本發(fā)明涉及一種緊固連接裝置。

背景技術：

目前，在航空、航天等領域的機械結構中，若干層板結構(包括鋁合金6061或7075、鈦合金Ti6Al4V、碳纖維復合材料T700/M21等)可以使用橢圓頭螺母3和螺栓進行連接，連接結構見圖1，包括橢圓頭螺母3和螺栓6，采用一個橢圓頭螺母3和一個螺栓6將結構板一1和結構板二2連接。橢圓頭螺母3的錐面與結構板2的錐面配合放置，然后使用拉鉚工具5拉鉚，使橢圓頭螺母3中間最薄處最先發(fā)生變形，形成變形區(qū)域，裝配螺栓6，裝配完成。

這種橢圓頭螺母連接有以下幾個缺點：

(1)橢圓頭螺母頭部要求高，采用模具鐓制，模具用紫銅電極電加工，因此，螺母的頭部積累誤差大，增加了螺母頭部的加工難度。

(2)如圖1(a)所示，結構板2上的沉頭孔使材料強度降低，沉頭孔深度及錐面的表面粗糙度不易保證，容易產生疲勞裂紋。

(3)螺母變形區(qū)域所在的內、外表面粗糙度要求高，不易保證，如圖2(c)所示的拉鉚時變形區(qū)的變形很大，易產生裂紋。

(4)拉鉚時，變形區(qū)形狀自由形成，變形不均勻使螺母螺紋軸線發(fā)生偏離，超過一定角度A°時(如圖3所示)，螺栓6不能擰入螺母3中。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種干涉安裝無耳凸緣托板螺母，能夠提高結構可靠性，降低裝配加工難度，減少裂紋源的產生，提高裝配精度。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種干涉安裝無耳凸緣托板螺母，為中空圓柱體，外壁中部沿周向有凸臺，內孔為臺階孔，兩端內徑小于中段內徑，內孔至少有一端開口，另一端內壁有內螺紋。

所述開口端外徑與待裝配結構板的通孔內徑配合，裝配后與開口端外壁與待裝配結構板的通孔內壁產生4％的干涉量。

所述中空圓柱體和凸臺的材質為304不銹鋼。

本發(fā)明還提供一種上述干涉安裝無耳凸緣托板螺母的鎖定工裝，包括錐形開槽彈性夾、壓縮彈簧、芯棒和彈簧擋塊；所述芯棒為臺階圓柱，大直徑一端固連彈簧擋塊，小直徑一端沿周向有凸起，小直徑段側壁沿軸向開槽；所述的錐形開槽彈性夾一端側壁開有至少一條錐形開槽；所述的芯棒嵌套在所述的錐形開槽彈性夾內，錐形開槽彈性夾被限位在芯棒的凸起和彈簧擋塊之間，壓縮彈簧被壓縮在錐形開槽彈性夾未開槽一端和彈簧擋塊之間；所述的錐形開槽彈性夾向芯棒軸線收縮時，芯棒側壁的開槽被錐形開槽彈性夾包容，錐形開槽彈性夾的外徑小于干涉安裝無耳凸緣托板螺母開口端的內徑；所述的芯棒一端的凸起進入錐形開槽彈性夾的開槽一端時，錐形開槽彈性夾背向芯棒軸線擴張，錐形開槽彈性夾的外徑大于干涉安裝無耳凸緣托板螺母開口端的內徑。

所述芯棒一端的凸起和芯棒外壁之間通過錐面過渡。

所述錐形開槽彈性夾和芯棒的材質均為A286高溫合金。

本發(fā)明的有益效果是：

1)提高結構可靠性

螺母外圓柱面與結構板內孔的配合面為圓柱面，易加工，不存在積累誤差，并與被連接的結構板內孔采用約為4％的干涉配合，使結構板孔內壁產生適當?shù)膹较驂簯^(qū)，提高結構板疲勞強度，同時外來的雜質不易進入兩者的結合面。

2)降低裝配加工難度

結構板的安裝孔為直的通孔，加工難度比錐面低，易加工。

3)大大降低裂紋源

不存在大變形區(qū)，大大降低裂紋源的產生。

4)提高裝配精度

螺母螺紋軸線與裝配螺栓螺紋軸線偏離角A度降低，不易發(fā)生偏離。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術的裝配示意圖，其中(a)為裝配前爆炸視圖，(b)為裝配圖；

圖2是現(xiàn)有技術的裝配過程示意圖，其中(a)為拉鉚前剖視圖，(b)為拉鉚過程剖視圖，(c)為拉鉚完成剖視圖；

圖3是現(xiàn)有技術裝配軸線偏離裝配示意圖，圖中的偏離角度為A°；

圖4是本發(fā)明的裝配前示意圖，其中(a)為裝配主視圖，(b)為裝配爆炸圖；

圖5是本發(fā)明的裝配過程示意圖，其中(a)為裝配前剖視圖，(b)為錐形開槽彈性夾完全進入無耳凸緣托板螺母的初孔中，(c)為芯棒沿軸向向下移動，(d)為芯棒完全脫離初孔，(e)為對無耳凸緣托板螺母的孔徑φd₂進行鉸孔，(f)為裝配完畢示意圖；

圖中，1-結構板一，2-結構板二，3-無耳凸緣托板螺母，4-墊片，5-拉鉚工工具，6-螺栓，7-錐形開槽彈性夾，8-壓縮彈簧，9-芯棒，10-彈簧擋塊。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。

本發(fā)明的特點在于螺母外圓柱面與結構板內孔的配合面為圓柱面，易加工，采用機械加工的方式加工，不存在積累誤差，并與被連接的結構板內孔采用約為4％的干涉配合，使結構板孔內壁產生適當?shù)膹较驂簯^(qū)，提高連接性能。結構板裝配孔徑大于正?？讖溅誨時，可以依次采用一級加大孔或二級加大孔；同時，無耳凸緣托板螺母外徑依次對應一級加大軸或二級加大軸。

本發(fā)明包括無耳凸緣托板螺母和一套裝配工具(主要零件有錐形開槽彈性夾7、壓縮彈簧8、芯棒9和彈簧擋塊10等零件)。

所述的無耳凸緣托板螺母為中空圓柱體，外壁中部沿周向有凸臺，內孔為臺階孔，兩端內徑小于中段內徑，內孔至少有一端開口，另一端內壁有內螺紋。

所述開口端外徑與待裝配結構板的通孔內徑配合，裝配后與開口端外壁與待裝配結構板的通孔內壁產生4％的干涉量。

所述的裝配工具包括錐形開槽彈性夾、壓縮彈簧、芯棒和彈簧擋塊；所述芯棒為臺階圓柱，大直徑一端固連彈簧擋塊，小直徑一端沿周向有凸起，小直徑段側壁沿軸向開槽；所述的錐形開槽彈性夾一端側壁開有至少一條錐形開槽；所述的芯棒嵌套在所述的錐形開槽彈性夾內，錐形開槽彈性夾被限位在芯棒的凸起和彈簧擋塊之間，壓縮彈簧被壓縮在錐形開槽彈性夾未開槽一端和彈簧擋塊之間；所述的錐形開槽彈性夾向芯棒軸線收縮時，芯棒側壁的開槽被錐形開槽彈性夾包容，錐形開槽彈性夾的外徑小于干涉安裝無耳凸緣托板螺母開口端的內徑；所述的芯棒一端的凸起進入錐形開槽彈性夾的開槽一端時，錐形開槽彈性夾背向芯棒軸線擴張，錐形開槽彈性夾的外徑大于干涉安裝無耳凸緣托板螺母開口端的內徑。

所述芯棒一端的凸起和芯棒外壁之間通過錐面過渡。

工作原理：芯棒9為圓柱“T”形、中間有段沿軸向的長槽(圖5(a)局部放大圖A)；芯棒9穿過壓縮彈簧8后進入錐形開槽彈性夾7內部，壓縮彈簧8始終保持壓縮狀態(tài)，錐形開槽彈性夾7和壓縮彈簧8兩者可以沿芯棒9軸向自由滑動(見圖4(a))。當對芯棒9施加向上的、遠大于此時彈簧彈力的軸向力F時(見圖5(a))，錐形開槽彈性夾7的開槽錐形端面受到向下的軸向分力F_y，繼續(xù)給芯棒9施加軸向力F，芯棒9進入到螺母3中，壓縮彈簧8被壓縮，錐形開槽彈性夾7沿芯棒9的錐面徑向收縮，當芯棒9的長槽被錐形開槽彈性夾7包容時，錐形開槽彈性夾7的外徑小于螺母內孔φd，在壓縮彈簧8的作用下，錐形開槽彈性夾7進入螺母3的臺階孔中(見圖5(b))。此時，對芯棒施加反向力F₁，芯棒9的錐形面使撐開錐形開槽彈性夾7并使其沿軸向移動，撐開的錐形開槽彈性夾7直徑大于螺母3內孔直徑(見圖5(c))，從而產生約為4％的干涉量，當錐形開槽彈性夾7端面完全通過螺母內孔直徑φd時，產生了適當徑向壓應力F₂，此時內孔直徑為φd₂(見圖5(d))，表面的表層部分應力是有害的，通過精鉸孔徑，達到尺寸φd₃(見圖5(e))無耳凸緣托板螺母安裝完畢，再裝配螺栓6(見圖5(f))。

所述橢圓頭螺母的材質為304，錐形開槽彈性夾和芯棒的材質均為A286。

本發(fā)明采用干涉配合，通過拉位于無耳凸緣托板螺母臺階孔中的錐形芯棒帶動錐形開槽彈性夾產生徑向膨脹，干涉量約為4％，在兩者完全通過無耳凸緣托板螺母的初孔φd后，裝配完畢。

所述無耳凸緣托板螺母的材質為304，芯棒和錐形開槽彈性夾的材質均為A286。

本發(fā)明的裝配，螺栓裝配后擰脫力矩、振動等性能滿足NAS25027、GJB715標準。

本發(fā)明的裝配使用過程如圖4、圖5所示，包括以下步驟：

將初孔直徑均為φd的兩個結構板的軸線對齊疊在一起，無耳凸緣托板螺母放置于結構板上，工具置于其下(圖4(a))。對工具上的錐形芯棒施加軸向力F(圖5(a))，芯棒向上移動并最先進入無耳凸緣托板螺母的初孔φd中，同時壓縮彈簧，當錐形芯棒進入到無耳凸緣托板螺母孔中的同時，錐形開槽彈性夾徑向回縮，錐形開槽彈性夾回縮后的直徑小于無耳凸緣托板螺母的初孔φd時，錐形開槽彈性夾開始進入無耳凸緣托板螺母的初孔中，直到完全進入(圖5(b))。再對錐形芯棒下端施加軸向力F₁(圖5(c))，錐形芯棒沿軸向向下移動，同時徑向撐開錐形開槽彈性夾，當其直徑大于無耳凸緣托板螺母的初孔φd時，開始擠壓初孔內壁，當錐形芯棒完全通過初孔時，在孔內壁產生適當?shù)膹较驂簯?圖5(d))，此時無耳凸緣托板螺母的孔徑為φd₂，無耳凸緣托板螺母裝配完成。移除裝配工具，對無耳凸緣托板螺母的孔徑φd₂進行鉸孔，鉸后孔徑為φd₃(圖5(e))。裝配螺栓6，此時裝配完畢(圖5(f))。