适用于塑性材料的螺纹紧固件制造技术

一种特别适用于塑料的外螺纹紧固件有高螺纹和低螺纹，在高螺纹的压力侧面内设置有凹槽。确定了尺寸关系以按比例缩放紧固件到通常接受的尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种螺纹紧固件，更具体地说，本专利技术涉及一种特别适用于松软材料如塑性材料的外螺紧固件。
技术介绍
目前，多种紧固件结构被用于松软材料如塑性材料的固定，并具有不同的成功。许多紧固件用于螺纹成形应用。固定材料体内有一个引导孔，当紧固件插入时，紧固件的螺纹剪切进引导孔壁内。对于要固定在那里的紧固件的设计，不同的材料呈现出不同的挑战。许多塑料制品具有一个特征，称为“塑性蠕变”，导致长久固定材料十分困难。所谓塑性蠕变，是指随着时间的过去，塑性材料内部发生的尺寸变化。它也指冷变形，蠕变速率或冷变形经常随着温度的升高而加快。塑性蠕变导致的后果是，随着时间的过去，由固定在塑性材料内的螺纹紧固件形成的结合处将变松。以前，在紧固件的设计中，曾经试图采用各种途径来补偿塑性蠕变引起的效应，并取得了不同的成功。传统螺杆螺纹可以视为圆柱形斜面。当螺杆往下压紧时，被螺杆推开的材料被迫沿着斜面后缩，并反推着螺杆头。到最后压紧时，材料被压缩，螺杆本身被伸展，紧固载荷就产生了。当材料随着时间的过去而回缩，诸如塑性蠕变中所发生的，材料就会有一个自然的沿着螺杆螺纹斜面的滑动趋势。随着紧固载荷的消失，紧固接合处就会变松。当塑性材料承受振动时，作固定用的螺纹紧固件也会遇到一些困难。振动会导致材料在螺杆螺纹的斜面上自然地沿着变松的方向移动。由此可见，保持塑性材料内的螺纹紧固件规定的紧固力矩是比较困难的。由于塑性材料的特性和结构，紧固件驱动进入材料内部相对比较容易。然而，如果“驱动—脱出窗口”(drive-strip window)太小，就会产生另一个问题。驱动-脱出窗口是指在紧固材料产生脱出之前，驱动螺杆进入材料里所需的力矩和材料里的紧固螺杆所能承受的最大力矩之差。特别是当动力驱动器用于驱动紧固件进入材料里时，较大的驱动-脱出窗口有助于防止无意中的脱出。所提供的螺杆在直径和长度上有不同的规格。常见的是不同特定直径具有通用螺纹齿距的螺杆。然而，这样就会出现某一尺寸的螺杆可能在塑性材料中工作得相当好，而有相同通用螺纹设计，尺寸大一点或小一点的螺杆就不能正常工作的现象。因此，设计尺寸不同却在类似材质都能正常工作的螺杆是比较困难的。所需要的技术是一种适用于塑性材料及其它松软材料的螺纹紧固器，它能在发生塑性蠕变或振动的情况下，仍然能轻松驱动进入材料里并产生带有改良保持力的牢固接合。更需要提供一种依比例设计，带有多种螺杆尺寸，能够持续提供改良性能的螺纹设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高、低交替结构的双间距螺纹，能使材料位移量最小的杆状螺纹紧固件，由此可以减少内部应力，增加拔出所需的拉力载荷。至少在一些工作于塑性蠕变的螺纹上的压力侧面特征对于松软材料固定中的紧固件，提供来增加保持力，最小化的松动。不同尺寸的螺杆中一致的螺纹高度和间距的特殊关系能够在塑性材料中获得改良的性能。本专利技术的一个特征是，提供了一种带有头端和末端杆体的外螺纹紧固件。第一道螺纹缠绕着杆体，沿着杆体从末端上升到头端。第二道螺纹缠绕着杆体，沿着杆体从末端上升到头端。第一道螺纹面对着末端有一个驱动侧面，面对着头端有一个压力侧面。压力侧面上有一系列的凹槽。本专利技术的另一个特征是，提供了一个适用于带有引导孔的塑性工件的螺杆组合，引导孔在工件内有引导孔壁。螺杆有一个一定直径的杆体。杆体上的高螺纹确定了螺杆的第一外径，杆体上有一个高螺纹压力侧面和一个高螺纹驱动侧面，两个侧面形成的夹角从35°到60°。螺杆杆体上还有一个低螺纹，确定了螺纹的第二外径，它小于第一外径。低螺纹上有一个低位压力侧面和低位驱动侧面，二者构成的夹角从30°到120°。高螺纹和低螺纹有一个一定宽度的大体平的螺纹齿顶。杆体上高螺纹和低螺纹间隔着一个螺槽平面的距离。组件满足关系A2≤A1，其中A1为确定在包含螺杆中轴线的平面上高螺纹的大体为梯形的第一区域。第一梯形区域大体是嵌入在固定材料中的高螺纹的面积的一半。A2为确定在高螺纹和低螺纹之间从螺槽平面到引导孔壁的平面上的高螺纹和低螺纹之间的第二大体为梯形的区域。本专利技术的另一个特征是，提供了一种带有头端和末端杆体的外螺纹紧固件，末端确定了紧固件的引导端。高螺纹成螺旋状缠绕杆体，面对着末端有一个驱动侧面，面对着头端有一个压力侧面。高螺纹侧面确定的高螺纹夹角大约在35°和60°之间。低螺纹成螺旋状缠绕着杆体，面对着末端有一个低螺纹驱动侧面，面对着头端有一个低螺纹压力侧面。低螺纹侧面确定的低螺纹夹角大约在30°到120°之间。高和低螺纹有平的螺纹齿顶，宽度大约在0.002和0.010英寸之间。杆体上的高螺纹和低螺纹由一个螺槽平面隔开，螺槽平面的宽度大约在0.003和0.020英寸之间。高螺纹压力侧面上有一系列的凹槽。本专利技术的一个优点是，提供了一种用于塑性材料的螺纹紧固件，它能够降低内部应力，增加紧固件的拔出载荷。本专利技术的另一个优点是，提供了一种驱动容易、夹钳牢固，适用于塑性材料和其它松软材料固定的螺纹紧固件。本专利技术的另一个优点是，提供了一种适用于塑性材料固定、能够抵抗由于振动或塑性蠕变引起的松动。本专利技术的另一个优点是，提供了一种在塑料中有能够提供改良性能的能够根据应用按比例有不同螺杆尺寸的螺杆螺纹设计。通过查看后面的详细描述、权利要求和附图(附图中相同的数字用来表示相同的零件)，本领域的技术人员将会更加清楚本专利技术的其它特征和优点。附图说明图1为本专利技术的螺纹紧固件的正视图。图2为图1所示的螺纹紧固件在固定材料引导孔中的放大分解剖视图。图3为类似图2的放大分解剖视图，但说明的是位于引导孔不同部位的紧固件的不同部分。图4为类似图2、图3的放大分解剖视图，但说明的是位于引导孔另一部位的紧固件的另一部分。图5为螺纹紧固件一部分的放大分解剖视图，说明紧固件高螺纹压力侧面的细节，沿着螺纹长度方向所作的剖面。图6为类似图2的放大分解剖视图，说明压力侧面细节。在详细介绍本专利技术的具体实施方式之前，应该清楚的是，本专利技术的应用不仅仅局限于下面的描述或附图说明所提出的组件构造和布置细节。本专利技术可以有其它实施方案并可以以不同的方式付诸实施。同样可以理解，这里用到的措词和术语是为了达到描述的目的，而不应该视为限制。这里提到的“包括”，“包含”和其它类似词语意味着包容其后所列的项目和它们的等同物，以及另外的项目和它们的等同物。具体实施例方式参照附图，特别是图1，显示的是依照本专利技术的螺纹紧固件10。紧固件10包括杆体14上的头部12，杆体14上有高螺纹16和低螺纹18。高螺纹16和低螺纹18沿着杆体14以交替螺旋状样式从杆体14的末端20伸展到与头部12相邻的头端22。螺纹紧固件10可以用多种材料制成，采用冷成形处理的金属制成更为有利。按照紧固件10的应用和使用要求，紧固件10可以具有不同的尺寸和长度。本专利技术能够方便地应用不同尺寸的紧固件10，这一点会随后进行解释。如附图中所示，高螺纹16和低螺纹18从末端20延伸到头部12。然而，在本专利技术的一些应用和使用中，可能一者或两者小于杆体14的全尺寸。例如，螺纹16和18可能从末端20向内开始，离头部12还有一段间距终止，这样在杆体14末端20的附近或头部12的附近或邻近这两处有一段无螺纹部分。头部12可以具有多种结构，适合通过工具或器械来御接和驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外螺纹紧固件，包括：具有一个头端和一个末端的杆体，所述的末端确定了所述紧固件的引导端；第一螺纹呈螺旋状缠绕着所述的杆体，在所述的杆体上从所述的末端上升到所述的头端；第二螺纹呈螺旋状缠绕着所述的杆体，在所述的杆体上 从所述的末端上升到所述的头端；所述的第一螺纹面对着所述的末端有一个驱动侧面，面对着头端有一个压力侧面；一系列凹槽形成在所述的压力侧面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思R利维，弗兰克W贝克特尔，
申请(专利权)人：伊利诺斯器械工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]