專利名稱：單面緊固件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單面緊固件，即涉及一種通過利用工件的僅一側(cè)就可以裝配的單面緊固件。更具體地說，本發(fā)明涉及一種包括銷、套筒和支撐件的單面緊固件。在包括兩個或多個要緊固在一起的部件的工件中使用該單面緊固件的情況下，該銷和套筒嵌進(jìn)該工件中的一個孔中，以便它們的遠(yuǎn)端部分伸出該工件的遠(yuǎn)端或盲面。借助于在相對于套筒的該銷上的拉力，對套筒施加軸向壓力，使得套筒的伸出端變形成為接觸該工件的盲面的盲頭。然后在該盲頭和支撐件之間壓擠該工件，然后使該支撐件與銷緊固，以便在壓擠條件下把這些緊固件緊固在一起。對于產(chǎn)生的接合點的強(qiáng)度，產(chǎn)生和保持這種壓力是很重要的。
在該緊固件的各個部件之間提供必要的機(jī)械嚙合，也有另外可行的方法。該銷的遠(yuǎn)端可以有一個接觸套筒端的徑向伸出頭，以便給其施加壓力，或者該銷的遠(yuǎn)端可以是與套筒螺紋連接的形式。通過鍛壓方法可以把支撐件與該銷的近端永久緊固在一起，或者可以通過螺紋連接的方法可拆卸緊固。
為了形成盲頭，在該套筒上施加軸向壓力，顯然需要支撐該套筒的近端，以便使其軸向壓擠。然而，在裝配過程的后一階段，當(dāng)工件在支撐件和盲頭之間被壓擠時，很重要的是該套筒沒有承受這種壓力，否則，施加到工件上的壓力會減少。這兩種設(shè)計的要求不是簡單的結(jié)合。同時，也最好是該緊固件有一個盡可能大的嚙合范圍，也就是說，在總厚度不同的工件中同樣的緊固件也可以順利的操作。這也是對緊固件所提出的設(shè)計制約。已經(jīng)使用的一種方法是在支撐部件和該套筒的近端提供一種可剪切的部件，該部件開始足以承載在套筒上的軸向壓力，以形成盲頭，但是，當(dāng)在支撐件和套筒之間加載時，斷裂的情況會增加。在EP0705986和相當(dāng)?shù)腢S5603592中詳細(xì)介紹了一種這樣的緊固件。但是，很顯然，這些文獻(xiàn)介紹的緊固件的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，包括要制造并且要組裝在一起的多種多樣的部件。例如，套筒是兩個部件，有分開的支撐部件、支撐緊固件和可剪切的部件。這就增加了緊固件的制造費用。另外，為了提供可用的嚙合范圍和在工件部件之間開始可以存在的封閉任意間隙，堅固件的頭組件必須很深。
本發(fā)明的目的是提供一種較簡單和較小結(jié)構(gòu)的緊固件。
一個方面，本發(fā)明提供在后附的權(quán)利要求書中的權(quán)利要求1所提出的單面緊固件。在權(quán)利要求2-6中列出了本發(fā)明的另外的特征。本發(fā)明包括在權(quán)利要求7和8中所提出的形成鉚接接頭的方法。如權(quán)利要求9所指出的那樣，本發(fā)明也包括鉚接接頭。
下面將通過實施例并參考附圖介紹本發(fā)明的具體實施方案，其中

圖1是銷的外形正面圖；圖2是套筒的軸向剖視圖；圖3是支撐件的軸向剖視圖；圖4-圖9說明在工件中裝配緊固件的連續(xù)步驟，以剖視圖的形式示出了工件、套筒、支撐部件和裝配工具砧，以正面圖的形式示出了銷的形式。
圖10和圖11分別相應(yīng)于圖4和圖9，說明一種微小的改進(jìn)。
銷、套筒和支撐件都是圓形對稱的。
銷11(圖1)由中碳鋼制成，包括一個加長的圓柱形銷體12與在該銷體的一端整體徑向加大的頭13，利用該結(jié)構(gòu)，銷與套筒的一端接合。鄰近頭13，該銷有一個平的部分14，接著是鎖緊槽部分15，然后是危險處16，該危險處16是該銷的最不結(jié)實的部分，其鄰近有另一個平的部分17，接著是拉緊槽部分18(為了方便說明，以斷開的方式示出部分)，該槽是通過緊固件裝配工具夾緊裝置來連接。這樣一種形式的銷是在銷和箍環(huán)式緊固件的設(shè)計和實踐中人們公知的，例如這些部件可以在市場上以Registerd Trade Mark AVDELOK買到。
套筒21(圖2)一般是圓筒形并且是由低碳鋼制成的。其有一個均勻直徑的通孔22和有均勻外徑的圓筒體23，該通孔與銷體12是滑動配合。在該套筒體的一端(尾端)有一平的端面24，在另一端(頭端)是一個整體成形的徑向擴(kuò)大的頭25。套筒頭包括一個具有平的環(huán)形下頭面27的凸緣26。呈徑向突出的凸緣形式的易碎部件28是與頭部凸緣26整體形成的，該凸緣徑向突出在下頭面27的外邊并且也與下頭面27軸向分開。如圖2所示，該頭部凸緣和易碎凸緣有一個共同的平頂面29，但是，易碎部件28比頭部凸緣26薄，由此形成上述它們的低面間的軸向分隔，其由頭部凸緣下部的外周面31占據(jù)。
如圖2所示，套筒體包括一個徑向可以擴(kuò)大的部分，其集中于一個軟化區(qū)19，在這個例子中，其由該套筒體21約一半的位置軸向延伸到對著套筒尾端24的套筒頭26約3/4的位置。在該例子中，通過帶狀退火制作的該軟化部分19比該套筒的其它部分軟。
支撐部件(圖3)是由低碳鋼制作的環(huán)箍，其有一個通孔33，通孔33與銷體是壓配合。因為是與環(huán)箍AVDELOK(注冊商標(biāo))型緊固件相同，所以該環(huán)箍上部的圓周邊緣有一個斜面，而下端有一個徑向突出的凸緣35。底面36是平的，但是環(huán)的，因為其配有雙凹槽37。凹槽37一般以該環(huán)箍的軸線為環(huán)形，其包括一個外凹槽38和一個比外凹槽38直徑小的內(nèi)凹槽39。該外凹槽的直徑和深度要適合接受套筒的易碎件28，其有一個環(huán)繞內(nèi)凹槽39的環(huán)形底面41。該內(nèi)凹槽的直徑要適合接受套筒頭的圓周面31，兩個凹槽總的軸向深度稍大于套筒頭25的總軸向厚度。
按照圖4所示的方式，把該銷、套筒和環(huán)箍裝配在一起，形成一個緊固件。套筒安裝在該銷體12上，以便套筒端面24支撐該銷頭13的環(huán)面，然后把環(huán)箍32裝在該銷體上，以便環(huán)形凹槽面41支撐在該易碎凸緣28的徑向突出的上環(huán)面上的套筒頭頂面29。該銷平的部分17突出該環(huán)箍32的頂面。通過環(huán)箍與該銷體的壓配合，暫時把該環(huán)箍固定到該銷的這一位置上，以防止在處理的過程中該緊固件散開。
也如圖4所示，使用該緊固件把兩個結(jié)構(gòu)金屬嵌板42、43固定在一起，嵌板42和43有圓形通孔44，在其中套筒21是間隙配合。在該例子中，嵌板42和43開始是被一個縫隙20隔開，在把兩個嵌板固定在一起之前該緊固件會閉合該間隙。通過嵌板42和43以及間隙20形成的該工件的總的厚度稍大于該套筒體23長度的一半，以便當(dāng)該該套筒頭的下端面27與該工件的近端面45接觸時，如圖1所示的套筒軟化區(qū)19的較近端處在該工件遠(yuǎn)面46的內(nèi)部。
現(xiàn)在，相對于套筒21，通過對銷11的突出部分施加逐漸增加的拉力來裝配該緊固件。使用標(biāo)準(zhǔn)的液壓加力的緊固件安裝具，例如市場上可以買到的AVDEL(注冊商標(biāo))722型設(shè)備進(jìn)行該裝配，該設(shè)備用來裝配先前提到的銷和環(huán)箍型緊固件。
該安裝具包括一個具有內(nèi)喉道48的環(huán)形砧座47(圖5)，內(nèi)喉道48制成適合型鍛該環(huán)箍32的形狀。該安裝具也包括夾緊設(shè)備(未示出)，該夾緊設(shè)備與該銷的部分18中的牽引槽嚙合，并且包括一個液壓活塞和汽缸裝置(未示出)，以便給相對于砧座的夾緊設(shè)備施加不斷增加的收縮力。這樣的安裝具和它們的使用方法是使用單面緊固件的人員公知的，在此不需要詳細(xì)介紹。
如圖5所示，使該安裝具一直到該銷的突出部分，以便該砧座喉道的外端接觸其斜面34周圍的環(huán)箍32的頂部。然后，開動該安裝具，以便其夾緊設(shè)備與該銷的拉動槽部分18嚙合，并且相對于砧座47對其施加逐漸增加的拉力。該反作用力通過環(huán)箍32傳遞到它的環(huán)形槽面41，由此，通過環(huán)箍的易碎部分28的面?zhèn)鬟f到套筒。這樣，該環(huán)箍在凸緣28的這面和其與銷頭13接觸的端面24之間軸向壓縮。通過向外脹成球的方法使該套筒的軟化部分變形，逐漸形成與工件的尾面46接觸的盲頭。因為逐漸形成盲頭，其施加一種壓力在尾面嵌板43的尾面46上，其推動嵌板42、43在一起，并且使間隙20閉合，以便這些嵌板最終彼此接觸，并且套筒頭25和盲頭之間壓縮在一起。在該例子中，圖5的49說明該最終形成的盲頭。
該易碎凸緣28結(jié)實到足以承載完全形成盲頭49所需的力，但是，隨著作用在該環(huán)箍32上的力進(jìn)一步增加，所以該易碎凸緣28與該套筒頭25的主體斷開。向下驅(qū)使該環(huán)箍32，使銷體朝向工件。如圖6所示，因為凸緣28的厚度不比環(huán)箍的外凹槽38的厚度大，所以環(huán)箍的下面36接觸工件的近面45。因為環(huán)箍的內(nèi)凹槽39和外凹槽38的總深度大于套筒頭25的厚度，所以，套筒頭的上面有一間隙51。于是，沒有軸向負(fù)載可以通過環(huán)箍加到該套筒頭。因此，隨著安裝具施加的力連續(xù)增加，所有在盲頭49和環(huán)箍下面36之間施加的壓縮力都到工件上，于是使嵌板42、43緊密地緊固在一起。
隨著安裝具施加力的進(jìn)一步增加，在環(huán)箍外部上面的砧座47向下推，使得砧座喉道48徑向向內(nèi)擠壓環(huán)箍32進(jìn)銷上的鎖緊凹槽15。隨著其底面接近環(huán)箍底部的凸緣，該砧座停止。圖7說明了這一位置。
如圖8所示，安裝具施加力的進(jìn)一步增加，使得該銷在危險處16破裂，用夾緊裝置把破裂的銷尾取走，留下破裂的表面52。然后把安裝具取走，如圖9所示，留下裝配的緊固件。
在某些情況下可能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)安裝具砧座47把環(huán)箍32向銷擠壓時，環(huán)箍材料就向套筒頭25擠壓。圖10和11所示的改進(jìn)提供空間以收容這樣的擠壓材料。如圖10(其相應(yīng)于圖4)所示，套筒頭25的上面29備有淺圓錐形凹槽53，在環(huán)箍底部的內(nèi)凹槽39備有淺圓錐形凹槽54。于是，如圖11(相應(yīng)于圖9)所示，收容環(huán)箍的擠壓材料55。
上面例子所述的緊固件比現(xiàn)有技術(shù)EP0705986A所介紹的緊固件要好，其中，其包括較少部件，因此，制造和裝配的費用較少。另外，現(xiàn)有技術(shù)的緊固件開始形成它的盲頭與工件的尾面有間隙，然后把套筒拉進(jìn)工件，以便盲頭嵌入工件的尾面。這就需要在支撐部件內(nèi)提供足夠長的空間以適應(yīng)縮進(jìn)套筒的端部?？s進(jìn)的長度將隨著夾緊長度的減少而增加。在本發(fā)明例子的緊固件中，所形成的盲頭與工件的尾面接觸，減少了夾緊的長度，并且通過增加盲頭的徑向延伸填塞相適應(yīng)的工件部件之間所有起始的間隙，以便與現(xiàn)有技術(shù)比較可以減少緊固件的總長度。
本發(fā)明不受上面的例子所介紹的詳細(xì)情況所限制。例如，用縮進(jìn)夾緊型裝配具代替把銷11拉進(jìn)套筒21，其可以用類似于EP0705986A中所介紹的旋轉(zhuǎn)螺母裝置來拉進(jìn)。支撐部件32不需要永久性的緊固到銷11上，而是可以可卸式緊固到其上，例如使用也如EP0705986A中所介紹的分離旋轉(zhuǎn)螺母裝置。在與銷螺紋連接制造支撐部件時可以避免使用分離旋轉(zhuǎn)螺母裝置。
在易碎部件28的頂面和底面，通過選擇起始與相同直徑的套筒端25的套筒頭組合的區(qū)域，可以控制易碎部件破碎的負(fù)載，例如通過選擇易碎部件28的厚度，或通過提供環(huán)形槽。
也如EP0705986A中所介紹的那樣，雖然在減少部件的數(shù)目方面其不是那么優(yōu)越，但是易碎部件28不需要與套筒頭25組合，而是可以以可分開的環(huán)形部件提供。
在使用上述例子中所介紹的緊固件時，在易碎部件發(fā)生破碎前，不必完全形成盲頭，只要在支撐部件環(huán)箍與銷發(fā)生擠壓前完成則可。
權(quán)利要求
1.一種用于嵌入到工件的孔中的單面緊固件，該單面緊固件包括銷、套筒和支撐件；該銷延伸到套筒的內(nèi)部，并且在該套筒的一端或者接近該套筒的一端與其嚙合；該套筒的另一端有一個徑向擴(kuò)大的頭部；該套筒是整體的，并且在接近頭部那端的一側(cè)鄰近所說的其一端有徑向可以膨脹的部分；支撐部件鄰近該套筒的頭部并且徑向突出在該頭部的外面，并且銷延伸到支撐部件的外面；該套筒的頭部裝有易碎部件，支撐部件支撐在該易碎部件上；由此，當(dāng)該套筒嵌入到合適厚度工件的合適的孔中時，該套筒的可膨脹部分突出到工件的盲面或遠(yuǎn)離面之外，套筒的頭部支撐工件的近面，支撐部件支撐套筒頭部的易碎部件，由此，支撐部件與工件的近面隔開；所以，當(dāng)逐漸增加的拉力施加到延伸到支撐部件之外的銷的這部分時，該拉力支撐在支撐部件上，以便軸向壓力加到端部和其與銷嚙合處之間的套筒上，起始的易碎部件承載足夠力以使套筒的徑向可膨脹部分徑向膨脹并且在與工件的遠(yuǎn)離面鄰接處形成盲頭；其后，該易碎部件破碎，由此，從套筒除去軸向壓力，并使支撐部件沿著銷移動到與工件的近面鄰接處，由此施加壓力到盲頭與支撐部件之間的工件上，其后，支撐部件可以與銷緊固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的單面緊固件，其中，支撐部件有一個凹槽，以便在易碎部件破裂后容納套筒的頭部，該凹槽的軸向深度大于套筒頭部的軸向厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的單面緊固件，其中易碎部件由與套筒頭部的接觸工件的面軸向隔開的部分提供。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的單面緊固件，其中易碎部件由徑向延伸出套筒頭部的接觸工件部分的部件提供。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的單面緊固件，其中易碎部件與套筒頭部一起形成。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的單面緊固件，其中支撐部件可以通過變形與銷永久性緊固而與其嚙合。
7.一種使用上述權(quán)利要求之一的單面緊固件形成鉚接的方法，該方法包括如下步驟把套筒和銷嵌入到工件孔中，以便套筒的可膨脹部分突出到工件的盲側(cè)或遠(yuǎn)側(cè)之外，并且套筒頭部支撐工件的近面，支撐部件支撐套筒頭部的易碎部件，該支撐部件與工件的近面隔開；對延伸出支撐部件之外的銷這部分施加不斷增加的拉力，該拉力支撐在支撐部件上，由此對頭部和其與銷嚙合部分之間的套筒施加軸向壓力，以便起始的易碎部件承載足夠力以使套筒的徑向可膨脹部分徑向膨脹并且在與工件的遠(yuǎn)離面支撐處形成盲頭；其后，該易碎部件破碎，并且從套筒除去軸向壓力，并使支撐部件沿著銷移動到與工件的近面支撐處，由此施加壓力到盲頭與支撐部件之間的工件上；和其后，支撐部件與銷緊固。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，通過支撐部件變形成為與銷嚙合來進(jìn)行支撐部件與銷的緊固。
9.一種使用上述任一權(quán)利要求的單面緊固件或方法形成的鉚接接頭。
全文摘要
一種可以通過使用工件(42,43)的僅一側(cè)進(jìn)行裝配的單面緊固件包括銷(11)、套筒(21)和支撐部件(32)。該銷延伸到套筒的里邊并且在一端(24)與套筒嚙合。該套筒的另一端有一個徑向擴(kuò)大的頭部(25)。該套筒是整體的并且有徑向可膨脹部分。支撐部件鄰近套筒頭部,并且支撐套筒頭部的易碎部件(28)。該套筒嵌入到工件的孔中,其可膨脹部分突出到工件的盲面(46)之外,并且該頭部支撐工件的近面(45)。把拉力加到銷延長到支撐部件之外的這部分,該套筒的可膨脹部分徑向膨脹形成靠著工件的盲面的盲頭(49)。然后易碎部件破碎,并且支撐部件沿著該銷移動。然后,支撐部件與該銷緊固。
文檔編號F16B19/10GK1330746SQ9981456
公開日2002年1月9日 申請日期1999年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月17日
發(fā)明者基思·丹海媚 申請人:泰克斯特蘭緊固系統(tǒng)有限公司