自攻螺钉、用于制造该自攻螺钉的毛坯、方法和模以及用于连接薄工件的方法技术

本发明专利技术提供一种镦锻多凸角毛坯，由该毛坯制造自攻螺钉的方法并形成用于连接薄工件（１４０２、１４０４）的多凸角自攻螺钉（９０２），该自攻螺钉在锥形顶端和本体部分上呈现出令人满意的螺纹成型特性，且提高了头部附近的抗振松性。由该毛坯和方法所制得的成品螺钉在螺钉头部（４１０）和本体部分之间具有一个螺纹锥形根部（９０６），其横截面从位于头部（４１０）下侧附近区域的近似圆形变化成位于锥形根部（９０６）和螺钉本体相交区域内的最大非圆（或凸角形）横截面。该形状与螺纹牙形外径从本体部分通过锥形根部（９０６）仍基本上保持恒定以及多个螺旋圈（导程螺纹）形状一起通过使锚固材料在根部周围沿轴向向前和向后（１４０５）受到挤压而保证了螺钉（９０２）可牢牢地固定在薄锚固材料（１４０４）中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
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〕本专利技术涉及自攻螺钉，更具体地说，本专利技术涉及自攻螺钉、用于该自攻螺钉的毛坯和利用适当的滚压成型模制造自攻螺钉的方法。〔
技术介绍
〕众所周知，在采用普通自攻螺钉来装配薄金属板件时，由于需要将螺钉的拧紧力矩限制到一个相对较小的值会带来一些问题，因此在实际使用中，普通自攻螺钉的可靠性受到了限制。这种对拧紧力矩的限制需要在装配过程中使锚固脱扣并因此而使螺钉旋转的可能性最小。锚固材料是连接组件中最远离螺钉头部下侧的部分。脱扣和旋转将丧失装配紧固力并损坏装配组件。图1显示了自攻螺钉102的一个共同的缺点，螺钉102具有一个用于将薄金属板件104和106连接成一个连接组件的普通单头螺纹。螺钉具有普通的圆形横截面。当距离螺钉头部最远的螺钉锚固材料106(也称为“螺母部件”)的宽度108等于或小于螺钉的轴向节距110(这里通常称为“薄”工件)时，螺旋圈或螺纹的导向面112通常就会使锚固材料106发生偏转，从而材料就会进入到相邻螺旋圈、螺旋卷或螺纹之间的间隙中。这种锚固材料和组件不会产生最有效登陆舰紧固力。另外，螺纹啮合不充分。为了克服单头螺纹的这些缺陷，在连接薄工件时，近来人们采用具有形成于镦锻毛坯周围的多导程螺纹的圆形横截面螺钉。使用多导程螺纹可以更好地卡紧锚固材料，通过在锚固材料装配孔周边设置多个啮合位置，从而避免锚固材料陷入到螺纹之间。但是，在单独使用时，即使使用多导程螺纹也不是一个彻底的解决方案。图2示出了用于连接薄工件的具有单或多导程螺纹(圆形或非圆形横截面)的普通螺钉所依旧存在的缺点。典型的螺钉200具有尽可能接近螺钉头部206的下侧204的相同芯部直径202。这会降低装配的效率。由于会受到加工的限制，因此通常会在螺钉头部206的下侧204附近产生螺钉螺纹牙顶的不足，并因此而产生未曾提到和不可控的反螺纹锥度208。因此，靠近螺钉进入尖的螺纹牙顶的直径大于靠近头部的螺纹牙顶的直径。反螺纹锥度208的缺点是在装配组件的内和外啮合螺纹之间产生间隙210。该间隙210会减小连接结构的主要区域内的螺纹啮合，并导致装配组件在低于预期作用力矩的情况下遭到破坏。迄今，优选采用圆形横截面的螺钉(如上所述)。尽管采用非圆形横截面的螺钉会在螺纹成型方面取得一些优点，但一般来说采用非圆形横截面螺钉例如市场上可购买到的滚压成型的自攻螺钉、多凸角螺钉对于装配组件来说是有害的。这种非圆形横截面螺钉对连接到装配组件中时所作用的力矩缺乏必要的抵抗强度。因此，本专利技术的一个目的就是提供一种自攻螺钉和利用非圆横截面毛坯制造这种螺钉的方法，从而制造出具有优良的螺纹成型性能和所需的多导程螺纹的多凸角螺钉。尽管在连接组件的“连接紧固区”采用了非圆形横截面，但是，在材料在凸角之间发生松弛时，该螺钉应当呈现出良好的抗振松性。〔
技术实现思路
〕本专利技术提供一种镦锻多凸角毛坯，由该毛坯制造自攻螺钉的方法并形成用于连接薄工件的多凸角自攻螺钉，该自攻螺钉在锥形顶端和本体部分上呈现出令人满意的螺纹成型特性，且提高了头部附近的抗振松性，从而克服了现有技术中所存在的缺陷。由该毛坯和方法所制得的成品螺钉在螺钉头部和本体部分之间具有一个螺纹锥形根部，其横截面从位于头部下侧附近区域的近似圆形变化成位于锥形根部和螺钉本体相交区域内的最大非圆(或凸角形)横截面。该形状与螺纹牙形外径从本体部分通过锥形根部仍基本上保持恒定以及多个螺旋圈(导程螺纹)形状一起通过使锚固材料在根部周围沿轴向向前和向后受到挤压而保证了螺钉可牢牢地固定在薄锚固材料中。在一个实施例中，通过将一个大致为圆形或凸角形横截面的线材或杆材打击到镦锻模的模腔中来形成镦锻毛坯。当线材或杆材进入镦锻腔中时，就会塑性变形成所需的成品毛坯，该成品毛坯具有四个部分-头部、锥形进入部分、本体部分和锥形部分。模腔具有适当的横截面，从而使成品毛坯的本体部分和锥形进入尖部分具有多凸角横截面，而头部附近的锥形部分具有大致圆形的横截面。为了形成带螺纹的凸角螺钉，横向移动的滚压成型模与成品毛坯相啮合，成型模可作用足够的压力来使毛坯表面发生塑性变形。模保持相等的距离，当一个模相对于另一个模沿横向移动时，由于毛坯具有凸角形横截面，因此就使毛坯产生摆动式滚动。该滚压成型过程在锥形根部区域形成外径相对于本体部分基本保持恒定而内(根部)径(每个螺纹的牙根)朝头部连续向外呈锥形的螺纹形状。另外，通过这种方式，锥形根部在靠近本体部分位置处具有最大的非圆度，而在靠近头部下侧位置处具有近似圆形横截面。这种非圆度沿锥形根部发生变化是由于在头部附近的大直径区域中存在减小的成型压力而造成的。本专利技术的螺钉在头部附近具有一个新的锥形根部，其具有变化的横截面，从而在由螺钉连接的材料在凸角之间发生松弛时，可产生用于抵抗由振动或其它外力作用而引起松动的机械抵抗力。〔附图说明〕本专利技术前述的和其它的目的和优点可通过下面结合附图对本专利技术所作的详细描述中清楚地得出，其中图1是已进行了描述的用来显示采用普通单导程螺纹螺钉时锚固材料发生挠曲变形的局部侧视截面图2是已进行了描述的用来显示沿螺钉的整个长度上具有相同的螺纹牙根底径时由于受到加工的限制而产生反螺纹锥度的局部侧视截面图；图3是具有典型的锥形根部以便提高在薄材料中的抗振性和紧固力的自攻螺钉的侧视图；图4是显示本专利技术实施例的镦锻毛坯成型过程的局部侧视图；图5是通过图4所示的毛坯成型过程而形成的镦锻毛坯的侧视图；图6是图5中的镦锻毛坯的锥顶点部分沿6-6的横截面图；图7是图5中的镦锻毛坯的本体部分沿7-7的横截面图；图8是图5中的镦锻毛坯的锥形部分沿8-8的横截面图；图9是图5的镦锻毛坯通过与本专利技术实施例的螺纹成型模啮合而最终形成的螺钉的局部侧视截面图；图10是在滚压路径的不同位置处大致在图9的11-11附近沿本体部分剖视的位于成型模中的镦锻毛坯的横截面图；图11是通过滚压成型过程形成的螺钉的本体部分沿图9中11-11剖视的横截面图；图12是所形成的螺钉在本体部分附近位置的锥形根部处沿图9中12-12剖视的横截面图；图13是所形成的螺钉在头部附近位置的锥形根部处沿图9中13-13剖视的横截面图；图14是按照图9所示方式形成的用于连接一对薄板材的完整螺钉的局部侧视截面图；图15是沿图14中15-15剖视的由位于锚固材料中的螺钉所产生的应力图谱的横截面图。〔具体实施方式〕I.一般原理作为另一项
技术介绍
，图3示出了一种典型的螺钉300，其可避免由头部附近的反螺纹锥度所引起的一些缺陷，并因此而提高了紧固力和抗振松的能力。这种螺钉及其它相关的例子在Alan Pritchard共同拥有的且申请于同一天的题为“SELF-TAPPING SCREW AND METHODFOR JOINING THIN WORKPIECES”的美国专利申请09/952091中有相应的描述，这里作为参考特地对其进行引用。简要地说，螺钉300包括头部302、锥形根部304(沿本体朝头部302的方向径向向外倾斜)、中间本体部分306、锥形进入部分308和典型的进入尖310(例如自钻尖)。螺钉306的本体沿其外周面设有多个连续的螺旋圈、卷或螺纹312。螺钉的螺纹(螺旋圈)具有外径D。在一个实施例中，外径D的值是1.6-10mm。但是，该值以及这里给出的其它值仅仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连接薄工件且具有确定的中心线和头部的螺钉，其包括：一个本体部分，该本体部分确定了一个多凸角形横截面；一个锥形尖部分，其确定了一个多凸角形横截面；位于头部和本体部分之间的锥形根部，该锥形根部确定了一个变化的横截 面，该变化的横截面从头部附近的近似圆形横截面变化到凸角形本体部分附近的多凸角形横截面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰普里查德，丹尼斯O博耶尔，
申请(专利权)人：孔缔紧固件股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]