铆接式盲孔螺母制造技术

一种带螺纹的盲孔螺母（１）包括一具有一通孔的无螺纹部分（１３），其一端为一头部（１６），另一端为一螺纹区（１８）。所述无螺纹部分包括一由该无螺纹部分缩减的外径形成的弱可变形部分。与无螺纹部分成一体的加强环（１１）设置在可变形部分的中间而形成一刚性区，并在加强环两侧的可变形部分形成凸出部分（２６）。接近头部底面设有一凸缘，当它设置在工件的安装孔时能使插入件置于中心。加强环可由可变形壁上硬度较大的材料带状部（３１）取代，该带状部可经热处理来形成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及盲孔螺母类插入件，它们仅从薄板一侧插入并永久安装在薄板上。更具体地说，它应用于一种通过由薄板接纳金属的冷变形而提供齐平的铆接式固定的盲孔螺母。
技术介绍
在插入件制造业中，盲孔螺母是一类众所周知的插入件，其将带螺纹的元件提供给诸如深度和/或硬度都不足以在板中直接支承螺纹的金属板等薄板。这种类型的螺母被称为“盲孔螺母”，因为它适用于只能进入薄板一侧的情况。通常，将螺母夹紧在凸缘头部与可压扁凸出部分或球状部分之间的薄板上，所述凸缘头部靠在薄板一侧，所述凸出部分或球状部分邻接薄板另一侧。通过将拧入螺母中的一压缩工具芯轴使靠近内螺纹端部的直径缩减的无螺纹部分的中间管状部分变形形成该球状部分(下文称为“可变形部分”)。在安装好螺母后，将芯轴从螺母中退出使之离开螺母/薄板组件，后者准备接纳螺钉或螺栓，将其他部件固定到薄板上。还有一些外螺纹盲孔插入件，其中，永久式固定双头螺栓取代芯轴，作为把加压负荷施加到插入件端部的装置。由于要固定一相配的螺纹插入件，所以盲孔螺母/薄板组件的性能可考虑由两个不同的轴向强度来描述。第一个轴向强度是夹持负载能力，它是当相配的螺纹紧固件夹紧后可施加轴向负载量的量度。夹持负载能力随着螺纹拉脱强度和螺纹区支承强度而变化。考虑到所装的插入件的截面形状，该支承强度为薄板内球状部分的剪切强度和可变形部分的抗压强度的复合强度。而第二个轴向强度是工作负荷能力，它是使固定的零件从带有盲孔插入件的薄板上分开所需的负荷的量度。考虑到所装的插入件的截面形状，球状部分是防止插入件自薄板中拉出的唯一元件，因此，该工作负荷能力只是球状部分的剪切强度。因为对于工作负荷来说，可变形部分抗压强度的附加作用并不存在，因此，工作负荷能力将始终小于夹持负载能力。另一个考虑是可使用的安装工具类型。安装盲孔螺母的工具有两种基本类型自旋-拉拔(spin-pull)工具和自旋-自旋(spin-spin)工具。自旋-自旋工具通过转动相配的螺纹件在插入件的可伸缩区产生加压负载。自旋-自旋工具便宜又轻便，而且易于装配和使用，因此通常是优先选用的。由于它们可产生的镦锻力有限，一般不用它们来安装厚较壁的零件。自旋-拉拔工具使相配的螺纹件自旋到位，然后，在自旋之前以反方向施加轴向拉力从螺母中取出螺纹件。自旋-拉拔工具结构比较复杂，因而比自旋-自旋工具更昂贵、更重。它们的安装也很困难，需要的维修也更多。故采用这两种常用安装工具中哪一种往往由形成薄板夹持球状部分所需要的镦锻负荷或镦锻力来决定。因此，希望可以提供一种具有最大工作负荷能力和镦锻负荷的盲孔螺母插入件，所述镦锻负荷可由一自旋-自旋型安装工具所限定的镦锻力来达成。盲孔螺母的一种性能是要求大的夹紧范围。即，将同一零件固定到各种厚度的薄板的能力。下文的术语“夹紧”指的是无螺纹部分的可变形部分中位于第一球状部分和插入件头部之间的薄板孔内的部分。在某些应用中，盲孔螺母安装后需要与薄板的入口侧齐平。这可能需要在薄板上钻孔以接纳螺母头部，从而使头部表面与薄板的前部齐平，然而，这不是所希望的，因为在薄板上钻孔需要额外的制造工序。为克服这一问题，有人设计了一种可提供齐平式固定的拉削型盲孔螺母，其中，该螺母以一带齿的锯齿状端部取代头部，这使该盲孔螺母在不需对薄板钻孔的情况下以非旋转关系固定在工件上。这样一种插入件在诸如授予McKay等人的US3,948,142中公开。为适应这种拉削式固定，螺母内部的孔腔接纳进入螺母本体内的可向内折叠变形的材料壁。然而，这种类型固定的其中一个问题是，插入件上没有设置正向结构来防止该插入件自薄板中脱离。若推出载荷和拉削载荷相等，将会导致螺母或插入件全部经薄板的钻孔而脱离。采用一种自紧式固定以齐平安装盲孔螺母已为本领域所公知。例如，授予Davis的美国专利3,215,026揭示了一种自紧式盲孔螺母。因为自紧式固定取决于变形金属薄板的冷变形，它需要的安装夹紧载荷比拉削固定大得多。因此，在已知的盲孔螺母材料和构造的剪切强度范围内，这种插入件限于相当软的金属薄板材料。尝试通过提高螺母本身材料的强度来增大螺母的剪切强度，以克服螺母相对安装板的后侧作适当的压扁，但这给予安装工具有限的作用力。再有，尝试在不提高材料强度的情况下从结构方面增大盲孔螺母的夹持载荷强度，例如授予Eklund的美国专利2,324,142，其中，盲铆钉的可压扁部分设置有第二加强球状部分。然而，如所公开的，为了满足在较硬金属板中使用铆接式固定所要求的，这种结构需要在无螺纹可压扁部分的外表面设有成对的凹槽，此外表面就不需提供必要的球状部分剪切强度。另一项公知技术是在盲孔螺母可变形部分的区域中，通过退火形成一弱区，沿可变形部分的长度方向上的硬度逐渐减低。当插入件受压时，在退火区形成一球状部分。例如，授予Kendall的美国专利4,826,372揭示了改变盲孔螺母冶金技术制作球状部分的方法。尽管本领域作了各种努力和尝试，但仍未能生产这样一种盲孔螺母，即它可安装成与薄板的进入侧齐平，而且它可通过一自旋-自旋工具进行安装并提供宽的夹持范围。因此，本领域希望可以提供一种以铆接齐平安装在较硬金属薄板的盲孔螺母。还希望提供一种可用自旋-自旋工具来安装并提供宽的夹持范围以将它安装入不同厚度的薄板的铆接式盲孔螺母。
技术实现思路
为满足上述的本领域需求，本专利技术设计了一种盲孔螺母。本专利技术的盲孔螺母具有相当薄的壁以及无螺纹的可变形部分加长从而可形成多个球状部分。通过在无螺纹的可变形部分区域把其他材料给予插入件内表面或外表面，可形成若干球状部分。另一种方法是，通过诸如选择性退火的热处理可以在可变形区域的材料中形成选择性硬化的凸环。由于壁的厚度相当薄，本专利技术的插入件可用自旋-自旋工具来安装并提供宽的夹持范围。当安装本专利技术插入件时，将会形成两个球状部分。按照设计，与板接触的第一球状部分和邻接螺纹端区形成的第二支承球状部分的直径比总是相同或者要大。由于形成了两个球状部分，球状部分的剪切强度将是壁厚度的四倍，而不是只形成一个球状部分时，球状部分的剪切强度是壁厚度的两倍。通过控制形成本专利技术特征的多个球状部分的轴向位置，从而可控制形成多个球状部分的顺序。在很多设计当中，邻接薄板的球状部分会最先形成。在一实施例中，通过增大外径和安装孔之间的间隙来减小薄板安装孔内的零件的抗压强度。当邻接薄板的球状部分形成时，该间隙导致该区弯曲。最初弯曲的出现促使在头部嵌入时额外弯曲。在另一实施例中，通过选择性硬化或选择性退火来改变插入件的局部所选区的金属性能，可使插入件有形成多个球状部分的能力。另一种情况中，可在零件外径上加设一加强肋以形成一强度增大的局部区域，在该区域两侧上形成多个球状部分，这将在本文中作进一步描述。更具体地说，本专利技术包括一带螺纹的盲孔插入件，其具有一带轴向通孔的无螺纹部分，该无螺纹部分的一端为头部，另一端为通孔的螺纹区，无螺纹部分的外表面和通孔之间具有一分界线。无螺纹的可变形部分为一直径缩减的区域并轴向地位于无螺纹部分的外表面。与无螺纹部分形成一体的加强凸环大致上位于直径缩减的区域中间，并且在该处的壁厚较厚，当插入件被夹在薄板中受压时，可在该凸环两侧上形成凸出部分。该插入件还包括一与头部的底面邻接的凸缘。该凸缘的外径比无螺纹部分的直径大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带螺纹的盲孔插入件，其特征在于：所述插入件包括：一具有一轴向通孔的无螺纹部分，其一端为头部，另一端为所述通孔的螺纹区，所述无螺纹部分的壁位于其外表面和所述通孔之间；一所述无螺纹部分的可变形部分，该可变形部分是沿所述无螺纹 部分的所述外表面轴向设置的直径缩减区域；以及一加强凸环，它与所述无螺纹部分形成一体并自该无螺纹部分径向延伸，所述加强凸环大致轴向设置在所述可变形部分的中间，其中，除了大致上是较大的所述凸环区域之外，所述可变形部分区域中的所述壁厚小于 其他区域的所述壁厚。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德S迪斯，
申请(专利权)人：PEM管理股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]