑向外表面之間的孔的大直徑基本等于上述螺旋螺紋凸形固定件的螺紋外徑。
14.一種成形自結(jié)合內(nèi)孔固定件連續(xù)條帶的方法，上述方法包括下列步驟滾軋具有上述內(nèi)孔固定件橫截面的金屬條帶，該金屬條帶包括一個(gè)具有端面的連續(xù)導(dǎo)向部分，以及在導(dǎo)向部分對立兩側(cè)的連續(xù)凸緣；穿過上述導(dǎo)向部分的上述端面沖壓一個(gè)自攻絲通孔，所述的通孔包括一個(gè)基本圓筒形內(nèi)表面，和多個(gè)在上述圓筒形表面周向間隔分布的凹槽，凹槽總體積近似等于由上述對置凹槽徑向外表面間的上述孔的大直徑和上述基本圓柱形表面的內(nèi)徑限定的一個(gè)環(huán)形帶體積減去上述圓筒形部分的總體積；因此，上述螺旋螺紋凸形固定件擰入其一個(gè)大直徑大于上述圓筒形表面的內(nèi)徑的孔時(shí)，使金屬變形到上述凹槽中，在上述孔中形成基本連續(xù)的陰螺紋。
15.按照權(quán)利要求14所述的自結(jié)合內(nèi)孔固定件連續(xù)條帶的成形方法，其特征在于，上述方法包括切斷上述條帶，形成具有自攻絲孔的單個(gè)自結(jié)合內(nèi)孔固定件。
16.按照權(quán)利要求15所述的自結(jié)合內(nèi)孔固定件連接條帶的成形方法，其特征在于，上述方法包括用一種易卸連接器元件使單個(gè)自結(jié)合內(nèi)孔固定件相互連接，且上述固定件沒有重新定向。
17.按照權(quán)利要求14所述的自結(jié)合內(nèi)孔固定件連續(xù)條帶的成形方法，其特征在于，上述方法包括穿過上述導(dǎo)向部分的上述端面沖壓上述的孔，形成通過與上述端面相對立的上述條帶背面的一個(gè)截頭圓錐形開口。
18.按照權(quán)利要求14所述的自結(jié)合內(nèi)孔固定件連續(xù)條帶的成形方法，其特征在于，上述方法包括穿過上述導(dǎo)向部分沖壓上述的孔，在這個(gè)孔的基本圓筒形內(nèi)表面具有周向間隔分布的基本為圓筒形的凹槽。
全文摘要
一種具有自攻絲孔(22)的內(nèi)孔固定件(20)，所述自攻絲孔用于接納普通螺旋螺紋凸形固定件，不用攻絲形成連續(xù)的陰螺紋，內(nèi)孔固定件提供經(jīng)常扭矩。所述的孔包括一個(gè)圓筒形內(nèi)表面(32)和多個(gè)周向間隔分布的凹槽(34)，凹槽(34)的總體積等于由孔的大直徑和圓筒形表面的內(nèi)徑限定的環(huán)形帶的體積減去圓筒形部分(22)的體積。一種通過滾軋連續(xù)金屬條帶成形自結(jié)合內(nèi)孔固定件的方法，金屬條帶有一個(gè)中央導(dǎo)向部分，方法包括穿過導(dǎo)向部分沖壓自攻絲通孔，和切導(dǎo)向部分或條帶，固定件可用易卸連接器連接。
文檔編號(hào)B21K1/68GK1735751SQ200380108161
公開日2006年2月15日 申請日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者H·A·拉杜斯于爾 申請人:鋼制產(chǎn)品公司