專利名稱：緊固件組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緊固件組件，并涉及使用緊固件組件將部件(例如，飛機部件)緊 固在一起的方法。
背景技術(shù)：
在大型飛機機翼制造中，機翼部件包括機翼殼體翼段、翼梁、翼肋和其它主要 部件，機翼部件通常部分地組裝在夾具內(nèi)。然后，在預定部位處，鉆出緊固件用的 孔。從動螺栓然后插入某些孔內(nèi)，銷子插入另一些孔內(nèi)以將機翼組件固定在一起， 同時，鉆出其它的孔。此后，松開螺栓并拆開諸部件，以在它們最后重新組裝之前， 允許進行毛刺的清理。為了在正確位置鉆出其它孔，通常使用手工模板結(jié)構(gòu)或使用自動的鉆孔機。當 使用手工模板時，模板放置在一個或多個從動螺栓上，并通過與從動螺栓的嚙合， 固定在正確的固定位置上。然而，當使用自動鉆孔機時，從動螺栓的頭部為機器提 供了可見的參考點，所述機器在鉆好一個孔之后在部件上移動到另一位置以鉆出另 一個孔。當如上所述地使用模板時，總希望從動螺栓頭部從部件中向外伸出一定的距離 以便為模板提供很好的實體部位。另一方面，當采用自動鉆孔機時，希望螺栓只冒 出非常有限的距離，以使鉆孔機器可在螺栓上方移動靠近部件。為了滿足這兩個相矛盾的要求，在過去一直必須提供兩個不同的從動螺栓。本發(fā)明的目的是提供一種緊固件組件，其既適用于模板也適用于自動鉆孔機。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供一種緊固件組件，其包括螺栓，其具有第一和第二端部并包括第一端上的螺栓頭和螺桿，螺桿的至少一 部分設(shè)有螺紋，螺母，其與螺栓的螺桿實施螺紋嚙合，以及其中，螺栓頭設(shè)置有聯(lián)接結(jié)構(gòu)，用來可拆卸地聯(lián)接到模板對準銷上的對應結(jié)構(gòu)。 通過提供這樣一個緊固件組件，當螺栓頭用于手工模板時，模板對準銷可聯(lián)接到螺栓頭上，且螺栓頭的尺寸可以不需聯(lián)接對準銷，它適用于自動鉆孔機。較佳地，螺栓頭上的聯(lián)接結(jié)構(gòu)至少部分地設(shè)有螺紋，以便與模板對準銷上的對應螺紋結(jié)構(gòu)進行螺紋嚙合。螺紋的聯(lián)接代表著提供可拆卸聯(lián)接的簡單而有效的方式。螺栓頭上的聯(lián)接結(jié)構(gòu)較佳地是陰的結(jié)構(gòu)，具體來說，最好在螺栓頭內(nèi)包括凹陷。 該凹陷較佳地包括第一橫截面的第一外部和較小第二橫截面的第二內(nèi)部。橫截面最 好是圓形。在螺栓頭上的聯(lián)接結(jié)構(gòu)是至少部分地設(shè)有螺紋的情形中，凹陷的第二內(nèi) 部最好是螺紋的。在這樣的情形中，模板對準銷最好具有陽螺紋部分，以便旋入到 凹陷第二內(nèi)部和具有與凹陷第一外部緊配合的光滑外圍的圓形橫截面的圓柱形部 分內(nèi)。較佳地，模板對準銷包括大致圓柱形的本體，該本體呈圓形橫截面并具有第一 和第二端，聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一端。圓柱形本體的外圍可對模板提供非常合適的定 位表面。模板對準銷可設(shè)置有孔，其較佳地剛好通過銷，橫向于圓柱形本體的軸線并位 于本體第二端的區(qū)域內(nèi)。緊固件組件較佳地還包括位于螺栓螺桿周圍并在螺栓頭的后表面上延伸的墊 圈。該墊圈可以用塑料材料制成，塑料可以是聚酰胺，例如，尼龍。較佳地，墊圈形成有在螺栓頭后表面上延伸的后表面部分、朝向后表面部分之 前延伸的外圓周部分，以及從外圓周部分向內(nèi)延伸并配合螺栓頭以將墊圈固定在螺 栓頭上的固定部分。當墊圈配裝在螺栓頭后表面上時，墊圈可彈性地變形。螺栓頭 可以形成有圓周槽以接納墊圈的固定部分。盡管本發(fā)明可應用于各種螺桿和螺母結(jié)構(gòu)形式，但特別首選的是，它可用于特 定形式的螺栓螺桿和螺母。因此，較佳地是，螺桿包括第一螺桿部分和第二螺桿部 分，第一螺桿部分具有第一直徑的光滑的圓周表面，而第二螺桿部分與第一螺桿部 分同軸且具有第二直徑，且第二直徑小于第一直徑，第二螺桿部分的至少一部分是 外螺紋，第一螺桿部分定位在螺栓頭和第二螺桿部分之間；還有，較佳地是，螺母 包括從螺母第一端延伸的第一孔，其直徑大于第一直徑以配裝在螺栓第一螺桿部分 的部分上，在第二端的區(qū)域內(nèi)，螺母還包括螺紋孔，該螺紋孔用來與螺紋的第二螺桿部分進行螺紋嚙合，螺紋孔與第一孔同軸并通向第一 L，通過提供具有第一螺桿 部分和第二螺桿部分的螺栓，其中第一螺桿部分具有光滑的圓周表面，而第二螺桿 部分設(shè)有螺紋且有較小的直徑，就有可能在單一的緊固件組件中提供夾緊功能和對 準功能。這使得整個緊固程序更簡單，與其中使用螺紋從動螺栓以提供夾緊結(jié)構(gòu)并 使用銷來提供對準功能的現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了必須要處理的各種類型零件的數(shù)較佳地，螺栓頭是位于第一螺桿部分的一端。較佳地，第二螺桿部分從第一螺 桿部分的端部延伸到螺栓的第二端。因此，螺栓較佳地由三部分組成螺栓頭、第 一螺桿部分和第二螺桿部分。螺栓頭和第二螺桿部分用來提供組件的夾緊功能，而 第一螺桿部分用來提供對準功能。螺栓頭可以是非圓的外形截面，例如，它可具有六角形的外形截面。螺栓的第 一和/或第二端可以形成有非圓的盲孔，例如，六角形的截面，孔與螺栓的第一和 第二螺桿部分同軸。如此的結(jié)構(gòu)便于螺母和螺栓在緊固或松開期間所需的相對轉(zhuǎn) 動。螺母第二端可以閉合，但螺母內(nèi)的螺紋孔最好延伸通過螺母第二端。然后才有 可能將螺母完全旋入到螺栓的第二螺桿部分上，以允許其上使用緊固件組件的物品 厚度有更大的范圍。螺母中的第一孔較佳地是平孔并可以在軸向長度上大于螺母內(nèi)的螺紋孔。螺紋 孔的長度只需要能使螺紋傳遞足夠的夾緊力就可以了，而第一孔的長度可確定其上 使用緊固件組件的物品的厚度范圍，因此，最好是長一些。組件還可包括位于第一孔周圍的螺母第一端處的墊圈。該墊圈可以形成為螺母 的一體部分，但是，最好與螺母分開地形成并緊固到螺母上。墊圈可以用塑料材料 制成，塑料可以是聚酰胺，例如，尼龍。較佳地，墊圈形成有在螺母第一端的端面上延伸的前表面部分、從前表面部分 向后延伸的外圓周部分，以及從外圓周部分向內(nèi)延伸并配合螺母以將墊圈固定在螺 母上的固定部分。當墊圈配裝在螺母第一端的端面上時，墊圈可彈性地變形。螺母 第一端可以形成有突緣，而墊圈可以配裝在突緣上。第一螺桿部分的直徑最好做成其公差小于0.05mm，較佳地公差小于0.02mm。 因此，在根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選的方面時，提供了類似緊固件組件的多用性，第一螺 桿部分的實際直徑變化應小于O.lOmm，較佳地小于0.04mm。螺栓、模板對準銷和螺母可用金屬制成，例如，鋼材。緊固件組件的螺栓本身是新穎的設(shè)計，可與緊固件組件的其它零件分開地提 供。因此，本發(fā)明還提供適用于如上定義的緊固件組件中的螺栓。本發(fā)明還提供一種具有第一和第二端并包括第一端處的螺栓頭和螺桿的螺栓， 螺桿的至少一部分有螺紋，其中，螺栓頭適于可拆卸地接納模板對準銷。本發(fā)明還提供將物品緊固在一起的方法，該方法包括以下諸步驟將諸物品保持在一起，使物品中諸孔對準，提供如上定義的緊固件組件，使螺栓通過對準孔，來緊固緊固件組件的螺栓和螺母，以及 將模板對準銷聯(lián)接到螺栓頭。如上所述，螺栓可適用于手工模板或自動鉆孔機。因此，該方法還可包括利用 配裝在模板對準銷上的手工模板來鉆出通過物品的其它孔的步驟。此外該方法還可 包括用自動鉆孔機鉆出通過物品的其它孔同時移去模板對準銷的步驟，自動鉆孔機 布置成探測螺栓頭的位置。該方法還可包括如下的特征提供具有第一螺桿部分和第二螺桿部分的螺栓，第一螺桿部分具有第一直徑的 光滑圓周表面，而第二螺桿部分與第一螺桿部分同軸，它具有的第二直徑小于第一 一直徑，第二螺桿部分的至少一部分有外螺紋，第一螺桿部分定位在螺栓頭和第二 螺桿部分之間，插入螺栓的第二端并通過對準孔，螺栓的第一螺桿部分緊配合在孔內(nèi)，螺母具有第一和第二端并包括從螺母第一端延伸的第一孔，其直徑大于第一螺 桿部分的第一直徑，在第二端區(qū)域內(nèi)，螺母還具有螺紋孔，該螺紋孔與第一孔同軸 并通向第一孔，以及將螺母旋入到螺栓上，使螺母的第一孔配裝在螺栓的第一螺桿部分的部分上， 螺母的螺紋孔與螺紋的螺桿部分螺紋地嚙合。該方法還可包括用鉆孔方法形成對準孔的步驟。該方法特別適用于物品的臨時組裝，例如，在進行鉆孔之時。因此，該方法還 可包括其后的步驟從螺栓中擰松螺母， 從對準孔中取走螺栓， 將物品分開，以及其后用 使孔對準，來再緊固物品。本發(fā)明特別適用于飛機制造業(yè)，需緊固在一起的物品可以是飛機部件，例如， 一個物品可以是翼段，而另一個物品可以是翼肋。當物品是復合材料，或物品中的至少一個是復合材料時，使用具有第一和第二 螺桿部分的螺栓是特別地有利。這樣的材料是特別地易損壞。


現(xiàn)將參照附圖，借助于實例來描述本發(fā)明的一實施例，在附圖中:圖1是緊固件組件的螺栓的側(cè)視圖；圖1A是裝配到圖1螺栓上的墊圈的側(cè)視截面圖；圖2是緊固件組件的螺母和墊圈的側(cè)視截面圖；圖3是將兩個部件固定在一起的緊固件組件的側(cè)視截面圖；圖4A是模板對準銷的第一形式的側(cè)視圖；以及圖4B是模板對準銷的第二形式的側(cè)視圖。
具體實施方式
首先參照圖l，圖中示出由螺栓頭2、第一螺桿部分3和第二螺桿部分4組成 的螺栓l。螺桿部分3和4是圓形截面并同軸。第一螺桿部分3具有光滑的圓周表 面，其直徑大于第二螺桿部分4，而第二螺桿部分4設(shè)有螺紋。底切5設(shè)置在螺桿 部分3和4的連接處，槽6設(shè)置在頭2的外圍上。盲孔7設(shè)置在第二螺桿部分4內(nèi)。盲孔7是六角形截面并與螺桿部分3、 4同 軸?？?提供有凹陷，合適的工具可與該凹陷嚙合而將螺栓轉(zhuǎn)動。圖1A示出尼龍墊圈8。墊圈8包括環(huán)形的后表面部分9、從后表面部分9的 外圍向前延伸的外圓周部分10，以及從外圓周部分10的前端向內(nèi)延伸的呈唇形的 固定部分ll。當墊圈8配裝到螺栓1時，后表面部分9覆蓋在螺栓頭2的后表面 上，而固定部分11嚙合在螺栓頭的外圍內(nèi)的槽6內(nèi)。正如將會理解的，墊圈8可 彈性地變形以使固定部分11通過螺栓頭2的部分進入槽6內(nèi)?，F(xiàn)參照圖2，圖中示出螺母12和墊圈13。螺母12包括形成有圓形截面平孔 15的前部14和形成有圓形截面螺紋孔17的后部16?？?5和17同軸，且孔15 基本上大于孔17。在螺母的前端處，前部14具有一體的突緣18。墊圈13包括環(huán)形的前表面部分19、從前表面部分19的外圍向后延伸的外圓 周部分20，以及從外圓周部分20的后端向內(nèi)延伸的呈唇形的固定部分21。墊圈由尼龍制成并可彈性地變形，以便配裝到螺母的突緣18上，如圖2所示。 一旦這樣 配裝好，前表面部分19延伸在螺母前表面部分上而提供墊圈的功能。圖3示出使用中的圖1、 1A和2的緊固件組件，其將圖3中兩個部件25和26 固定在一起，部件例如可包括飛機的翼段和翼肋。為了使部件25和26保持在要求 的關(guān)系中，并在部件中鉆出對準孔，將螺栓1插入圖3所示位置的孔中。第一螺桿 部分3準確配合在孔中，如圖3所示，它具有足夠長度通過部件25、 26的組合厚 度延伸到另一側(cè)，第二螺桿部分4在另一側(cè)上進一步突出。(將會理解到，圖3顯 示用于最大要求厚度部件上的緊固件組件；該組件也可用于較薄的部件上，在此情 形中，第一螺桿部分3伸出而超過部件26。)然后，螺母12擰到螺栓1上，將前 部14先放在螺栓1伸出的端部上，然后，后部16旋到螺栓的第二螺桿部分4上。 螺母前部14的平孔15的直徑稍大于螺栓第一螺桿部分3的直徑(例如，大0.5mm)， 因此，前部14能夠通過螺栓1直到墊圈13的前表面部分19鄰接到部件26為止。一旦螺母12被擰緊，緊固件組件的有效性表現(xiàn)在兩方面 一方面保持部件25、 26夾緊在一起，另一方面借助于第一螺桿部分3在部件內(nèi)的準確配合而使部件保 持對準。同時，因為第一螺桿部分3形成有光滑的圓周表面，所以，沒有損壞部件 25、 26內(nèi)孔的風險。參照圖1和3，螺栓頭2形成有凹陷，該凹陷包括圓形截面的第一外部27和 圓形截面的第二內(nèi)部28。內(nèi)部28有螺紋，其直徑小于外部27直徑?，F(xiàn)再參照圖4A，圖中示出模板對準銷30，其具有圓形截面的大致圓柱形本體。 在銷30的第一端，設(shè)置聯(lián)接結(jié)構(gòu)，其用來可拆卸地將銷聯(lián)接到螺栓頭2。聯(lián)接結(jié) 構(gòu)包括陽螺紋部分31，其可旋入到螺紋頭2中凹陷的內(nèi)部28內(nèi)。該陽螺紋部分31 從緊配合在螺紋頭2的凹陷外部27內(nèi)的突出部分32中突出出來。圍繞該突出部分 32形成有環(huán)形的凹陷33，凹陷的尺寸適于接納螺栓頭2的外圍部分。模板對準銷30的另一端設(shè)置有沿銷直徑的橫向通孔34。該孔34可接納工具 而使銷30擰入或擰出螺栓頭2。圖4B示出圖4A所示銷類似結(jié)構(gòu)但不同尺寸的另一模板對準銷。兩圖中用相 同的附圖標記來表示對應的零件。部件25、 26用緊固件組件夾緊在一起，在典型的情形中，也可用其它的緊固 件組件將部件央緊，可在部件25、 26中鉆出許多其它的孔。這些其它的孔可使用 自動鉆孔機或借助于模板手工地鉆出。如果使用自動鉆孔機，那么，不需使用對準 銷30，或如果它先前已經(jīng)旋入到螺栓頭2內(nèi)，則從螺栓頭中旋出。自動鉆孔機包括可視傳感器，例如，照相機，來探測螺栓頭2的位置，通過探測螺栓頭的幾何形 狀來進行探測。如圖所示，螺栓頭具有外斜面和外凹陷27。照相機可探測到如此 形成的環(huán)形狀，由此，查明緊固件組件軸的位置。如果使用手工模板，那么，將對準銷30旋入螺栓頭2內(nèi)，而模板內(nèi)的孔配裝在對準銷上，該對準銷緊配合在孔內(nèi)，以將模板定位在要求的位置內(nèi)。一旦諸孔已經(jīng)鉆好，就可擰出緊固件組件(和任何其它的組件)，在最后重新組裝之前，取出螺栓并對部件25、 26清理毛刺。緊固件組件的緊固和松開可以手工 地或自動地實施。通過對螺栓1提供相當長的第一和第二螺桿部分4、 5，并提供螺母中的相當 長的孔15，同樣的螺栓l就可用來夾緊一定范圍的部件厚度。因此，單一的緊固件 組件適用于給定直徑的所有孔。當然，對于不同直徑的孔需要不同的緊固件組件。 方便地是，螺栓頭2只提供有限數(shù)量的不同尺寸，同樣大小的螺栓頭用于一個以上 直徑的孔。這些特征便于自動化提供設(shè)備對螺栓的操作。盡管參照特定實施例描述和圖示了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認 識到，本發(fā)明還可有這里沒有特別示出的許多不同的變化。在上面的描述中，提及 了整體或元件，它們具有公知的、明顯的或可預見的等價物，如此的等價物都被涵 蓋在此，就像本文所闡述。為確定本發(fā)明真正的范圍，可參照附后的權(quán)利要求書， 可認為權(quán)利要求書包括了任何這樣的等價物。讀者還應認識到，被描述為優(yōu)選的、 優(yōu)點的、方便的或諸如此類的本發(fā)明的整體和特征只是選項，它們并不限制獨立權(quán) 利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種緊固件組件，包括螺栓，所述螺栓具有第一和第二端，并包括所述第一端處的螺栓頭和螺桿，所述螺桿的至少一部分設(shè)有螺紋，螺母，用于與所述螺栓的所述螺桿螺紋嚙合，以及模板對準銷，其中，所述螺栓頭設(shè)置有聯(lián)接結(jié)構(gòu)，用來可拆卸地聯(lián)接到所述模板對準銷上的對應結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的緊固件組件，其特征在于，所述螺栓頭上的所述聯(lián)接 結(jié)構(gòu)至少是部分螺紋，以便與所述模板對準銷上的所述對應結(jié)構(gòu)螺紋嚙合。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的緊固件組件，其特征在于，所述螺栓頭上的所述 聯(lián)接結(jié)構(gòu)包括凹陷。
4. 如權(quán)利要求3所述的緊固件組件，其特征在于，所述凹陷包括第一橫截面 的第一外部和較小第二橫截面的第二內(nèi)部。
5. 如權(quán)利要求4所述的緊固件組件，其特征在于，所述橫截面是圓形。
6. 如權(quán)利要求5所述的緊固件組件，其特征在于，所述凹陷的所述第二內(nèi)部 至少部分地設(shè)有螺紋。
7. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的緊固件組件，其特征在于，所述模 板對準銷包括大致圓柱形的本體，所述本體呈圓形橫截面并具有第一和第二端，所 述聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第一端。
8. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的緊固件組件，其特征在于，還包括 墊圈，所述墊圈在所述螺栓的所述螺桿周圍，并在所述螺栓頭的后表面上延伸。
9. 如權(quán)利要求8所述的緊固件組件，其特征在于，所述墊圈形成有在所述螺 栓頭的所述后表面上延伸的后表面部分、從所述后表面部分向前延伸的外圓周部 分、以及從所述外圓周部分向內(nèi)延伸并配合所述螺栓頭以將所述墊圈固定在所述螺 栓頭上的固定部分。
10. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的緊固件組件，其特征在于，所述螺 桿包括第一螺桿部分和第二螺桿部分，所述第一螺桿部分具有第一直徑的光滑的圓 周表面，而所述第二螺桿部分與所述第一螺桿部分同軸且具有第二直徑，所述第二直徑小于所述第一直徑，所述第二螺桿部分的至少一部分是外螺紋，所述第一螺桿 部分定位在所述螺栓頭和所述第二螺桿部分之間；其中，所述螺母包括從所述螺母的所述第一端延伸的第一孔，其直徑大于所述 第一直徑以配裝在所述螺栓的所述第一螺桿部分的部分上，在所述第二端的區(qū)域 內(nèi)，所述螺母還包括螺紋孔，所述螺紋孔用來與螺紋的所述第二螺桿部分進行螺紋 嚙合，所述螺紋孔與所述第一孔同軸并通向所述第一孔。
11. 一種螺栓，用于如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的緊固件組件。
12. —種螺栓，所述螺栓具有第一和第二端并包括所述第一端處的螺栓頭和螺 桿，所述螺桿的至少一部分有螺紋，其中，所述螺栓頭適于可拆卸地接納模板對準 銷。
13. —種將物品緊固在一起方法，該方法包括以下諸步驟 將諸物品保持在一起，使所述物品中諸孔對準， 提供如權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求所述的緊固件組件，使所述螺栓通過所述對準孔，來緊固所述緊固件組件的所述螺栓和所述螺母，以及將所述模板對準銷聯(lián)接到所述螺栓頭。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還可包括其后的步驟 從所述螺栓中擰松所述螺母，從所述對準孔中取走所述螺栓， 將所述物品分開，以及其后 使所述孔對準，來再緊固所述物品。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，需緊固在一起的所述物品是飛機部件。
16. 如權(quán)利要求13至15中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，至少一個 需緊固在一起的所述物品是復合材料。
全文摘要
一種緊固件組件包括螺栓(1)，螺栓具有第一和第二端并包括第一端處的螺栓頭(2)和螺桿，螺桿的至少一部分設(shè)有螺紋；螺母(12)，其與螺栓(2)的螺桿螺紋地嚙合；以及模板對準銷(30)，其中，螺栓頭(2)設(shè)置有聯(lián)接結(jié)構(gòu)(27、28)，用來可拆卸地聯(lián)接到模板對準銷(30)上的對應結(jié)構(gòu)(31、32)。
文檔編號F16B35/04GK101331330SQ200680047212
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者J·H·羅, J·穆爾 申請人:空中客車英國有限公司