专利名称：用于附接金属板的金属u形钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将金属板附接到一起的金属U形钉，更具体地涉及一种具有 金属刺穿尖端的U形钉，所述金属刺穿尖端位于U形钉的钉脚的端部，从而有助于将所述钉 脚刺入金属板内并使所述钉脚展开以便将金属板附接到一起。
背景技术：
众所周知的是使U形钉穿过一对板材以便将两块板材附接到一起。举例来说，通 常使用U形钉将数张纸附接到一起。在制造业中，众所周知的是使用U形钉将第一块和第 二块金属板材附接到一起。典型的U形钉采用一定长度的金属丝制成，并且具有彼此分开 的钉脚，钉脚被驱动穿过一块板，然后穿过另一块板。钉脚可以在端部具有特殊结构，从而 使刺穿和附接操作变得容易。然而，仍然期望对这类U形钉的设计做出进一步改进，尤其是 用于将钢板材料和铝板材料附接到一起的U形钉。
发明内容
一种用于将第一和第二金属板附接到一起的U形钉，该U形钉由一定长度的圆形 金属丝制成，该圆形金属丝在两端弯曲以形成彼此分隔开的悬垂金属钉脚。每个钉脚在其 端部都具有一个金属刺穿尖端，该金属刺穿尖端适于完全刺穿第一板，并且至少部分刺穿 第二板，并且适于在刺穿期间使钉脚进一步伸展到展开位置，在展开位置所述钉脚被锚固 在金属板内，从而将金属板附接到一起。所述金属刺穿尖端每个都具有位于钉脚外侧的外 侧斜面、位于钉脚内侧的内侧斜面、以及介于内侧斜面和外侧斜面之间的平端面。通过下文提供的详细描述，本发明进一步的应用领域将变得显而易见。应该理解 的是，尽管阐述了本发明的示例性实施方式，但是该详细描述和具体示例只是为了说明的 目的，而并非用于限制本发明的范围。
通过详细描述和附图，将会更全面地理解本发明，其中图1为示出了根据本发明的U形钉的正视图，该U形钉悬在空中，用于刺穿一对叠 置的金属板；图2是与图1类似的视图，但其中所示U形钉已经穿过金属板而将其附接到一起；图3为图1的局部放大视图，图中示出了 U形钉的一个钉脚的金属刺穿尖端；图4为沿图3的箭头4-4方向截取的视图，示出了图3中的金属刺穿尖端的底部； 以及图5是与图2类似的视图，但其中所示U形钉的钉脚比图1和图2所示U形钉的 钉脚长。
具体实施例方式下文对一些示例性实施方式的描述本质上仅是示例性的，而并非用于对本发明、 其应用或使用进行限定。参阅图1，一对金属板堆叠在一起，包括顶板10和底板12。金属板10和12的材 料可以是钢、铝、镁或其任意合金。金属板可以经过电镀，或具有其它表面涂层。如果需要， 可以在板10和12之间置入一层粘合剂或密封物。根据图1所示，U形钉14被设置用于将板10和12附接到一起。U形钉14由一定 长度的圆形金属丝制成，并且包括中央带部16、在左手边向下弯曲的钉脚18和向下弯曲的 钉脚20。钉脚18和20分隔开中央带16的长度。钉脚18和20大致彼此平行。钉脚18在 其端部具有金属刺穿尖端22，而钉脚20在其端部具有金属刺穿尖端24。U形钉金属丝的材 料可以是SAE 1065钢，通过冷轧和热处理成为高强度弹簧钢，洛氏硬度达到C40-50。参阅图2，可以看到U形钉14已经被挤入顶部金属板10，使得钉脚18和20已经 完全刺穿了顶部金属板10，并有一部分进入了下部金属板12。在刺穿操作中，钉脚18和20 已经被彼此展开。借助钉脚18和20与金属板10和12之间的摩擦力，同时由于钉脚18和 20的展开位置所导致的机械干涉的作用，U形钉14被保持在适当的位置。因此，在U形钉 的钉脚18和20嵌入金属板10和12内的情况下，U形钉的存在将如图2所示用于将板10 和12附接到一起。参阅图3，可以看到钉脚18的金属刺穿尖端22具有特殊的形状和尺寸，从而提供 U形钉14在金属板10和12内的最佳插入以及钉脚18和20在金属板10和12内的最佳保 持。特别地，制作U形钉14所用的金属丝为圆形，直径在0.25mm到2. Omm的范围内。金属 刺穿尖端22具有平端面30、内侧斜面32和外侧斜面34。内侧斜面32与平端面30的平面 之间测得的角度“X”在45-75度的范围内。外侧斜面34与平端面30的平面之间测得的角 度“y”在60-90度的范围内。从图3和图4可以看出，内侧斜面32与平端面30的相交形 成图4中的38所示的弦。该弦38的位置距钉脚18的内表面的距离为“al”。“al”的尺寸 范围在金属丝直径“d”的0. 15倍到0. 5倍之间。从图3和图4可以看出，外侧斜面34与 平端面30的相交形成图4中的40所示的弦。该弦40的位置距钉脚18的内表面的距离为 “a2”。“a2”的尺寸范围在金属丝直径“d”的0. 15倍到0.4倍之间。我们发现，按照上述尺寸制作的U形钉提供U形钉到金属板的最佳插入，并且使钉 脚以获得U形钉的最佳保持以及因此获得金属板的最佳附接的方式伸展。图5所示的U形钉42与图1至图4所示的U形钉相同，只是U形钉42的钉脚44 和46的长度超过顶部金属板50和下部金属板52的组合厚度。因此，根据图5所示，金属 刺穿尖端58和60已经完全穿透下部板52。上文对本发明的描述本质上仅仅是示例性的，因此其变型将落入本发明的范围 内。应当理解的是，U形钉的制作可能导致斜面和平端变为圆形，尽管如此，仍允许在本文 描述的尺寸范围内制作U形钉。另外，该U形钉不限于用来附接金属板，而是对聚合材料和 复合材料同样有效。
权利要求
一种用于将第一和第二金属板附接到一起的U形钉，包括一定长度的圆形金属丝，其直径在0.25mm到0.2mm的范围内，所述金属丝在端部弯曲以形成彼此分隔开的悬垂金属钉脚；所述钉脚中的每个在其端部具有金属刺穿尖端，所述金属刺穿尖端适于完全穿过第一板并至少部分穿过第二板，并且还适于在刺穿期间使所述钉脚进一步伸展到展开位置，在展开位置所述钉脚被锚固在在所述金属板内，从而将所述金属板附接到一起，所述金属刺穿尖端每个都具有位于钉脚外侧的外侧斜面、位于钉脚内侧的内侧斜面、以及介于所述内侧斜面和外侧斜面之间的平端面，并且其中；所述内侧斜面与所述平端面之间的夹角在45度到75度的范围内，所述外侧斜面与所述平端面之间的夹角在60度到90度的范围内，在所述平端面与所述内侧斜面的相交部形成的弦距离钉脚内侧表面的距离在所述金属丝直径的0.15倍到0.5倍的范围内，并且在所述平端面与所述外侧斜面的相交部形成的弦距离钉脚外侧表面的距离在所述金属丝直径的0.15倍到0.4倍的范围内。
2.如权利要求1所述的U形钉，其特征在于，所述钉脚的长度大于所述金属板中的顶部 板的厚度，并且小于所述金属板的组合厚度，使得所述钉脚的金属刺穿尖端将完全穿过第 一板，而只能部分穿入所述金属板中的下部板。
3.如权利要求1所述的U形钉，其特征在于，所述钉脚的长度大于所述金属板的组合厚 度，使得所述钉脚的金属刺穿尖端将完全穿过所述两块金属板。
全文摘要
一种用于将第一和第二金属板附接到一起的U形钉由一定长度的圆形金属丝制成，该圆形金属丝在端部弯曲以形成彼此分隔开的悬垂金属钉脚，每个钉脚在其端部都具有一个金属刺穿尖端，所述金属刺穿尖端适于完全穿过第一板，并且至少部分穿过第二板，并且还适于在刺穿期间使钉脚进一步伸展到展开位置，在展开位置所述钉脚被锚固在金属板内，从而将金属板附接到一起。所述金属刺穿尖端每个都具有位于钉脚外侧的外侧斜面、位于钉脚内侧的内侧斜面、以及介于内侧斜面和外侧斜面之间的平端面。
文档编号B25C5/06GK101952086SQ200880121477
公开日2011年1月19日 申请日期2008年12月12日 优先权日2007年12月20日
发明者J·D·菲克斯, L·张, P-C·王, S·王, W·刘, Y·刘 申请人:通用汽车环球科技运作公司;天津大学