一种防松螺帽和螺杆的制作方法

本申请属于紧固件，尤其是涉及机械行业用的防松螺帽和螺杆。

背景技术：

申请人经过检索，检索到以下防松螺帽技术：

no.1滚压收口的自锁螺母防松；

自锁螺母在使用中防止自松脱是通过对自锁螺母圆柱体端部收口，使螺母收口部位螺纹孔变形,，当螺栓每拧入到螺母收口部位时产生干涉配合起到防松作用，传统压扁法是造成锁紧力矩不稳定重要原因,事实上采用压扁收口法不易得到曲率变化均匀对称的椭圆形，基于这些，沈阳飞机设计研究所的张占元提出采用滚压收口的方法来加工自锁螺母，这样可使螺母收口部位的螺纹孔由圆形变成曲率变化均匀的对称的椭圆形,，螺距沿螺纹孔轴向增大，造成与螺栓干涉配合,可获得比较稳定的锁紧力矩，他对滚压加工螺母的原理和结构进行了较详尽的分析，虽然这项技术还没有推广，但是不失为螺纹防松的一种方法。

no.2，美国底特公司的自锁螺母技术；

20世纪70年代，美国底特螺纹工具公司，经过长期研究,重新设计螺纹的几何形状设计，称为spir-alock，译名“施必牢”，简称为自锁螺母,从根本解决了紧固件自行松脱问题，自锁螺母的防松原理在于它的独特结构，在阴螺纹的牙底有一个30°的楔形斜面，当螺栓、螺母相互拧紧时，螺栓的牙尖就紧紧地顶在自锁螺纹的楔形面上，从而产生很大的锁紧力。

no.3，铁基sma螺母防松；

铁基形状记忆合金防松螺母的防松是通过增大自锁摩擦力矩防松和阻尼防松两种方式来实现的，该螺母利用铁基形状记忆合金的形状记忆效应，可将螺母内螺纹加工成略小于螺栓外螺纹的尺寸，然后扩孔变形至标准螺母内螺纹的尺寸，因为在此过程产生应力诱发马氏体相变，所以按规定力矩拧紧后，对螺母加热，应力诱发马氏体发生逆相变，但因受到螺栓的约束作用，螺母会产生巨大径向回复力，该回复力转化为自锁摩擦力矩，能有效增大螺旋副之间的锁紧力矩，从而防止螺旋副出现相对转动，达到防松目的，此外，因为螺母的径向形状回复，减小了螺纹牙之间的间隙，有效防止螺母与螺栓在受到动载荷作用时产生不同频率的振动，避免螺旋副间自锁摩擦力矩急剧下降。

no.4，唐氏螺纹；

唐氏螺纹是由左旋和右旋两种螺旋线复合在同一段螺纹段上，既有左旋螺纹的特点又有右旋螺纹的特点，既可以和左旋螺纹配合又可以和右旋螺纹配合，唐氏螺纹可以利用螺纹自身特点解决防松问题，在联接时，需使用两只不同旋向的螺母，工件支承面上的螺母称为紧固螺母，非支承面上的螺母称为锁紧螺母，紧固螺母和锁紧螺母是两种不同旋向的螺母，使用时先将紧固螺母预紧，然后再将锁紧螺母预紧，在振动、冲击的情况下，紧固螺母会发生松动的趋势，但是，由于紧固螺母松退方向是锁紧螺母拧紧方向,锁紧螺母拧紧恰恰阻止了紧固螺母松退，导致紧固螺母无法松脱。

no.5，液压防松螺母；

液压防松螺母联接是利用增加螺栓联接预紧力，使高强度螺栓在轴向发生弹性变形并保持拉伸状态，依靠螺栓弹性变形产生内应力将螺母压紧，达到防松目的的一种新型螺纹联接。

no.6，充填软性材料防松；

当拧紧螺母时，附着在螺牙表面的微观薄屑、微粒或疏或密地夹杂在内外牙隙之间，被挤得更扁、压得更薄了，并且与其它尘垢搀合在一起，就像夹缝中“细沙层”一样被裹夹其间，要想完全清除干净上述的薄屑微粒显然是困难的，最简单而有效的办法是把内外螺纹之间的径向间隙和侧向间隙抵紧并“挤死”，令“细沙层”失去受振松动错位的机会，其防松机理是，借助橡胶垫受压所产生的弹性变形和弹性预紧力“挤死”螺母与螺杆及螺母与紧定螺钉之间径向及侧向的间隙，换言之，凭借橡胶垫变形后对螺牙隙间的充填和塞紧来抵制和预防螺母松动，橡胶的摩擦系数远大于金属的摩擦系数,因此这种弹性胀紧比单纯的刚性夹紧更能吸振消振解振，从而增强了自锁的可靠性。即用最简单实用且可靠的方法巧妙地解决了单螺母防松问题。

文献来源：《螺纹连接防松综述》作者：王莉霞、马玉钦、李亚青，贵州工业大学学报第37卷第6期，有删减。

此外，申请人还检索到利用弹簧防松的螺帽，利用弹簧防松是将螺帽螺纹用弹簧代替，利用工具，将弹簧拉紧之后，弹簧贴紧螺杆，将弹簧松开之后，取出。

技术实现要素：

技术问题的由来：通过分析“施必牢”的创新点，主要在于普通的60度螺帽，其紧固面基本机制在前端受力的一两个螺纹，这样，这一两个螺纹损坏之后，继续传导到后面的螺纹，从而造成整个螺纹损坏，不能使用，而“施必牢”的创新点在于将受力均匀分给了每个螺纹段，从而减少极少数螺纹受力的状况。

技术方案：一种防松螺帽和螺杆，防松螺帽和螺杆包含防松齿，其特征是：

所述的防松齿分为螺帽防松齿和螺杆防松齿；

螺帽防松齿是指分布在螺帽上的防松齿；

螺杆防松齿是指分布在螺杆上的防松齿；

所述的螺帽防松齿分两种：螺帽牙防松齿21和螺帽槽防松齿22，

所述的螺杆防松齿分两种：螺杆槽防松齿11和螺杆牙防松齿12。

所述的螺帽牙防松齿21分布在螺帽的螺旋牙上；

所述的螺帽槽防松齿21分布在螺帽的螺旋槽内。

所述的螺杆牙防松齿12分布在螺杆的螺旋牙上；

所述的螺杆槽防松齿11分布在螺帽的螺旋槽内。

所述的螺帽牙防松齿21、螺帽槽防松齿22、螺杆槽防松齿11、螺杆牙防松齿12按照齿形均分为正齿防松齿和棘齿防松齿两种，正齿防松齿是指防松齿的齿形最低位置或者最高位置沿齿形的两侧是对称分布的，棘齿防松齿是指棘齿角度b≤90°的防松齿。

所述的螺帽牙防松齿21、螺帽槽防松齿22、螺杆槽防松齿11、螺杆牙防松齿12按照齿形是凹进还是凸出均分为阳防松齿和阴防松齿两种，依照齿形凹进或者凸出在螺帽螺纹内径23或者螺帽螺纹底径24上，或者是凹进还是凸出在螺杆螺纹外径13或者是螺杆螺纹底径14上，齿形凹进的为阴防松齿，齿形凸出的为阳防松齿。

配合使用的螺杆和螺帽，需要螺杆和螺帽的螺纹对应，还需要防松齿对应，

配合使用的螺帽防松齿和螺杆防松齿存在以下对应关系：

no.1：阴阳对应：螺杆的防松齿为阳防松齿，则螺帽的防松齿为阴防松齿，反之，螺杆的防松齿为阴防松齿，则螺帽的防松齿为阳防松齿；

no.2：齿形吻合：阴阳防松齿的齿形是吻合的，齿形吻合对于正齿防松齿和棘齿防松齿都适用；

no.3：螺旋槽和螺旋牙对应，即螺杆的防松齿位于螺旋槽内，则螺帽的防松齿位于螺旋牙上，反之，螺杆的防松齿位于螺旋牙上，则螺帽的防松齿位于螺旋槽内，具体是螺帽牙防松齿21对应螺杆槽防松齿11，螺帽槽防松齿22对应螺杆牙防松齿12；

no.3：位置对应，位置对应分两种，一种是螺杆的防松齿以螺杆螺纹外径13为基准设计，则螺帽的防松齿以螺帽螺纹底径24为基准设计，另一种位置对应关系是螺杆的防松齿以螺杆螺纹底径14为基准设计，则螺帽的防松齿以螺帽螺纹内径23为基准设计，螺杆螺纹外径13的直径=螺帽螺纹底径24的直径，螺杆螺纹底径14的直径=螺帽螺纹内径23的直径。

防松齿为n个，n是指1个或1个以上，防松齿成螺旋状分布在螺帽或螺杆上，配合使用的螺杆和螺帽，螺帽防松齿和螺杆防松齿的n数相同。

棘齿防松齿遵循以下规律，螺帽拧进螺杆时，棘齿防松齿不能出现棘齿作用，螺帽拧出螺杆时，棘齿防松齿出现棘齿作用，所述的棘齿作用是指阻止螺帽旋转。

有益效果：防松螺帽和螺杆利用防松齿，将单一的螺旋牙受力变成了螺旋牙和防松齿共同受力，并且，防松齿将受力均匀分布在螺帽上，改善了螺帽的受力状况，防松齿采用棘齿结构之后，普通的螺帽松动工具无能为力，需要专门的工具松动，这可以起到一定程度的防盗作用。

附图说明

图1是防松螺帽和螺杆的结构爆炸示意图；

图2是防松螺帽和螺杆的截面结构示意图；

图3是a或者c部分放大结构示意图，

图4是防松螺杆的螺杆部分防松齿结构截面示意图；

图5是防松螺帽的四种防松齿结构截面示意图；

图6是防松螺杆的四种棘齿防松齿结构截面示意图；

图7是防松螺杆的四种正齿防松齿结构截面示意图；

图8是没有绘制螺旋牙的螺杆结构示意图。

具体实施方式

申请人参照附图予以说明防松螺帽和螺杆的构造。

附图中，11是螺杆槽防松齿，12是螺杆牙防松齿，13是螺杆螺纹外径，14是螺杆螺纹底径，15是螺旋牙，21是螺帽牙防松齿，22是螺帽槽防松齿，23是螺帽螺纹内径，24是螺帽螺纹底径，a和c分别是是螺杆和螺帽的棘齿防松齿部分，b是a和c棘齿角度放大示意图。

需要注意的是，防松齿是分布在螺旋牙或者螺旋槽内，因此，防松齿也是成螺旋状分布的，附图2、4、5、6、7中出现的圆周阵列分布是将螺帽和螺杆的螺旋牙删除之后，方便理解做出的示意图，真实的防松齿构造见附图8，附图8是附图1删除螺旋牙15之后获得的图形，更加易于理解，

所述的防松齿分为螺帽防松齿和螺杆防松齿，螺帽防松齿是指分布在螺帽上的防松齿，

螺杆防松齿是指分布在螺杆上的防松齿；附图4、附图6、附图7、附图8显示的为防松螺杆的防松齿，附图5显示的防松螺帽的防松齿；

螺帽防松齿和螺杆防松齿按照分布位置分为螺旋槽防松齿和螺旋牙防松齿，螺旋槽防松齿分布在螺杆或者螺帽的螺旋槽内，螺旋牙防松齿分布在螺杆或者螺帽的螺旋牙上：

螺帽防松齿和螺杆防松齿按照齿形分为正齿防松齿和棘齿防松齿，正齿防松齿是指防松齿的齿形最低位置或者最高位置沿齿形的两侧是对称分布的，棘齿防松齿是指角度b≤90°的防松齿，附图7显示的就是正齿防松齿，优选的，正齿防松齿是指弧形防松齿；

附图2、附图4、附图6、附图8显示的为棘齿防松齿，附图5则上部分为正齿防松齿，下部分为棘齿防松齿；优选的，棘齿防松齿是指棘齿角度b为45°~90°，棘齿分为正旋棘齿和反旋棘齿，棘齿防松齿按照顺时针方向螺旋排布的为正旋棘齿，棘齿防松齿按照逆时针方向螺旋排布的为反旋棘齿；

螺帽防松齿和螺杆防松齿按照齿形是凹进还是凸出在螺帽的螺帽螺纹内径23或者螺帽螺纹底径24上，或者是凹进还是凸出在螺杆的螺杆螺纹外径13或者是螺杆螺纹底径14上，分为阴防松齿和阳防松齿，齿形凹进的为阴防松齿，齿形凸出的为阳防松齿，配套的螺杆和螺帽，需要螺杆和螺帽的螺纹对应，还需要防松齿对应，防松齿对应是指以下对应：

no.1：阴阳对应：螺杆的防松齿为阳防松齿，则螺帽的防松齿为阴防松齿，反之，螺杆的防松齿为阴防松齿，则螺帽的防松齿为阳防松齿；

no.2：齿形吻合：阴阳防松齿的齿形是吻合的，齿形吻合对于正齿防松齿和棘齿防松齿都适用；

no.3：螺旋槽和螺旋牙对应，即螺杆的防松齿位于螺旋槽内，则螺帽的防松齿位于螺旋牙上，

反之，螺杆的防松齿位于螺旋牙上，则螺帽的防松齿位于螺旋槽内；

no.3：位置对应，位置对应分两种，一种是螺杆的防松齿以螺杆螺纹外径13为基准设计，则螺帽的防松齿以螺帽螺纹底径24为基准设计，另一种位置对应关系是螺杆的防松齿以螺杆螺纹底径14为基准设计，则螺帽的防松齿以螺帽螺纹内径23为基准设计，螺杆螺纹外径13的直径=螺帽螺纹底径24的直径，螺杆螺纹底径14的直径=螺帽螺纹内径23的直径。

防松螺帽和螺杆的制造工艺和安装工艺以及拆卸工艺，虽然，从理论上看，防松齿设计在螺旋槽和螺旋牙上都是没有问题的，但是，从机械制造工艺看，对于内径小于50mm的螺帽而言，将防松齿设计在螺旋槽中存在极大的加工难题，因此，优选设计以螺帽的防松齿位于螺旋牙上，螺杆的防松齿设计在螺旋槽中，这样能够减少加工难度，螺帽只需要加工成普通的螺帽之后，利用拉床或者插床加工防松齿，而螺杆在加工之后，利用冷镦机加工防松齿。

安装，安装需要采用热安装，即利用加热机械将螺帽加热到一定温度，而螺杆保持常温，这样，螺帽产生热膨胀，尺寸变大，将螺帽拧进螺杆即可，参照热膨胀系数进行计算，1米长的碳钢材升温1℃，热膨胀值为0.01mm，例如现在将螺杆螺纹外径13为33mm的螺杆采用防松螺帽和螺杆工艺安装，螺帽升温800℃之后安装，通过计算可知，33mm×3.14/1000×800×0.01=0.823mm，也就是大约80丝，相应的，防松齿设计时，也是需要考虑热膨胀系数的，也就是说，采用升温800℃的工艺安装时，螺杆螺纹外径13为33mm时，对应的螺帽和螺杆的防松齿高度只能在≤0.4115mm的尺寸范围内进行选择，否则，尺寸过大，难以安装。

拆卸，防松螺帽和螺杆拆卸也是有一定的难度的，采用加热法拆卸时，螺杆也会被加热，导致螺杆也会膨胀，并且，棘齿防松齿即使加热到拆卸尺寸，由于棘齿在设计时利用了角度优势，也就是方便安装，而阻碍拆卸，当安装时，螺帽的棘齿防松齿和螺杆的棘齿防松齿起不到啮合作用，当拆卸时，则螺帽的棘齿防松齿和螺杆的棘齿防松齿起到啮合作用，只要拧松时二者不同心，棘齿就会阻碍拆卸，因此，拆卸是采用拆卸机械进行拆卸，即利用切割、铣削，破坏螺帽的机械构造，但不破坏螺杆的螺纹，螺帽出现切割槽或者铣削孔之后，这一部分机械性能遭到破坏，再拧动螺帽，螺帽破裂，取出，安装新螺帽，由于拆卸机械、加热机械不是本申请的保护范围，本申请只是简述其工作原理，以方便理解防松螺帽和螺杆的应用，由于其拆卸存在一定的困难，这样，应用于一些本来就不需要拆卸或者很少拆卸、工作场合震动大，易于出现螺帽松动，对安全要求高的情况，例如，铁轨紧固件、机床紧固件、铁塔，但是，对于需要经常拆卸的紧固件，本申请应用难度大，不适合采用。