專利名稱：一種高抗疲勞螺栓及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高抗疲勞螺栓及其制作方法，屬于緊固件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在航空航天器零件設(shè)計(jì)中，緊固件技術(shù)領(lǐng)域的人們皆知，高性能緊固件非常昂貴，并且其重量是最關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)。如某些雜志上說“飛機(jī)每額外增加450g的重量，就相當(dāng)于增加了飛機(jī)一年的運(yùn)行成本”；“為減輕每一克重量而努力”。在航空航天器上，超重都是不符合要求的。為達(dá)到減輕螺栓重量的目的，往往采用盡量將螺栓尺寸縮小的方式來減輕螺栓的重量。但采用現(xiàn)有的普通加工方法和現(xiàn)有的螺栓結(jié)構(gòu)所制造出來的緊固件螺栓，在所需尺寸下其抗疲勞性方面往往不能滿足要求，由于其抗疲勞性較差，往往造成航空航天器的飛行安全系數(shù)低和維護(hù)成本高。因此現(xiàn)有的螺栓結(jié)構(gòu)或制作方法還是不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種在滿足抗疲勞強(qiáng)度的情況下其尺寸和重量都較小的高抗疲勞螺栓及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種高抗疲勞螺栓的制作方法為，該方法包括采用鐓制成型的方法加工出具有頭部、桿部和螺紋段的螺栓，在制作螺紋段的螺紋時(shí)，先在桿部上制作出一個(gè)過渡段，使過渡段設(shè)置在螺紋段與桿部之間，并使過渡段部分的最大直徑小于螺紋段的螺紋外徑和桿部直徑，然后采用螺紋滾絲輪在螺紋段上滾壓出所需標(biāo)準(zhǔn)螺距的螺紋，在滾壓螺紋時(shí)，使螺紋段與過渡段連接之處的收尾螺紋為不完整螺紋，即使收尾螺紋的螺距小于或等于螺紋段上標(biāo)準(zhǔn)螺距的1/2螺距。在制作過渡段時(shí)，將過渡段的長度控制在I 3倍螺紋段上標(biāo)準(zhǔn)螺距長度范圍內(nèi)，采用滾壓模在過渡段上滾壓出與桿部連接的凸圓弧形軸肩、過渡凸圓弧形小軸肩、過渡凹圓弧、凸波形區(qū)域和與螺紋段連接的圓柱形頸部，使凸圓弧形軸肩、過渡凸圓弧形小軸肩、過渡凹圓弧、凸波形區(qū)域和圓柱形頸部相互之間依次相貫連接即成。上述采用螺紋滾絲輪在螺紋段上滾壓出所需標(biāo)準(zhǔn)螺距的螺紋為MJ螺紋。上述螺栓為采用鋁合金7075T73、鈦合金6A1-4V或耐蝕鋼A286材料制作。按照上述方法制作的本發(fā)明的一種高抗疲勞螺栓為該螺栓包括設(shè)有頭部、桿部和螺紋段的螺栓，在螺紋段與桿部之間設(shè)有過渡段，并且螺紋段與過渡段連接之處的收尾螺紋為不完整螺紋，即該收尾螺紋的螺距小于或等于螺紋段上標(biāo)準(zhǔn)螺距的1/2螺距；在過渡段上設(shè)有與桿部連接的凸圓弧形軸肩、過渡凸圓弧形小軸肩、過渡凹圓弧、凸波形區(qū)域和與螺紋段連接的圓柱形頸部，并且凸圓弧形軸肩、過渡凸圓弧形小軸肩、過渡凹圓弧、凸波形區(qū)域和圓柱形頸部相互之間依次相貫連接。在上述過渡段上的圓柱形頸部的圓柱直徑大于螺紋段上的螺紋底徑O. 2 5毫米；過渡段上的凸波形區(qū)域的凸波直徑大于圓柱形頸部的圓柱直徑而小于螺紋段上的螺紋外徑。
在螺紋段的前端面上或在頭部的頂端面上設(shè)有多邊形凹孔。上述多邊形凹孔的深度小于或等于螺紋段上標(biāo)準(zhǔn)螺距的三倍；并且多邊形凹孔的形狀為正方形、正六邊形、正八邊形或正十二邊形。上述螺栓的頭部的形狀為沉頭型、盤頭型、平圓頭型或正多邊形的形狀。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明在傳統(tǒng)螺栓的桿部位置上增加了一個(gè)過渡段，因該過渡段的最大直徑小于螺紋段的螺紋外徑、更小于桿部直徑，所以在相同長度螺栓的情況下，其重量更輕。另外，本發(fā)明通過在過渡段內(nèi)設(shè)置凸圓弧形軸肩、過渡凸圓弧形小軸肩、過渡凹圓弧、凸波形區(qū)域和圓柱形頸部結(jié)構(gòu)，再加上將螺紋的收尾螺紋制作成小于或等于1/2標(biāo)準(zhǔn)螺距的不完整螺紋，并將過渡段和螺紋都采用冷滾壓的工藝方法進(jìn)行加工，經(jīng)過冷滾壓后，在宏觀上能使材料產(chǎn)生加工硬化，而在微觀上，使材料的晶粒由圓形經(jīng)滾壓力而變形為扁長形，增加了其內(nèi)應(yīng)力，使晶粒流線更加完整。本發(fā)明所采用的這種特殊結(jié)構(gòu)能使不完整螺紋長度減小，同時(shí)使與其相配套使用的螺母的沉孔部分的長度減小，從而達(dá)到 重量和長度最小化的緊固件的目的。通過上述一系列的處理后，本發(fā)明所制作出的螺栓韌性得到了很大的增強(qiáng)，并顯著增強(qiáng)了螺栓的抗疲勞性。經(jīng)試驗(yàn)證明，在采用同一種材料制作相同螺紋直徑、相同桿部直徑和相同螺栓長度的情況下，采用本發(fā)明制作的螺栓要比采用傳統(tǒng)方式制作的螺栓的抗疲勞強(qiáng)度高2 3倍，其重量要輕1/5 1/4。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有抗疲勞強(qiáng)度高、尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有工藝簡單、制作成本較低、生產(chǎn)快捷、工作安全可靠性高、使用維護(hù)都方便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所制作出的螺栓特別適合于要求螺栓長度和重量最小化、抗疲勞強(qiáng)度高、工作性能穩(wěn)定的復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)中使用。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是過渡段的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)記為1-頭部，2-桿部，3-過渡段，3. I-凸圓弧形軸肩，3. 2-過渡凸圓弧形小軸肩，3. 3-過渡凹圓弧，3. 4-凸波形區(qū)域，3. 5-圓柱形頸部，4-螺紋段，4. I-收尾螺紋，5-多邊形凹孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制依據(jù)。
具體實(shí)施例方式在制作本發(fā)明的一種高抗疲勞螺栓時(shí)，可采用現(xiàn)有的鋁合金7075T73、鈦合金6A1-4V或耐蝕鋼A286材料進(jìn)行制作，先采用現(xiàn)有的鐓制成型的方法加工出具有頭部I、桿部2和螺紋段4的螺栓半成品，然后在桿部2上制作出一個(gè)過渡段3，使過渡段3設(shè)置在螺紋段4與桿部2之間，并使過渡段3部分的最大直徑小于螺紋段4的螺紋外徑和桿部2直徑，然后采用螺紋滾絲輪在螺紋段4上滾壓出所需標(biāo)準(zhǔn)螺距的螺紋(螺紋段4上螺紋的標(biāo)準(zhǔn)螺距可根據(jù)使用的要求按常規(guī)確定)，為了達(dá)到更好的強(qiáng)度，其螺紋最好制作成MJ螺紋(即現(xiàn)有的米制航空航天螺紋)；在滾壓螺紋時(shí)，使螺紋段4與過渡段3連接之處的收尾螺紋4. I為不完整螺紋，即使收尾螺紋4. I的螺距小于或等于螺紋段4上標(biāo)準(zhǔn)螺距的1/2螺距；在制作過渡段3時(shí)，將過渡段3的長度控制在I 3倍螺紋段4上標(biāo)準(zhǔn)螺距的長度范圍內(nèi)，然后采用滾壓模的方式在過渡段3上滾壓出與桿部2連接的凸圓弧形軸肩3. I、過渡凸圓弧形小軸肩3. 2、過渡凹圓弧3. 3、凸波形區(qū)域3. 4和與螺紋段4連接的圓柱形頸部3. 5，并使凸圓弧形軸肩3. I、過渡凸圓弧形小軸肩3. 2、過渡凹圓弧3. 3、凸波形區(qū)域
3.4和圓柱形頸部3. 5相互之間依次相貫連接；為了在滿足強(qiáng)度的情況下使螺栓的重量更輕，可將過渡段3上的圓柱形頸部3. 5的圓柱直徑制作成大于螺紋段4上的螺紋底徑O. 2 5毫米；將過渡段3上的凸波形區(qū)域3. 4的凸波直徑制作成大于圓柱形頸部3. 5的圓柱直徑而小于螺紋段4上的螺紋外徑；為了在使用時(shí)方便于拆裝螺栓，并且更有效地減輕螺栓重量，可根據(jù)使用的需要，在螺紋段4的前端面上或在頭部I的頂端面上制作出一個(gè)多邊形凹孔5，制作時(shí)，可將該多邊形凹孔5的深度制作成小于或等于螺紋段4上標(biāo)準(zhǔn)螺距的三倍，
并將多邊形凹孔5的形狀制作成正方形、正六邊形、正八邊形或正十二邊形(具體形狀可根據(jù)使用的需要進(jìn)行確定，通常情況下為正六邊形)；其螺栓的頭部I的形狀可根據(jù)使用的需要，將其制作成傳統(tǒng)的沉頭型、盤頭型、平圓頭型或正多邊形的形狀即可。
權(quán)利要求
1.一種高抗疲勞螺栓的制作方法，包括采用鐓制成型的方法加工出具有頭部(I)、桿部(2)和螺紋段(4)的螺栓，其特征在于在制作螺紋段(4)的螺紋時(shí)，先在桿部(2)上制作出一個(gè)過渡段(3)，使過渡段(3)設(shè)置在螺紋段(4)與桿部(2)之間，并使過渡段(3)部分的最大直徑小于螺紋段(4)的螺紋外徑和桿部(2)直徑，然后采用螺紋滾絲輪在螺紋段(4)上滾壓出所需標(biāo)準(zhǔn)螺距的螺紋，在滾壓螺紋時(shí)，使螺紋段(4)與過渡段(3)連接之處的收尾螺紋(4. I)為不完整螺紋，即使收尾螺紋(4. I)的螺距小于或等于螺紋段(4)上標(biāo)準(zhǔn)螺距的1/2螺距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高抗疲勞螺栓的制作方法，其特征在于在制作過渡段(3)時(shí)，將過渡段(3)的長度控制在I 3倍螺紋段(4)上的標(biāo)準(zhǔn)螺距長度范圍內(nèi)，采用滾壓模在過渡段(3)上滾壓出與桿部(2)連接的凸圓弧形軸肩(3. I)、過渡凸圓弧形小軸肩(3. 2)、過渡凹圓弧(3. 3)、凸波形區(qū)域(3. 4)和與螺紋段(4)連接的圓柱形頸部(3. 5)，并使凸圓弧形軸肩(3. I)、過渡凸圓弧形小軸肩(3. 2)、過渡凹圓弧(3. 3)、凸波形區(qū)域(3. 4)和圓柱形頸部(3. 5)相互之間依次相貫連接即成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高抗疲勞螺栓的制作方法，其特征在于采用螺紋滾絲輪在螺紋段(4)上滾壓出所需標(biāo)準(zhǔn)螺距的螺紋為MJ螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高抗疲勞螺栓的制作方法，其特征在于所述螺栓為采用鋁合金7075T73、鈦合金6A1-4V或耐蝕鋼A286材料制作。
5.一種高抗疲勞螺栓，包括設(shè)有頭部(I)、桿部(2)和螺紋段(4)的螺栓，其特征在于在螺紋段(4)與桿部(2)之間設(shè)有過渡段(3)，并且螺紋段(4)與過渡段(3)連接之處的收尾螺紋(4. I)為不完整螺紋，即該收尾螺紋(4. I)的螺距小于或等于螺紋段(4)上標(biāo)準(zhǔn)螺距的1/2螺距；在過渡段(3)上設(shè)有與桿部(2)連接的凸圓弧形軸肩(3. I)、過渡凸圓弧形小軸肩(3. 2)、過渡凹圓弧(3. 3)、凸波形區(qū)域(3. 4)和與螺紋段(4)連接的圓柱形頸部(3. 5)，并且凸圓弧形軸肩(3. I)、過渡凸圓弧形小軸肩(3. 2)、過渡凹圓弧(3. 3)、凸波形區(qū)域(3. 4)和圓柱形頸部(3. 5)相互之間依次相貫連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗疲勞螺栓，其特征在于過渡段(3)上的圓柱形頸部(3. 5)的圓柱直徑大于螺紋段(4)上的螺紋底徑O. 2 5毫米；過渡段(3)上的凸波形區(qū)域(3. 4)的凸波直徑大于圓柱形頸部(3. 5)的圓柱直徑而小于螺紋段(4)上的螺紋外徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗疲勞螺栓，其特征在于在螺紋段(4)的前端面上或在頭部(I)的頂端面上設(shè)有多邊形凹孔(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高抗疲勞螺栓，其特征在于多邊形凹孔(5)的深度小于或等于螺紋段(4)上標(biāo)準(zhǔn)螺距的三倍；并且多邊形凹孔(5)的形狀為正方形、正六邊形、正八邊形或正十二邊形。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗疲勞螺栓，其特征在于螺栓的頭部(I)的形狀為沉頭型、盤頭型、平圓頭型或正多邊形的形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高抗疲勞螺栓的制作方法，包括采用鐓制成型的方法加工出具有頭部、桿部和螺紋段的螺栓，在制作螺紋段的螺紋時(shí)，先在桿部上制作出一個(gè)過渡段，使過渡段設(shè)置在螺紋段與桿部之間，并使過渡段部分的最大直徑小于螺紋段的螺紋外徑和桿部直徑，然后采用螺紋滾絲輪在螺紋段上滾壓出所需標(biāo)準(zhǔn)螺距的螺紋，在滾壓螺紋時(shí)，使螺紋段與過渡段連接之處的收尾螺紋為不完整螺紋，即使收尾螺紋的螺距小于或等于螺紋段上標(biāo)準(zhǔn)螺距的1/2螺距。本發(fā)明不僅具有抗疲勞強(qiáng)度高、尺寸小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有工藝簡單、制作成本較低、生產(chǎn)快捷、工作安全可靠性高、使用維護(hù)都方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F16B35/00GK102873503SQ20111019336
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者王鵬, 雷世斌, 蔡聰語, 王炎青 申請人:航天精工有限公司