专利名称：冷成型钢构件插座式连接节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于冷成型钢结构的新型冲压连接形式——冷成型钢构件插座式连接节点，属于冷成型钢结构技术领域。
背景技术：
冷成型钢构件的受力性能有别于普通钢结构构件，用于普通钢结构的连接方式如一般的螺栓连接和铆钉连接并不一定是冷成型钢构件最合理的连接型式。目前冷成型钢连接的常用型式仍然是螺栓连接、焊接连接、螺钉连接和冷铆钉连接。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中针对这些连接应用在冷成型钢构件中的情况对设计条文作了相应修改，但仍无法最合理地利用冷成型钢的独特优势。国外有研究插座式连接节点，但它存有很大的使用局限性，特别是它无法适应我国轻钢结构现状，不适用于我国常用的冷成型钢板材及型材的连接。
发明内容
本发明的目的在于针对传统连接方式应用于冷成型钢构件连接中的不合理性，提出一种适应我国轻钢结构现状，完全适用于我国常用的冷成型钢板材及型材连接的新型冲压连接形式——插座式连接节点。本发明的技术解决方案冷成型钢构件插座式连接节点的成型工艺(一)在连接的两板中，下层板预制孔洞，上层板利用冲床将与下层板预制孔洞对应连接处截面冲切成多齿环，该多齿环的直径等于孔洞的直径或边长减去两倍的板的厚度，所述的多齿环是圆形多齿环或矩形多齿环；(二)将该多齿环插入下层板的预制孔洞内；(三)将由外部可扩张的套筒和内部拔杆构成的连接工具穿过孔洞，利用液压力将内部拔杆朝与插入方向反向拔出，拔杆对套筒施压使套筒口扩张抵住多齿环；(四)继续施压致使多齿环弯曲并卡紧下层板的孔口周界，从而形成连接。本发明的优点较传统连接方式而言，插座式连接技术在最大程度上发挥了冷成型钢薄壁、高强度、截面形式多样化的特点，利用母材形成连接，有效节省材料且不会对材料表面保护层造成破坏，连接方便、快捷，可有效提高施工效率。插座式连接技术旨在发展一套全自动、一体化的生产流程——将带材或卷材直接制作成实际需要的各种轻型钢框架组件，如龙骨墙板或屋面桁架等。完整的生产系统将实现框架组件的预装配和尺寸预定，并使框架墙板或桁架在不使用模具且无进一步措施的条件下实现实时的装配。
图1是本发明的节点成型工艺示意图。
图2较小尺寸圆孔节点的成型后示意图。
图3较大尺寸圆孔节点的成型后示意图。
图4较大尺寸方孔节点的成型后示意图。
图5较大尺寸矩形孔节点的成型后示意图。
图中的1是孔洞、2是圆形多齿环、3是套筒、4是拔杆、5是矩形多齿环。
具体实施例方式
对照图1，冷成型钢构件插座式连接节点的成型工艺(一)在连接的两板中，下层板预制孔洞1，上层板利用冲床将与下层板预制孔洞1对应连接处截面冲切成多齿环，该多齿环的直径等于孔洞的直径或边长减去两倍的板的厚度，所述的多齿环是圆形多齿环2或矩形多齿环5；(二)将该多齿环插入下层板的预制孔洞1内；(三)将由外部可扩张的套筒3和内部拔杆4构成的连接工具穿过孔洞1，利用液压力将内部拔杆4朝与插入方向反向拔出，拔杆4对套筒3施压使套筒口扩张抵住多齿环；(四)继续施压致使多齿环弯曲并卡紧下层板的孔口周界，从而形成节点。
实施例1，取板厚1.0mm或1.5mm的冷成型钢板或型材，孔洞1的直径为22mm或23mm，端距30mm，开孔比例为57％。节点成型工艺(一)在下层平板中预制圆形孔洞1，槽钢利用冲床将与圆形孔洞1对应连接处截面冲切成圆形多齿环2，圆形多齿环2的直径为20mm；(二)将该圆形多齿环2插入平板的预制圆形孔洞1内；(三)将由外部可扩张的套筒3和内部拔杆4构成的连接工具穿过圆形孔洞1，利用液压力将内部拔杆4朝与插入方向反向拔出，拔杆4对套筒3施压使套筒口扩张抵住圆形多齿环2；(四)继续施压致使圆形多齿环2弯曲并卡紧下层板的孔口周界。所形成的圆孔型节点较传统连接方式而言，在最大程度上发挥了冷成型钢薄壁、高强度、截面形式多样化的特性，利用母材直接形成连接，有效节省了材料且不会对钢材表面保护层造成破坏，连接方便、快捷，可有效提高施工效率。可广泛应用于结构墙板及小型的各类屋面桁架中，还可用于小型遮阳篷架、雨篷架及广告牌架等附属结构或临时结构中。
实施例2，取三组板厚均为2mm的冷成型钢板或型钢，孔洞1的直径分别为64mm、104mm、134mm，端距取1.5倍直径，开孔比例分别为33％、56％、72％。节点成型工艺(一)在下层槽钢的平板部分预制圆形孔洞1，上层C型钢利用冲床将与圆形孔洞1对应连接处截面冲切成圆形多齿环2，其直径分别为60mm、100mm、130mm；(二)将该圆形齿环插入槽钢的预制孔洞1中；(三)将由外部可扩张的套筒3和内部拔杆4构成的连接工具穿过圆孔，利用液压力将内部拔杆朝与插入方向反向拔出，拔杆对套筒施压使套筒口扩张抵住圆形多齿环2；(四)继续施压致使圆形多齿环2弯曲并卡紧槽钢平板的孔口周界。所形成的圆孔型节点较传统连接方式而言，在最大程度上发挥了冷成型钢薄壁、高强度、截面形式多样化的特性，利用母材直接形成连接，有效节省了材料且不会对钢材表面保护层造成破坏，连接方便、快捷，可有效提高施工效率。可广泛应用于结构墙板及较大型的各类屋面桁架中，还可用于较大型的遮阳篷架、雨篷架及广告牌架等附属结构或临时结构中。
实施例3取板厚为2mm的冷成型钢板或型钢，方孔边长为104mm，端距取1.5倍的边长，开孔比例为56％。节点成型工艺(一)在下层槽钢的平板部分预制方形孔洞1，上层C型钢利用冲床将与预制方形孔洞1对应连接处截面冲切成方形多齿环5，其方孔边长100mm；(二)将该方形多齿环5插入槽钢的预制方形孔洞1中；(三)将由外部可扩张的套筒3和内部拔杆4构成的连接工具穿过方孔，利用液压力将内部拔杆4朝与插入方向反向拔出，拔杆4对套筒3施压使套筒口扩张抵住方形多齿环5；(四)继续施压致使方形多齿环5弯曲并卡紧槽钢平板的孔口周界。所形成的方孔型节点较传统连接方式而言，在最大程度上发挥了冷成型钢薄壁、高强度、截面形式多样化的特性，利用母材直接形成连接，有效节省了材料且不会对钢材表面保护层造成破坏，连接方便、快捷，可有效提高施工效率。可广泛应用于结构墙板及较大型的各类屋面桁架中，还可用于较大型的遮阳篷架、雨篷架及广告牌架等附属结构或临时结构中。
实施例4取板厚均为2mm的冷成型钢板或型钢。分三组，其中第一组矩形孔边长a、b分别为a＝104mm，b＝0.5a，端距e分别为1.5a，a，0.5a，开孔比例56％，第二组矩形孔边长a＝104mm，端距e为1.5a，矩形孔形状分别为b＝a，b＝0.5a，b＝0.3a，开孔比例为56％，第三组矩形孔尺寸分别为b＝0.5a，端距e为a，边长a分别为a＝134mm，a＝104mm，a＝64mm，三组的开孔比例分别为72％、56％、33％。节点成型工艺(一)在下层槽钢的平板部分预制矩形孔洞1，上层C型钢利用冲床将与矩形孔洞1对应连接处截面冲切成矩形多齿环5，矩形多齿环5的尺寸第一组为a1＝100mm、b1＝50mm；第二组分别为a1＝100mm，b1＝100mm、50mm、30mm，三组分别为a1＝130mm，b1＝65；a1＝100mm，b1＝50mm；a1＝60mm，b1＝30mm。(二)将该矩形多齿环插入槽钢的预制矩形孔中；(三)将由外部可扩张的套筒3和内部拔杆4构成的连接工具穿过矩形孔，利用液压力将内部拔杆4朝与插入方向反向拔出，拔杆4对套筒3施压使套筒口扩张抵住矩形多齿环5；(四)继续施压致使齿环弯曲并卡紧槽钢平板的孔口周界。所形成的矩形孔型节点较传统连接方式而言，在最大程度上发挥了冷成型钢薄壁、高强度、截面形式多样化的特性，利用母材直接形成连接，有效节省了材料且不会对钢材表面保护层造成破坏，连接方便、快捷，可有效提高施工效率。可广泛应用于结构墙板及较大型的各类屋面桁架中，还可用于较大型的遮阳篷架、雨篷架及广告牌架等附属结构或临时结构中。
权利要求
1.冷成型钢构件插座式连接节点，其特征是它的成型工艺(一)在连接的两板中，下层板预制孔洞(1)，上层板利用冲床将与下层板预制孔洞(1)对应连接处截面冲切成多齿环，该多齿环的直径等于孔洞(1)的直径或边长减去两倍的板的厚度，所述的多齿环是圆形多齿环(2)或矩形多齿环(5)；(二)将该多齿环插入下层板的预制孔洞(1)内；(三)将由外部可扩张的套筒(3)和内部拔杆(4)构成的连接工具穿过孔洞(1)，利用液压力将内部拔杆(4)朝与插入方向反向拔出，拔杆(4)对套筒(3)施压使套筒口扩张抵住多齿环；(四)继续施压致使多齿环弯曲并卡紧下层板的孔口周界。
2.根据权利要求1所述的冷成型钢构件插座式连接节点，其特征是孔洞(1)的形状是圆孔，其端距取为1.5倍孔的直径，开孔比例在30％-70％范围内。
3.根据权利要求1所述的冷成型钢构件插座式连接节点，其特征是孔洞(1)的形状是矩形孔，设矩形孔垂直构件长度方向的边长为a，另一边长为b，矩形孔的端距控制在0.8a-1.5a之间，孔的形状控制在1∶1＜a∶b＜3∶1之间，孔的大小控制在h/3＜a＜0.7h之间，式中的h为中心截面处腹板高度。
全文摘要
本发明是冷成型钢构件插座式连接节点，其成型工艺在连接的两板中，下层板预制孔洞，上层板利用冲床将与下层板预制孔洞对应连接处截面冲切成多齿环，该多齿环的直径等于孔洞的直径或边长减去二倍的板的厚度；将该多齿环插入下层板的预制孔洞内；将由外部可扩张的套筒和内部拔杆构成的连接工具穿过孔洞，利用液压力将内部拔杆朝与插入方向反向拔出，拔杆对套筒施压使套筒口扩张抵住多齿环；继续施压致使多齿环弯曲并卡紧下层板的孔口周界，从而形成连接。优点在最大程度上发挥了冷成型钢薄壁、高强度、截面形式多样化的特点，利用母材形成连接，节省材料且不会对材料表面保护层造成破坏，连接方便、快捷，提高施工效率。
文档编号F16B19/04GK1594901SQ20041004105
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月22日 优先权日2004年6月22日
发明者董军, 彭雅珮 申请人:南京工业大学