专利名称：系紧螺钉的制造程序的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种型式的系紧螺钉，该型式的系紧螺钉通常是可被使用而使一个第一面板附接至一个第二面板、框架或其他的表面之上，其中，是可理想地将该夹固器保持在该第一面板上的适切位置，而不需要五金零件的放松物件。该系紧螺钉是被装设于该第一面板之上，以致于即使当该螺钉的螺纹完全地从该第二面板(其中该第一面板是被附接至该第二面板之上)之中所形成的一螺孔之中松脱时，该螺钉仍能保持附接至该第一面板之上。
本发明是指向一种用以制造此等型式系紧螺钉的新颖及改良的程序，其中该系紧螺钉是具有一旋钮、一螺钉、以及一套环。该系紧螺钉是可藉由该套环而被系紧于一面板之上，并且当该螺钉被螺入一第二面板之中时，该旋钮是可伸缩地于该套环之上缩回。一弹簧是可被使用，其中当该系紧螺钉并未被附接至该第二面板之上时，该弹簧是可将该旋钮以及一体形成的螺钉迫紧至该弹簧完全的缩回位置之上，藉此可将该螺钉的螺纹从该较低的面板的区域之中撤回。
本发明是被指向一种制造此等系紧螺钉的程序，其中该系紧螺钉中的旋钮、螺钉、以及套环等三个主要组件，其每一者是可藉由冷加工的方式而被制造。
在一种典型的冷加工程序之中，一坯料或钢坯是被放置于一固体模具之中，其中该模具是具有是相应于欲形成物件的形状以及大小。然后，作用力是可纵向地被施加于该坯料之上，而导致该金属能够流动并使其形状能够符合该模具凹腔的形状．然后，藉由将该物件轴向地从该模具凹腔之中推出，而使得该物件能够从该模具凹腔之中移开。数个连续的模具是可被使用，用以增量地使该材料移动到该最终的理想的形状之上。
某些铝合金以及某些不锈钢合金是有助于冷加工。在本发明之中，该旋钮较好是为藉由铝合金所制成，该套环是根据该与该螺钉一起被使用的面板夹固机构而藉由铝合金、碳、或不锈钢所制成，并且该螺钉本身是为藉由不锈钢所制成。
当大量制造时，组件的冷加工是能够提供优于其他型式金属品种制造(例如是机械加工)的实质优点。虽然相关于设立一冷加工制造程序的初始成本是可能很高，其中此等成本是包括与工程以及设计障碍相关的可观费用，然而当需要足够高的数量的系紧螺钉时，具有实质成本节省的大幅的时间节省是能够达成。由于在冷加工此等型式的可伸缩系紧螺钉中所有主要组件上的困难度，该系紧螺钉的旋钮与套环的冷加工到目前为止尚无法达成。本发明是可提供一程序而能够克服这些困难度。
本发明是有关于一种用于制造一种低型面、可伸缩型式的系紧螺钉的程序，其中，一个第一面板或其他的薄平面是可被装设抵靠于例如是一个第二面板或框架的另一表面上。用于制造根据本发明的一种系紧螺钉的程序是包括有制造用于一个系紧螺钉的旋钮和套环，其中该旋钮是一体形成地被附接至该螺钉之上，该套环是具有该套环附接至一面板上的机构。制造该旋钮的方法是包括有以下的步骤提供一可用于该旋钮的铝合金基底金属，使用至少一种压合操作并藉由冷加工的方式而使该基底材料压入一概略为圆柱状杯形物件之中，该杯形物件是具有一概略为圆柱形的侧壁，将任何位于该圆柱状杯形物件的周界之外的基底材料移除，以及在该杯形物件的底部之中形成一穿孔，该穿孔是与该杯形物件的中空圆柱壁共轴，用以形成了该旋钮。制造该套环的方法是包括有以下的步骤提供一种用于该套环的金属基底材料，使用至少一压合操作并藉由冷加工的方式而使该金属基底材料压入一圆柱形物件之中，该圆柱形物件是具有一圆柱形侧壁，该圆柱形侧壁是具有一外表面，将一面板附接机构藉由冷加工形成于该套环的一端部之上，以及将任何位于该圆柱形物件的周界之外的基底材料移除，用以形成了该套环。
因此，本发明之一目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该制造程序是可提供一种改良的系紧螺钉，而该系紧螺钉则是藉由冷加工的方法制造。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该制造程序是可在一低单位成本以及高数量之下被完成。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该系紧螺钉是使用降低的组件制造时间。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该系紧螺钉是使用降低的组合时间。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该系紧螺钉是可经由减少单位原料的使用率而被生产。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该系紧螺钉是可经由加速生产量而被生产。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该系紧螺钉是可根据一种较习知的系紧螺钉为大的需求而被生产。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中该制造程序是可提供减少运输时间。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，该制造程序是可生产一种系紧螺钉，此等系紧螺钉的成本是较现有相似型式的系紧螺钉的成本为低，但是大致上是以相同的方式作动，或以一种优于此等习知的系紧螺钉的方式作动。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中举例而言，该系紧螺钉的制造速度是大约为该等习知的系紧螺钉的制造速度的十倍。
本发明的一更进一步的目的是可提供一种用以制造一系紧螺钉的程序，其中在该系紧螺钉本身的组合过程之中以及在该系紧螺钉的使用过程之中，该系紧螺钉是可提供金属的较少的剥落。
本发明的其他的目的和优点将可藉由以下的详细说明并配合随后所附的附图而变得更加明显。
图1是为一个实施本发明的系紧螺钉的侧视图，其中该旋钮是位于展开位置上。
图2是为图1中所示的系紧螺钉在沿着图1的线段2-2所截的剖面图。
图3是图2中所示的系紧螺钉的剖面图，其中该旋钮是位于压缩位置上，并使得该螺钉是位于一完全展开的位置上。
图4是为一个被使用于图1所示系紧螺钉之中的螺钉的一立体外观图。
图5是为图1中所示的系紧螺钉在沿着图2的线段5-5所截的剖面图。
图6a是为图1中所示的系紧螺钉的一顶视图，图中是显示出一菲氏(Phillips)螺丝起子凹槽。
图6b是为图1中所示的系紧螺钉的一顶视图，图中是显示出一具有槽口的螺丝起子凹槽。
图6c是为图1中所示的系紧螺钉的一顶视图，图中是显示出一六角起子凹槽。
图7a是为图1中所示的系紧螺钉的另一实施例的顶视图，其中该系紧螺钉是具有一光滑旋钮以及菲氏螺丝起子凹槽。
图7b是为图1中所示的系紧螺钉的另一实施例的顶视图，其中该系紧螺钉是具有一光滑旋钮以及一具有槽口的螺丝起子凹槽。
图7c是为图1中所示的系紧螺钉的另一实施例的顶视图，其中该系紧螺钉是具有一光滑旋钮以及一六角起子凹槽。
图8是为一个使用于习知系紧螺钉的旋钮的局部去除侧视图，其是为在该旋钮与一套环，弹簧以及螺钉组合之前。
图9是为一个使用于图1系紧螺钉的旋钮的局部去除侧视图，其是为在该旋钮与该套环，弹簧以及螺钉组合之前。
图10是为一个使用于图1系紧螺钉的旋钮/螺钉组合的局部去除侧视图，而该螺钉的选择附加切面是可在该旋钮与该螺钉的组合期间作为一旋钮/螺钉定位机构。
图11是为如图10中所示旋钮/螺钉组合的局部去除侧视图，其中该旋钮/螺钉组合是已经组合完成。
图12是为实施本发明系紧螺钉的另一实施例的侧视图，其中该旋钮是位于展开位置上。
图13是为一个被使用于图12中所示的系紧螺钉之中的螺钉的一交换实施例的一立体外观图。
图14是为一个用于形成一压入型式系紧螺钉的连续模具的示意侧视图。
图15是为一个用以形成一种向内扩张型式的系紧螺钉套环的冷加工模具进行的示意侧视图。
图16是为一个用以形成一系紧螺钉旋钮的冷加工模具进行的示意侧视图。
图17是为一种向内扩张的型式的系紧螺钉的部分断开的一侧视图。
(10)系紧螺钉 (100)旋钮(102)环形表面 (110)系紧螺钉(150)坯料 (160)理想容许度(172)基底材料 (174)压花(176)穿孔(20)螺钉 (20’)系紧螺钉(21)增加轴杆厚度的选择区域(22)螺纹轴(23)环形凸缘(24)螺钉头(25)外部周界
(26)突出部 (26’)突出部(27)具有凹槽的槽口(27’)菲氏凹槽 (27”)套筒凹槽(29)选择切面(30)旋钮(30’)旋钮(31)顶部环形表面(32)本体(33)增加厚度的区域(33’)增加厚度的区域(34)外周界表面 (35)第一环形凸缘(36)压花(38)内表面(39)材料(40)弹簧或迫紧机构(50)套环(52)面板附接机构(54)螺钉系紧机构(56)第二环形凸缘(57)环形表面(60)第一面板(62)第二面板冷加工概述概略而言，铝以及某些钢合金是可容易地被设置成能够适用于一种冷加工程序。在本发明之中，该旋钮并且可能的该套圈较佳地是为藉由一铝合金所制成。虽然具有较小强度以及更大延展性的铝，包括1100和3003的铝合金，其典型地是为最容易挤制者，然而本申请典型地是需要增大的机械特性，以致于一可热处理的等级是可较佳地被使用。因为此一形式等级的铝合金经常更容易破裂，或具有相同的缺点以及瑕疵，因此在选择适合的基底材料以及挤压坯料的形式时必需特别地注意。
任何形式的压锻机将可被使用，例如是一机械式或液压式压锻机将可被使用，只要该压锻机能够提供足够的作用力以及足够的行程来形成该等组成元件的话皆可。所有熟悉于压锻机的冷加工制造程序的技术的人士将能够轻易地选择一种适用于此一程序的适当的压锻机。
系紧螺钉现在详细地参考所有的附图，其中，在所有附图之中，相同的标号是代表相同的元件，在图1、2和图3之中是显示出一种根据本发明较佳实施例所制造压入形式的伸缩式系紧螺钉10。所显示出的装置大体上是包括一个具有一螺纹轴22以及一螺钉头24的螺钉20、一概略成圆柱形的薄壁中空旋钮30、一弹簧或其他的迫紧机构40、一个具有面板附接机构52而概略成圆柱形的中空套环50、以及一螺钉系紧机构54。在图1、2和图3之中所显示出文中所说明的装置是被安装于一第一面板60之中。在图3之中所显示出该系紧螺钉10是被安装于第一面板60之中，并且是被螺入第二面板62之中。
概略成圆柱形、部分中空的旋钮30是具有一中空圆柱本体32，该中空圆柱本体32较好在接近旋钮30的上半端以及该螺钉20的螺钉头24所座落的一顶部环形表面31处是具有一增加厚度的区域33。如图4之中所示，该螺钉20于螺钉头24的下半端的四周是具有一环形凸缘23，而复数个突出部26则是一体形成于该螺钉头24的四周的环形凸缘23的一外周界25上。该等突出部26是将一种压紧配合作用提供予该旋钮30内表面上的增加厚度的区域33，藉此，在该旋钮30之中的材料(该材料较佳地是藉由一相对于该螺钉头24为一软质的材料所制成，其中该软质材料例如是铝)是可藉由该螺钉20的该等突出部26而被移动，其中该螺钉是藉由一相对硬质的材料所制成，例如是不锈钢材料。藉此，该螺钉20是可紧固地被固设于旋钮30之上。
此外，更进一步的结构是可选择性地被装设，用以如同在图10和图11中所示而更进一步将该旋钮30固设于螺钉头24之上。一选择切面29是位于该螺钉20的环形凸缘23的下表面之上。一0.025英寸而大约为四十五度的是已经被发现能够适用于大部分的螺钉的大小。图10之中是显示出在该螺钉20的压入过程之中在该螺钉20已经完全地被压入旋钮30中之前的一旋钮/螺钉总成。值得注意的是，以上所描述的该等突出部26并未被显示于图10和图11之中。该等突出部26是可被使用或可不被使用。当该螺钉头24沿着图10和图11之中箭头(A)所示的方向而更进一步地被压入旋钮30的内表面之中时，材料是从该旋钮30的增加厚度的区域33的下半端处流入该切面29的区域之中，以致于该材料39的环形圆环是可将螺钉头24保持于旋钮30之上。该增加厚度的区域33，亦即该旋钮30的顶部环形表面31或盖体部分与该旋钮30增加厚度区域33的底部之间的距离(如图10中所示的距离B)，其在轴向大小上是稍微较该螺钉头24四周环形凸缘23的整体厚度为长，以致于当该螺钉头24沿着箭头(A)所示的方向被压入旋钮30中时，该旋钮材料是可流入该切面29的区域之中，并可于随后确实地被停止。
本发明的系紧螺钉10的构造是适用于某些制造技术，其中该等制造技术在先前并不适用于此一普通形式的系紧螺钉10。先前的系紧螺钉在该旋钮的内部之中是具有更复杂的旋钮形状，并且是藉由一更紧硬的材料所制成。举例而言，如图8中所示在制造过程期间于组装前的一习知旋钮100，一环形表面102是被使用，其中该环形表面102是可将一螺钉保持在适切位置(并未显示)。该螺钉是可被压入旋钮100中的适切位置，并且是可藉由一个在该螺钉头下方的栓槽部分而被保持在适切位置。此一装置是更详细地被显示于美国第5,382,124号专利案的图1之中。在目前的系紧螺钉中并不需要该环形表面102，此是因为该螺钉20是被保持于该螺钉头24的周界处的适切位置。如图9中所示，本发明的旋钮30是具有一更简单的内部设计，其是使得该旋钮30能够藉由一冷加工制造技术来处理，而该冷加工制造技术将可针对一较软质的材料产生最佳的结果。习知旋钮100的环形表面102将不再被使用，此是因为本发明的螺钉20是可藉由该等突出部26而能够如图1至图5中所示地被保持在该螺钉头24或凸缘23外周界上的适切位置，并/或可被保持在如以上所描述以及如图10和图11中所示的切面29上的适切位置，而并非被保持于习知技术中螺纹轴的栓槽部分之上．因此，一较软的材料，较佳地是为一较软的铝，是可被使用，此是因为在习知的螺钉(例如美国第5,382,124号专利案的图1中所示)之中，在该螺钉20组装于该旋钮30上的过程中，对于该环形凸缘102而使用一软质材料将导致破裂。
此外，本发明的螺钉20优于习知系紧螺钉的重要结构优点是在于，该旋钮30中是具有环形凸缘23。在本发明的系紧螺钉10之中，当该螺钉20位于完全展开的位置上时，换言之，当该第一面板60如图3中所示地往下被螺入该第二面板62中时，该螺钉20的底部环形表面是直接与该套环50接触。该螺钉20的负载是可直接从螺钉20传递到套环50，并可传递到第一面板60之上，而并非如同大部分习知螺钉(举例而言，如美国第5,382,124号专利案的图8中所示)一样地直接从螺钉20传递到旋钮30，并传递到套环50，再传递到第一面板60。藉此在该螺钉20组装于旋钮30的过程中，并且在使用本发明系紧螺钉10的过程中，此是可消除该环形凸缘102的破裂。此外，在该螺钉20组装于旋钮30的过程中，该环形凸缘23是可提供一确实的止动作用。藉此将可相对于该系紧螺钉10的结构完整性而提供极为紧密的容许度以及可靠性。此外，所增加的表面积(其中该环形凸缘23是在该表面处抵靠于该套环50之上)是可提供增大的结构完整性，特别是在该系紧螺钉10安装于该第一面板60上的过程中。
该螺钉20在该螺旋轴22邻接于该螺钉头24或该环形凸缘23的区域中亦具有一增加轴杆厚度的选择区域21。此一增加轴杆厚度的选择区域21是提供了两个具有价值的功能。首先，该增加轴杆厚度的选择区域21是可简化该螺钉20的制造过程，此是因为从该螺旋轴22到该螺钉头24的外周界的直径上的增加是特别地难以制造，特别是假如该环形凸缘23被使用的话。其次，该增加轴杆厚度的选择区域21是能够用以增加材料的体积，其中，一菲氏(Phillips)螺丝起子凹槽(十字凹槽)(如图6a中所示)或一脱氏(Torx)凹槽(图中并未显示)是被使用。
先前该旋钮30的旋钮/螺钉界面是可最佳地操作于该界面被机械加工之时，而非在该界面被冷加工之时。机械加工的成本是较冷加工(当产品被大量制造时)为高，所消耗的时间是较冷加工为多，并且是较冷加工(当大量制造时)昂贵，并且将产生相当巨量的浪费的原料。本发明是较佳地使用冷加工以制造该旋钮30，藉此将可使用一成本非常小的制造技术而能够制造大量的组件。
本发明的系紧螺钉10的其余的结构是较佳地说明如下。一驱动凹槽，例如是一具有凹槽的槽口27(如图2至图4，图6b以及图7b中所示)。其是一体形成于该螺钉20的螺钉头24之上，其中该具有凹槽的槽口27是能够与一具有槽口形式的螺丝起子一起使用。如图6a,6c,7a以及图7c中所示，另一个实施例是可包括有一个可与一菲氏螺丝起子一起使用的菲氏凹槽27’，一个可与一套筒扳手或其他任何的驱动凹槽(在习知技术中为人所熟知的驱动凹槽)一起使用的套筒凹槽27”。根据另一种选择地，轴向刻痕线或压花36是被设置于旋钮30的外周界表面34之上，以便能够只需要方便地藉由使用手指而不需要使用工具即可将该可伸缩式系紧螺钉10夹紧，或能够使得该等螺纹22能够在开始即可较易地与一第二面板62之中的一螺孔对齐。另一个实施例是可包括一压花图案、或其他的摩擦表面(图中并未显示)，或者是例如在图7a、7b和图7c中所示的光滑表面旋钮30’。
在图2和图3中将可看出，该旋钮30是被附接至套环50之上，然而，该旋钮30相对于该套环50的完全旋转移动，以及该旋钮30相对于该套环50的轴向移动一个有限的量(是相当于螺纹啮合长度)是可被提供。该有限的轴向移动是可藉由使得在该旋钮30上的第一环形凸缘35从该中空旋钮30的内表面38朝向该螺纹轴22而向内侧延伸，并结合一与该套环50一体形成的第二环形凸缘56，其是从该旋钮30的端部上的套环50或该套环50的第一端的本体之中向外侧延伸而能够被达成。该中空旋钮30的内侧表面38是具有大于该套环50的第二环形凸缘56外侧直径的直径，以致于该套环50的一部分是可在该旋钮30的中空圆柱本体32之中滑动。当该系紧螺钉10被啮合时，亦即当两面板60和62是藉由该系紧螺钉10而稳固地连接时，该套环50的上半端是可被插入该旋钮30的中空圆柱本体32之中。该第一环形凸缘35以及该第二环形凸缘56是可容许该套环50以及该旋钮30能够成为一个单一并且不可脱离的组合，同时，将可容许该旋钮30相对于该套环50的径向和轴向移动。在该系紧螺钉10的组合过程中，该旋钮30上的一圆柱形凸缘(如图9中所示)是可如图2和图3中所示地被滚动，以能够将该旋钮30系紧于套环50之上。
一弹簧40是被嵌入该套环50的下半端以及该螺钉20的螺钉头24之间。较佳的情况是，一朝向该套环50的轴向中心而向内侧突伸的环形表面57，其是座落于该套环50的下半端或第二端部之上，并邻接于该面板附接机构52。该环形表面57是可作用为该弹簧40的一个端部的终止点。该弹簧40的相对端部是可如图2和图3中所示地被终止于该螺钉头24的下端部之上。当该弹簧40如图3中所示地位于它被压缩最大的位置之上时，该旋钮30是位于它最低的位置之上，亦即该套环50的上半端是可与该螺钉头24的底侧接触。此处，该螺钉20是被插入该较低的面板之中而到达它的极限位置。当该弹簧40如图2中所示地位于它最不被压缩的位置之上时，该螺钉20是位于其被延伸至最远的位置之上，换言之，该旋钮30之上的第一环形凸缘35以及该套环50之上的第二环形凸缘56是可如以上所述地互相接触。
该面板附接机构52是可为在习知技术中为人所熟知的任何机构，举例而言，在本发明的附图之中所显示的压入方式、在美国第5,382,124号专利案之中所描绘的弹扣方式、向内张开的方式(如图17中所示)、螺合的方式，或在习知技术之中为人所熟知的其他类似方式。图17中是描绘一种向内张开的形式的系紧螺钉110，其中该套环50’是被扩口而能够定位于一面板之上，而能够将该内向张开的形式的系紧螺钉110固设于该面板之上。
该套环亦可较佳地为例如是用于一压入形式的系紧螺钉的冷加工钢，或者例如是使用一相同程序而用于一向内张开形式的系紧螺钉的冷加工铝。
我们已发现，用于铝冷加工程序的旋钮30的最佳材料是为6082铝合金，其中该6082铝合金是可适用于冷加工，但是并不能够非常适用于先前的加工旋钮。能够使用此较软的材料的能力将能够得到数项优点。首先，该材料是比较不会“剥落”，其中该材料的质点是可在该系紧螺钉10安装于一面板上的过程中或之后“剥落”。举例而言，假设该系紧螺钉10被使用于一面板之上，其中具有电子组件，并且该旋钮30或该套环50之中的金属的剥落物是与该等电子组件接触的话，潜在的问题将可能发生。
习知技术的系紧螺钉的金属的剥落是发生于该系紧螺钉的制造过程中以及将该系紧螺钉使用于数个区域之中。首先，在使用习知系紧螺钉(如图8中所示的旋钮)的过程中，剥落作用是发生于该螺钉与该旋钮/套环的界面之间的界面之上，此系因为该铝制旋钮与该钢制套环直接接触并具有摩擦作用。其次，在该等系紧螺钉的组合过程中，当该旋钮的下半部被弯曲而使该旋钮保持在适切位置时，由于加工所需的较硬材料，剥落作用将发生于该旋钮附接于套环之处。在习知技术的旋钮之中，剥落作用是发生于该旋钮的外表面上压花的制造过程中，并且是发生于该螺钉组合于该旋钮上的过程中。
利用新的旋钮材料的新颖设计系可将此等问题减至最小。由于该环形凸缘23所增加的宽度，新的旋钮/螺钉界面系容许该钢制螺钉20能够直接地接触该钢制或铝制套环之一较广的区域，从而消除该等习知紧螺钉将会产生剥落的铝/钢界面。该弯曲的旋钮/套环界面大致上并不会产生剥落，此是由于该较软材料的使用现在是能够合适地使用之故。所有的剥落现象可显著地减少，此系因为结合该较软的材料的新设计是能够适用于新的程序。
此外，假如习知旋钮设计是被使用于该旋钮/螺钉界面，并使得该较软的材料能够适用于该新的设计的话，该旋钮的严重的变形问题，特别是该习知旋钮100的凸缘102上所产生的严重变形问题将可能由于该软质材料的因素而发生。
本发明的系紧螺钉20’的另一实施例10’是被显示于图12和图13中。此处，该实施例之中并不具有如第一实施例中所示的环形凸缘23，例如是在图2和图4中所示的环形凸缘23。同样地，该实施例中是具有多个突出部26’，其中该等突出部26’是被压入而可定位于该旋钮30’的一具有增加厚度的区域33’之中。以上所述有关于该第一实施例中针对该附加的环形凸缘23的特殊的优点是被减少，然而，此一实施例是可因为复杂度的减少而能够较便宜地被制造。
对于如同在图1,2和图3中所示的一和种压入形式的系紧螺钉10而言，该套环50亦具有一种独一无二的构造，其中在该压入形式的面板系紧机构上并不包含一压花区域。先前是已经想到，该压花作用是为所需要，用以抵抗该套环50在该面板60之上的旋转移动。为了帮助该套环50的冷加工，此压花作用是已经被移除，而不致于在该面板系紧机构的握持动力上产生不利的影响。一平面是可提供足够的摩擦力，用以防止该套环50的旋转。
用以冷加工一系紧螺钉的程序一旦用以制造一系紧螺钉10的冷加工程序被建立之后，该冷加工程序是使得该系紧螺钉10能够极度快速地并且极为便宜地被制造。举例而言，在一单一压入制程上，每小时超过10,000个经过冷加工的旋钮30或超过20,000个套环是能够在一单一压入制程上被制造，藉此将可一次制造两个或是多个组件。藉由习知加工旋钮的方法，一部机器每小时只可能一次制造出800个组件。
更特别地，对应于该旋钮，废料的碎屑比率明显降低。针对一典型的加工旋钮，是具有大约75％的碎屑而大约25％的材料可被使用于该旋钮。针对一典型的冷加工旋钮，是具有大约只有10％的碎屑与大约90％的材料可被使用于该旋钮。此外，由于在冷加工制造程序的中非常紧密的容许度，因此该等被制造出的组件是比类似的加工组件更均匀。
虽然该用以制造许多种形式的螺钉的冷加工程序是为已知程序，然而并无人知道用以制造用于系紧螺钉的套环和旋钮的冷加工程序是已经被尝试或被完成。用以冷加工该旋钮和套环的程序步骤是描述如下。
旋钮的冷加工用于冷加工的坯料的铝原料典型地是可藉由冲切平板，将棒材锯开或加工棒材而得到，或可藉由铸造而得到。经过滚压的铝合金板是为一可用于冷加工的具有典型的型式的毛坯原料。为了能够得到现有的程序的最佳的操作效率，我们已经发现将可较佳地使用冲压坯料，而非使用经过挤压的金属线或经由棒材加工而成的坯料。该插头是可较佳地藉由一精密冲切型式的程序制造而成，此是因为该插头系能够产生具有非常紧密的容许度并且不具有剪力作用或破裂边缘的坯料。重要的是，该插头是为完全均匀。举例而言，该等坯料的铸造将不太可能提供完全的均匀度。
图16中是描绘出该等用以冷加工该系紧螺钉的旋钮的步骤。假如该坯料150(图16中的步骤A)并未具有理想的原始形状，首先，该坯料150是可被压入该原始形状之中，而落入该等理想的容许度160之中(图16中的步骤B)。用以形成一原始杯形物件的压制操作是可被作动(图16中的步骤C)，并具有数个连续步骤是可被使用，以使得所有的理想尺寸能够落入该定位的旋钮30的理想容许度以及主要部分之中(图16中的步骤D,E和F)。基底材料172是可于随后被移开，其中该基底材料172是被设置于该杯形圆柱物件的周界的外侧(图16中的步骤F)。假如该等压花174是为我们所期望，该等可进入该杯形物件的外表面中的压花174是被装设于下一个加工操作之中(图16中的步骤G)。一位于该杯子的底部中并与该杯子的中空圆柱壁同轴的穿孔176(图16中的步骤H)是可以随后被提供，藉此而形成该旋钮30。
该每一旋钮30较佳地是可如以下所描述单独地被制造于该等套环50之中，而并非被制造于一长片条之上，并使得该每一步骤成为一个单一的压缩操作。一具有100吨重的压床是已经被发现能够更加地令人满意。数个旋钮30是可根据所使用的压床的大小以能够同时地被制造于一单一的压床之上。
套环的冷加工我们已经发现，为了能够到最佳的生产水准，在标准模具是可容易地被使用来得到如以上所描述的重要的优点的同时，在习知技术中所熟知的利用如图14的中所示的多个连续步骤用以形成碳或不锈钢压入型式的套环50，以及利用如图15中所示的多个连续步骤用以形成铝向内扩张的型式的套环，其连续冲模是可造成较习知技术所加工的套环的生产力为大的生产力。
用以冷加工该不锈钢套环的步骤首先是包括提供一金属基底材料。一平板的碳钢，例如是0.26英寸厚的平板碳钢是可被提供。各种不同等级的不锈钢将可产生令人满意的结果，包括304和305型式的不锈钢。1005型式的钢是已经被用于本发明程序的最佳材料，其中该1005型式的钢是为一种低碳钢，具有拉伸的特性的脱氧铝。
在实施上是已经发现，100吨重的压床将可提供足够大的作用力，用以在每小时提供超过20,000个组件。假如只需要一较小的组件生产速率或一连续冲模并未被使用的话，一远小于上述压床的压床是能够特别地被使用。
首先，定位孔是可被穿入钢板之中(如图14中所示的步骤A)，藉此将可容许定位销(图中并未显示)能够穿过该等定位孔之中(如图14中所示的步骤B)，以能够增量地移动该金属板而穿过该连续冲模之中。
当该等定位销被插入钢板之中以后，一大约为18个步骤的连续压合操作步骤是已经被发现能够产生可令人接受的结果，并使得该每一步骤能够将材料增量地移向该最终的套环50。在图所示的步骤C和D之中，该材料是被“气切割”，或可部分地冲切经过该材料之中。该材料是可于随后被拉引进入一原始的杯形物件176之中(如图14中所示的步骤E)，并可于随后进入一连串的连续形状之中(如图14之中所示的步骤F、G和H)，并使得连续的较为平直的侧边比较接近于该最终产品。该圆柱的该等侧边是可于随后被“压平”，以能够产生一均匀的壁厚(如图14中所示的步骤I)。该套环的底部是可于随后在一连续增加的步骤之中被缩小(如图14中所示的步骤J,K和L)，以能够开始在该套环50的底部的上形成该压入面板附接机构52(该套环50是上下反转地被显示于图14之中)。一穿孔是可于随后被穿透该套环50的底部，以提供螺纹轴的间隙(如图14中所示的步骤M)。在此项技术之中为人所熟知的可用以使得该系紧螺钉被压入一面板之中的该压入面板附接机构，其是可于随后在一连续增加的步骤之中被形成(如图14中所示的步骤N-S)。最后，如图17中所示，该套环50是可被冲切经过该钢板之中。
假如在此项技术中为人所熟知的一向内扩张的型式的铝套环被需要的话，任何铝合金将可适用，包括1000,2000,3000,5000和6000的系列的铝合金。一向内扩张的型式的套环的设计是比一压入型式的套环更简单，此是因为该套环的下半端在安装于一面板之前是只是中空圆柱形状而已，此中空圆柱形状是能够从图15中所示(是上下反转)的步骤P看出。无论如何，针对本发明是已经发现，有关于模具使用寿命和品质的结果的较佳的结果是可藉由使用6061系列的O硬度(O-temper)的铝被滚压而能够被得到。此合金是具有高度的可塑性。其后，该组件是可经过热处理。
在该系紧螺钉10安装于一面板上之后，该套环50插入位于该套环50边缘四周的环形表面之中以及该底部之中的端部是可向外扩张，用以使该套环50保持定位于一面板之上。此情形是如图17之中所示。
图15之中是显示出该等步骤的进行，用以形成该铝套环。如图中所示，就整体而言，图15之中所示的步骤是与该等用以冷加工该钢套环的步骤实质相同，特别是步骤A到I，但是将需要较少的步骤，特别是在该铝套环的向内扩张的组件的形成过程中(如图15之中所示的步骤J-P)。
螺钉的冷加工如以上所表示，概略而言，螺钉的冷加工并非新颖的程序。无论如何，事实上，在图4和13中所示的理想的特殊螺钉形状是为新颖的设计。该较佳的原料是为430型式的铜镀不锈钢线。该铜原料是为0.0001英寸厚，并且是可被使用为一润滑剂在该程序的最后，该铜原料是被移除，并且该不锈螺钉是可被清洗并被钝化。
本发明的基本步骤是可简述如下。该金属线是可被切割至适当的长度。该金属线之一被截取向前挤压是可被使用，以能够开始形成该螺钉头，以能够得到一较佳的头部比例。一连续的数个步骤是可于随后被实施，就如同典型的用于螺钉的步骤，并具有大螺钉头对轴杆的比例是被使用，而在此项技术之中，此是为人所熟知。过多的材料是可于随后被修整而脱离该等突出部26。该铜原料是可于随后被剥离，该螺杆是藉由滚压操作而可形成长度并且形成尖部。该等螺纹是被滚压而成，并且习知的精加工操作是可被实施。
该等可用以冷加工该系紧螺钉的所有的主要组件的优点是能够提供如以上所描述的实质的优点，特别是假如该系紧螺钉的所有的主要组件是藉由此一方式被制造的话。无论如何，任何单独藉由该冷加工程序所制造的主要组件将仍然能够提供制造的成本和速度的实质的优点。
所有熟悉此项技术的人士将会承认，在以上所描述的本发明的实施例中将可以造成改变，而不致于违背本发明的广泛的发明概念。因此，将可以了解到，本发明并不被限制于文中所揭示的特殊实施例之上，但是本发明的目的是能够涵盖所有的修改，而该等修改是位于本发明的领域和精神之中，其中本发明的领域和精神是藉由随后所附加的权利要求来界定。
权利要求
1．一种制造一个用于系紧螺钉的旋钮的方法，该系紧螺钉是具有一个套环，是带有一种用以将该套环附接至一面板上的机构；一个螺钉，该旋钮是一体形成地被附接至该螺钉之上；以及一个旋钮/套环界面，其是将该旋钮系紧于该套环之上；制造该旋钮的方法是包括有以下的步骤(a)提供一基底材料；(b)利用至少一种压合操作并藉由冷加工而使该基底材料压入一概略为圆柱状的杯形物件之中，该杯形物件是具有一概略为圆柱形的侧壁；(c)将任何位于该圆柱状杯形物件的周界之外的基底材料移除；以及(d)在该杯形物件的底部之中形成一穿孔，该穿孔是与该杯形物件的中空圆柱壁共轴，用以形成该旋钮。
2．如权利要求1所述的方法，其中，该基底材料是为一铝合金。
3．如权利要求2所述的方法，其中，该铝合金是可从该藉由6082系列的铝合金所构成的一群中来选择。
4．如权利要求2所述的方法，其中，该铝合金是位于退火状态之下，并具有大约35的布氏硬度(Brinell hardness)。
5．如权利要求1所述的方法，其中，其是包括有一个在该旋钮外表面的一个部分的周围形成压花的步骤。
6．一种制造一个用于系紧螺钉的旋钮的方法，该系紧螺钉是具有一个套环，是带有一种用以将该套环附接至一面板上的机构；一个螺钉，该旋钮是一体形成地被附接至该螺钉之上；以及一个旋钮/套环界面，其是将该旋钮系紧于该套环之上；制造该旋钮的方法是包括有以下的步骤(a)使用至少一种压合操作并藉由冷加工的方式而使一概略为圆柱形的坯料压入一圆柱状杯形物件之中，该杯形物件是具有一概略为圆柱形的侧壁，该圆柱形侧壁是具有一外表面，并具有一顶部边缘以及一实心底部，从该压合操作之中所形成的过多的材料是可在该杯形物件的顶部边缘的四周形成一环形圆环；(b)藉由压合操作而在该杯形物件的底部的四周冷加工形成一环形沟槽，其中该杯形物件的实心底部是与该杯形物件的圆柱形侧壁相交；(c)修整在该杯形物件的顶部边缘四周形成环形圆环的过多材料，以致于该杯形物件的侧壁能够与该杯形物件的边缘齐平；以及(d)在该杯形物件的底部之中冲压形成一穿孔，该穿孔是与该杯形物件的中空圆柱壁共轴，用以形成一旋钮。
7．如权利要求6所述的方法，其中，该压合一概略为圆柱形坯料的步骤是包括提供一铝合金基底材料，其中，该铝合金基底材料是为6082系列的铝合金。
8．如权利要求7所述的方法，其中，该压合该概略为圆柱形坯料的步骤是包括提供处于退火状态下并具有大约35的布氏硬度值的铝。
9．如权利要求6所述的方法，其是包括在该旋钮外表面一个部分的四周形成压花。
10．一种制造一个用于系紧螺钉的套环的方法，该系紧螺钉是具有一旋钮、一螺钉、该套环、以及一旋钮/套环界面，用以将该旋钮系紧于该套环之上，该旋钮是一体形成地被附接至该螺钉之上，该套环是具有用于使该套环附接至一面板上的机构，制造该套环的该方法是包括有以下的步骤(a)提供一金属基底材料；(b)使用至少一种压合操作并藉由冷加工的方式而使该金属基底材料压入一圆柱状物件之中，该圆柱形物件是具有一圆柱形侧壁，该圆柱形侧壁是具有一外表面；(c)将一面板附接机构冷加工形成于该套环的一端部之上；以及(d)将任何位于该圆柱形物件的周界之外的基底材料移除，用以形成该套环。
11．一种制造一个用于系紧螺钉的旋钮与套环的方法，该旋钮是一体形成地被附接至该螺钉之上，该套环是具有用于使该套环附接至一面板上的机构，(a)制造该旋钮的方法是包括有以下的步骤(ⅰ)提供一种用于该旋钮的铝合金基底材料；(ⅱ)使用至少一种压合操作并藉由冷加工的方式而使该基底材料压入一概略为圆柱状的杯形物件之中，该杯形物件是具有一概略为圆柱形的侧壁；(ⅲ)将任何位于该圆柱杯形物件的周界外的一基底材料移除；以及(ⅳ)在该杯形物件的底部之中形成一穿孔，该穿孔是与该杯形物件的中空圆柱壁共轴，用以形成该旋钮；并且(b)制造该套环的该方法是包括有以下的步骤(ⅰ)提供一种用于该套环的金属基底材料；(ⅱ)使用至少一种压合操作并藉由冷加工的方式而使该金属基底材料压入一圆柱形物件之中，该圆柱形物件是具有一圆柱形侧壁，该圆柱形侧壁是具有一外表面；(ⅲ)将一面板附接机构冷加工形成于该套环的一端部之上；以及(ⅳ)将任何位于该圆柱形物件的周界之外的基底材料移除，用以形成该套环。
12．一种制造系紧螺钉的方法，该系紧螺钉是具有一旋钮、一套环、以及一螺钉，该方法是包括有以下的步骤冷加工一旋钮、冷加工一套环、以及冷加工一螺钉。
全文摘要
本发明是有关于一种制造一个系紧螺钉的旋钮与套环的方法,其中该旋钮一体形成地被附接至该螺钉之上,该套环是可附接至一面板之上。制造该旋钮的方法是包括有以下的步骤:提供一可用于该旋钮的铝合金基底金属,使用至少一种压合操作并藉由冷加工的方式而使该基底材料压入一概略为圆柱状的杯形物件之中,该杯形物件是具有一概略为圆柱形的侧壁,将任何位于该圆柱状杯形物件的周界之外的基底材料移除,以及在该杯形物件的底部之中形成一穿孔,该穿孔是与该杯形物件的中空圆柱壁共轴。
文档编号B21K21/02GK1305402SQ99807263
公开日2001年7月25日 申请日期1999年4月8日 优先权日1998年4月14日
发明者T·J·埃利斯, E·A·麦科尔马克, H·L·迪克尔森 申请人:索斯科公司