CN106122214A - 一种螺纹铆钉 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种铆钉，包括芯杆和钉套；所述芯杆包括头部渐细段和杆段，所述杆段上至少一段为设有螺纹的螺纹段；所述钉套内沿轴设有通孔，所述通孔依次包括头部细孔段、与所述芯杆的头部渐细段配合的渐细孔段、和与所述芯杆的杆段位于所述钉套内的部分配合的直孔段；所述直孔段内至少一段为设有螺纹的螺纹孔段，所述螺纹孔段能够在铆钉的安装行程内与所述芯杆的螺纹段部分或全部咬合；所述钉套能够通过所述通孔同轴套装于所述芯杆之上。其中，所述螺纹段与螺纹孔段在安装行程内的部分或全部咬合。本发明创造能够节约资源，且避免了单向推压式安装对被连接件的不利影响。

Description

一种螺纹铆钉

技术领域

本发明创造属于紧固件设计加工技术领域，尤其涉及一种螺纹铆钉。

背景技术

在航空航天等高端装备在结构方面一般都设计的较为紧凑，这些设计紧凑的结构件连接安装空间都较为狭小，普通螺栓螺母类紧固件由于其需要进行双面安装，不能胜任这些场合的安装要求。因此，在这些狭小的空间处，一般都选用单面安装的紧固件，如抽芯铆钉、推压式铆钉等。

抽芯铆钉在安装时，是依靠铆接工具对抽芯铆钉同时施加了推力和拉力，将铆钉铆接在被联接板上，推力和拉力的大小相当，不会造成被联接板发生弯曲变形。但抽芯铆钉在安装后，都会将断掉的芯杆扔掉，造成金属资源浪费。

推压式铆钉的安装不会有扔掉芯杆造成金属资源浪费的情况，但其在铆接安装过程中，作用在被连接件上的力是单向的，如果被联接板很薄或材料很软，就容易使板发生弯曲。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种螺纹铆钉，能够节约资源，且避免了单向推压式安装对被连接件的不利影响。

本发明创造提供的铆钉，包括芯杆和钉套；所述芯杆包括头部渐细段和杆段，所述杆段上至少一段为设有螺纹的螺纹段；所述钉套内沿轴设有通孔，所述通孔依次包括头部细孔段、与所述芯杆的头部渐细段配合的渐细孔段、和与所述芯杆的杆段位于所述钉套内的部分配合的直孔段；所述直孔段内至少一段为设有螺纹的螺纹孔段，所述螺纹孔段能够在铆钉的安装行程内与所述芯杆的螺纹段部分或全部咬合；所述钉套能够通过所述通孔同轴套装于所述芯杆之上。其中，所述螺纹段与螺纹孔段在安装行程内的部分或全部咬合。

其中，所述芯杆的螺纹段优选的位于所述杆段的尾部，所述钉套的螺纹孔段优选的位于所述直孔段的尾部，所述芯杆和钉套套装后，所述钉套的尾部端面位于所述芯杆的螺纹段内。

其中，所述钉套的头部细孔段可以呈等径柱状，也可以呈自内部向端部的渐细锥状。

其中，所述钉套的套头部可以呈弹头状，也可以呈外径相等的柱状。

其中，所述钉套上设有第一扳拧机构。所述第一扳拧机构可以为开设于钉套的套尾部端面的扳拧槽；也可以为设置成具有扳拧平面的套尾部本身，例如，将所述套尾部外形设置为六方柱状或四方柱状等、或者在所述套尾部上自外表面向内对称开设具有平面的凹槽。

其中，所述芯杆上设有第二扳拧机构。所述第二扳拧机构可以为扳拧孔；所述扳拧孔可以自芯杆尾部端面向中央开设，也可以另外开设于与芯杆杆段尾部连接的凸头部的端面上；所述扳拧孔的截面可以为六方形、四方形或一字形等多种形状。

其中，所述芯杆的杆段上未设置螺纹的部分还设有凸纹。所述凸纹沿所述杆段外壁均布，可以呈与轴线具有一定夹角的曲线，也可以优选地呈与轴线平行的直线，还可以呈闭环的几何图案线，如圆形、方形等多种形状。

其中，所述芯杆和钉套之间能够相互接触的部分还施加有润滑。

其中，当在铆钉的安装行程内，螺纹段和螺纹孔段的咬合长度能够连续依行程线性增加时，铆钉的相关设计尺寸与材料属性之间同时满足下述(1)-(4)的关系式组：

$\frac{(D+d_1)(D-d_1)}{2(D-b)(d_2-b)}>1---\left(1\right)$

$\frac{{d_2}^2{\mathrm{\σ}}_2}{2(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(2\right)$

$\frac{{\mathrm{Ld}}_2{\mathrm{\τ}}_2}{(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(3\right)$

$\frac{{\mathrm{Ld}}_2{\mathrm{\τ}}_1}{(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(4\right)$

其中，D-钉套2的套杆部29的外径；

d₁-钉套2的螺纹孔段25的大径；

b-钉套2的头部细孔段22的最小直径；

σ₁-钉套2材料的屈服强度；

τ₁-钉套2材料的抗剪强度；

d₂-芯杆1的杆段12的直径；

σ₂-芯杆1材料的屈服强度；

τ₂-芯杆1材料的抗剪强度；

L-安装前螺纹段13和螺纹孔段25已咬合的螺纹长度。

本发明创造具有以下几个方面的优势：(1)结构设计简单精巧、只有两个分件，生产、组装方便；(2)安装后芯杆完全留存于安装孔中，不会造成金属资源浪费；(3)安装过程将驱动螺纹的扭转力转变为前进的驱动力，不会因安装过程的单向推压力对被安装件造成损坏；(4)结构设计合理，安装可靠性高，紧固性好，安装后不易发生松动脱落。

附图说明

图1是本发明创造一种实施方式的整体结构示意图；

图2是图1中钉套的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图1中芯杆的结构示意图；

图5是图4的左视图；

图6是图1安装后的结构示意图；

图7是钉套的另一种实施方式结构示意图；

图8是图7的左视图；

图9是芯杆的另一种实施方式结构示意图；

图10是图9的左视图。

其中，1-芯杆；11-头部渐细段；12-杆段；13-螺纹段；14-扳拧孔；15-凸头部；16-凸纹；2-钉套；21-通孔；22-头部细孔段；23-渐细孔段；24-直孔段；25-螺纹孔段；26-套尾部；27-套头部；28-扳拧槽；29-套杆部。

具体实施方式

下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明。

本发明创造结构一种实施方案如图1-10所示，包括芯杆1和钉套2；所述芯杆1包括头部渐细段11和杆段12，所述杆段12上至少一段为设有螺纹的螺纹段13；所述钉套2内沿轴设有通孔21，所述通孔21依次包括头部细孔段22、与所述芯杆1的头部渐细段11配合的渐细孔段23、和与所述芯杆1的杆段12位于所述钉套2内的部分配合的直孔段24；所述直孔段24内至少一段为设有螺纹的螺纹孔段25，所述螺纹孔段25能够在铆钉的安装行程内与所述芯杆1的螺纹段13部分或全部咬合；所述钉套2能够通过所述通孔21同轴套装于所述芯杆1之上。其中，所述螺纹段13与螺纹孔段25在安装行程内的部分或全部咬合，不要求二者之间在芯杆1移动的过程中螺纹段13和/或螺纹孔段25的咬合部位始终相同，只要在芯杆1移动的过程中，螺纹段13与螺纹孔段25之间始终存在相互咬合的螺纹重叠部分即可(该相互咬合的螺纹重叠部分可能发生移动或变换)，这样即可保证芯杆1通过螺纹的旋拧提供前进的动力。

本发明创造在安装时，将装配好的铆钉(如图1)插入待铆接件的安装孔中，并由钉套2的套尾部26与安装孔限位固定，旋拧芯杆1，使得芯杆1在螺纹段13和螺纹孔段25的咬合作用下沿轴向前运动，芯杆1向前运动的同时，其头部渐细段11向钉套2的头部细孔段22施加作用力，使得钉套2的套头部27从头部细孔段22的部分被撑开，钉套2的套头部27被撑开后变形并在待铆接件的安装孔周边形成鼓包，实现铆钉的卡死紧固。安装后钉套2的套头部27在回复力作用下夹紧芯杆1，实现芯杆1的锁死。安装后(如图6)芯杆1留存于安装孔内部，与钉套2一起维持紧固，并且承载外部剪切力，提高紧固稳定性。

其中，所述芯杆1的螺纹段13优选的位于所述杆段12的尾部，所述钉套2的螺纹孔段25优选的位于所述直孔段24的尾部，所述芯杆1和钉套2套装后，所述钉套2的尾部端面位于所述芯杆1的螺纹段13内。如图2、7。

其中，所述钉套2的头部细孔段22可以呈等径柱状(图2)，也可以呈自内部向端部的渐细锥状(图7)。

其中，所述钉套2的套头部27(位于头部细孔段22所在的一端)可以呈弹头状(图2)，也可以呈外径相等的柱状(图7)，或者呈根据需要设计的其他形状。

其中，所述钉套2上设有第一扳拧机构。所述第一扳拧机构可以为开设于钉套2的套尾部26(位于供芯杆1进入的一端)端面的扳拧槽28(图3)；也可以为设置成具有扳拧平面的套尾部26本身，例如，将所述套尾部26外形设置为六方柱状(图7)或四方柱状等、或者在所述套尾部26上自外表面向内对称开设具有平面的凹槽。

其中，所述芯杆1上设有第二扳拧机构。所述第二扳拧机构可以为扳拧孔14；所述扳拧孔14可以自芯杆1尾部端面向中央开设(图5)，也可以另外开设于与芯杆1杆段12尾部连接的凸头部15(图9)的端面上(凸头部15的设置能够增大扳拧孔14的扳拧能力)；所述扳拧孔14的截面可以为六方形、四方形或一字形(图10)等多种形状。

其中，所述芯杆1的杆段12上未设置螺纹的部分还设有凸纹16，所述凸纹16能够增大芯杆1与钉套2之间的摩擦力，防止安装后芯杆1在钉套2内的松动，提高安装可靠性。所述凸纹16沿所述杆段12外壁均布，可以呈与轴线具有一定夹角的曲线，也可以优选地呈与轴线平行的直线(图9)，还可以呈闭环的几何图案线，如圆形、方形等多种形状。

其中，所述芯杆1和钉套2之间能够相互接触的部分还施加有润滑，例如在所述钉套2的通孔21的内壁上涂覆润滑物。

其中，当在铆钉的安装行程内，螺纹段13和螺纹孔段25的咬合长度能够连续依行程线性增加时，铆钉的相关设计尺寸与材料属性之间同时满足下述(1)-(4)的关系式组：

$\frac{(D+d_1)(D-d_1)}{2(D-b)(d_2-b)}>1---\left(1\right)$

$\frac{{d_2}^2{\mathrm{\σ}}_2}{2(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(2\right)$

$\frac{{\mathrm{Ld}}_2{\mathrm{\τ}}_2}{(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(3\right)$

$\frac{{\mathrm{Ld}}_2{\mathrm{\τ}}_1}{(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(4\right)$

其中，D-钉套2的套杆部29的外径；

d₁-钉套2的螺纹孔段25的大径；

b-钉套2的头部细孔段22的最小直径；

σ₁-钉套2材料的屈服强度；

τ₁-钉套2材料的抗剪强度；

d₂-芯杆1的杆段12的直径；

σ₂-芯杆1材料的屈服强度；

τ₂-芯杆1材料的抗剪强度；

L-安装前螺纹段13和螺纹孔段25已咬合的螺纹长度。

铆钉满足上述关系式组的条件下，适当增大d₂有利于钉套2的套头部27撑开后直径的增大，但同时会增大铆接变形抗力和降低钉套2的结构强度。过度增大d₂可能会导致铆接时螺纹咬合滑丝或钉套2撕裂破断；适当增大b可以减小铆接变形抗力，但会降低铆接后钉套2的套头部27的撑开直径；适当增大L可以避免铆接时螺纹的滑丝现象。若铆钉的设计尺寸不满足上述公式中的任意一个，则会容易导致铆接失败。

根据上述关系式组，本案中实施例1(图1-5所示的铆钉)的铆钉各相关尺寸如下：D＝10mm，d₁＝8mm，b＝4.5mm，σ₁＝400MPa，τ₁＝330MPa，d₂＝6mm，σ₂＝820MPa，τ₂＝660MPa，L＝4mm。

根据上述关系式组，本案中实施例2(将实施例1中的钉套替换为图7-8所示的钉套)的铆钉各相关尺寸如下：D＝8mm，d₁＝6.4mm，b＝3.6mm，σ₁＝280MPa，τ₁＝230MPa，d₂＝4.8mm，σ₂＝820MPa，τ₂＝660MPa，L＝4mm。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铆钉，包括芯杆和钉套；所述芯杆包括头部渐细段和杆段，所述杆段上至少一段为设有螺纹的螺纹段；所述钉套内沿轴设有通孔，所述通孔依次包括头部细孔段、与所述芯杆的头部渐细段配合的渐细孔段、和与所述芯杆的杆段位于所述钉套内的部分配合的直孔段；所述直孔段内至少一段为设有螺纹的螺纹孔段，所述螺纹孔段能够在铆钉的安装行程内与所述芯杆的螺纹段部分或全部咬合；所述钉套能够通过所述通孔同轴套装于所述芯杆之上。其中，所述螺纹段与螺纹孔段在安装行程内的部分或全部咬合。

2.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述芯杆的螺纹段优选的位于所述杆段的尾部，所述钉套的螺纹孔段优选的位于所述直孔段的尾部，所述芯杆和钉套套装后，所述钉套的尾部端面位于所述芯杆的螺纹段内。

3.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉套的头部细孔段可以呈等径柱状或渐细锥状。

4.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉套的套头部呈弹头状或外径相等的柱状。

5.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述钉套上设有第一扳拧机构。

6.根据权利要求5所述的铆钉，其特征在于，所述第一扳拧机构为开设于钉套的套尾部端面的扳拧槽；或为设置成具有扳拧平面的套尾部本身。

7.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述芯杆上设有第二扳拧机构。

8.根据权利要求7所述的铆钉，其特征在于，所述第二扳拧机构为扳拧孔；所述扳拧孔自芯杆尾部端面向中央开设，或另外开设于与芯杆杆段尾部连接的凸头部的端面上。

9.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述芯杆的杆段上未设置螺纹的部分还设有凸纹。

10.根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，当在铆钉的安装行程内，螺纹段和螺纹孔段的咬合长度能够连续依行程线性增加时，铆钉的相关设计尺寸与材料属性之间同时满足下述(1)-(4)的关系式组：

$\frac{(D+d_1)(D-d_1)}{2(D-b)(d_2-b)}>1---\left(1\right)$

$\frac{{d_2}^2{\mathrm{\σ}}_2}{2(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(2\right)$

$\frac{{\mathrm{Ld}}_2{\mathrm{\τ}}_2}{(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(3\right)$

$\frac{{\mathrm{Ld}}_2{\mathrm{\τ}}_1}{(D-b)(d_2-b){\mathrm{\σ}}_1}>1---\left(4\right)$

其中，D-钉套2的套杆部29的外径；

d₁-钉套2的螺纹孔段25的大径；

b-钉套2的头部细孔段22的最小直径；

σ₁-钉套2材料的屈服强度；

τ₁-钉套2材料的抗剪强度；

d₂-芯杆1的杆段12的直径；

σ₂-芯杆1材料的屈服强度；

τ₂-芯杆1材料的抗剪强度；

L-安装前螺纹段13和螺纹孔段25已咬合的螺纹长度。