一种防松止退螺母的制作方法

本发明涉及一种螺母，尤其是一种防松螺母，属于紧固件技术领域。

背景技术：

螺母常为扁六角柱形结构，带有中心螺纹孔，在中心螺纹孔的内表面带有内螺纹，与螺栓配合，用于紧固连接两个带有通孔的被连接件。螺栓由头部和螺杆组成；所述螺杆带有外螺纹，通过外螺纹与螺母的内螺纹配合。

在冲击、振动或变载荷作用下，螺母与螺栓的连接会松动，甚至完全脱离，易引发事故。目前的防松措施可分为摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副防松三种。（1）摩擦防松，是增大螺纹副间的压力和摩擦力，以防止相对转动；例如用对顶螺母、自锁螺母或弹簧垫圈防松，也可改变螺纹参数。由于螺纹连接件和被连接件的材料会发生蠕变和应力松弛，使预紧力和摩擦力减小，失去防松作用，因此摩擦防松的可靠性较低。（2）机械防松，是用止动元件约束螺纹副，例如用开口销、串联钢丝、紧定螺钉或止动垫圈防松。机械防松需要在螺纹连接件上预先加工出与止动元件配合的防松结构，影响螺纹连接的强度和刚度。由于加工误差的存在，止动元件与防松结构之间存在间隙，没有防松预紧力，在螺纹连接的预紧力减小，甚至松动后，才会止动；因此，严格地说：机械防松仅仅具有止退作用，防松作用不足。（3）破坏螺纹副防松，是把螺纹副转变为非运动副，排除相对转动的可能，例如焊接、铆接、冲点或粘接；破坏螺纹副防松方便可靠，缺点是将螺纹连接转变为不可拆连接，破拆困难，螺栓和螺母只能使用一次。

在目前的技术中，申请号为201820006198.8的实用新型专利提出了一种防松垫圈，包括一体压制成型的环状垫圈基体和压片；所述压片沿垫圈基体一周均布间隔设置多片，所述垫圈基体分别对应各压片形成在内沿一侧的开口；所述压片向一侧弯折凸出，在受压时可顶住螺栓防止松动，具有弹性防松效果。在此专利所述的技术方案中，压片对螺栓产生轴向和径向的挤压作用，挤压作用大小不可控，存在破坏螺栓外螺纹和螺纹连接拆卸困难的不足。申请号为201710704182.5的发明专利提出了一种防松螺栓，在螺栓上套接垫片，在螺栓的螺纹段上设有，沿螺栓长度方向，贯穿螺栓侧面的切槽；所述垫片上设有与所述切槽配合的倒椎体。此专利所述的技术方案，利用倒椎体与螺栓切槽配合的防松措施，属于机械防松，存在影响螺纹连接强度和刚度的不足；另外，在安装时，随着螺母沿螺栓的轴向移动，带动垫片的倒锥体逐渐向切槽内运动，从而将螺栓的螺纹段撑开，有效防止螺母的松动；但是在拆卸时，垫片的倒锥体产生轴向自锁，存在拆卸困难的不足。

螺纹连接的失效形式主要有螺栓拉断、剪断、螺纹变形和滑牙；螺纹变形发生在螺栓比螺母的几率大；螺栓拉断发生在螺杆上，被连接件与螺母靠近位置的几率大。由于螺母为内螺纹，螺母的螺纹位于配合螺栓的径向外侧，比螺栓的配合螺纹长度更大，因此螺栓的螺纹更容易损坏，引起螺纹连接失效。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种防松止退螺母，与螺栓配合紧固被连接件，能够重复多次装拆，能够防松和止退，防松和止退作用可靠，不降低螺纹连接的强度和刚度。本说明书所述的方位以本发明与螺栓的配合螺纹为基准，配合螺纹的轴线方向为轴向，直径方向为径向；远离被连接件的方向为远，反之为近，依此类推。本发明的具体技术方案如下。

一种防松止退螺母，包含主螺母1、限位垫圈2、止动垫圈3、锁紧垫圈4和副螺母5，如图1所示。所述主螺母1和副螺母5都具有六角柱形结构，带有中心螺纹孔，在所述中心螺纹孔的内表面带有内螺纹，通过所述内螺纹与螺栓的外螺纹配合。

进一步地，所述主螺母1在近端面与被连接件抵接，在远端面依次与限位垫圈2和止动垫圈3固定连接，与螺栓的外螺纹配合，并可相对螺栓旋转，产生轴向移动和轴向预紧力，使得被连接件获得可拆卸的螺纹连接，防松和止退可靠，不降低螺纹连接的强度和刚度。

进一步地，所述限位垫圈2、止动垫圈3和锁紧垫圈4的硬度都高于螺栓、主螺母1和副螺母5，可使受到挤压的螺栓外螺纹发生变形。

进一步地，所述限位垫圈2为圆圈形片状结构，与螺栓的外螺纹配合，可限定止动垫圈3的轴向位置，能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏主螺母1的内螺纹。

进一步地，所述止动垫圈3为圆圈形曲面片状结构，在远端面与锁紧垫圈4抵接，在受到锁紧垫圈4挤压时，能够径向内缩，压入螺栓外螺纹的牙底部，相对螺栓止动，防松和止退可靠。

进一步地，所述锁紧垫圈4为圆圈形片状结构，与螺栓的外螺纹配合，能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏副螺母5的内螺纹。

进一步地，所述副螺母5在近端面与锁紧垫圈4固定连接，可驱动锁紧垫圈4相对螺栓的外螺纹旋转，轴向挤压止动垫圈3，促使止动垫圈3相对螺栓止动，并锁紧止动垫圈3，使得止动垫圈3相对螺栓产生并保持径向预紧力。

所述主螺母1可相对螺栓的外螺纹旋转，产生轴向移动和轴向预紧力，以紧固被连接件。所述主螺母1在侧面的远端带有斜槽11，通过所述斜槽11与限位垫圈2和止动垫圈3卡接，避免限位垫圈2和止动垫圈3相对主螺母1转动。所述斜槽11的两个侧面与主螺母1的侧面垂直，底面相对主螺母1的侧面倾斜，在远端最深。

所述限位垫圈2为圆圈形片状结构，带有中心孔、近折翼片21、螺纹部22、内槽23和外槽24，如图2所示，在近端面与主螺母1的远端面固定连接，在远端面与止动垫圈3固定连接，通过所述螺纹部22与螺栓的外螺纹配合，以限定止动垫圈3的轴向位置，能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏主螺母1的内螺纹。

所述近折翼片21为扁条形结构，向近端折弯，卡入主螺母1的斜槽11，避免相对主螺母1转动。

所述螺纹部22环绕限位垫圈2的中心孔，在所述中心孔的内表面带有至少一圈内螺纹；所述内螺纹与主螺母1的内螺纹结构相同，与螺栓的外螺纹配合，能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏主螺母1的内螺纹。

所述内槽23沿着径向延伸，由内向外贯穿螺纹部22，沿着限位垫圈2中心孔的内圆周均匀分布，将螺纹部22均匀分割，便于螺纹部22将发生变形的螺栓外螺纹整形。

所述外槽24位于限位垫圈2的外圆周面上，沿着径向向内延伸，与止动垫圈3卡接，避免相对转动。

所述止动垫圈3为圆圈形曲面片状结构，带有中心孔、曲面环部31、径向凹痕32、螺纹内齿33、内缩槽34和翼片35，如图3所示，在近端面与限位垫圈2固定连接，在远端面与锁紧垫圈4抵接，在受到锁紧垫圈4挤压时，能够使得曲面环部31发生弹性变形，径向内缩，驱动螺纹内齿33压入螺栓外螺纹的牙底部，相对螺栓止动，防松和止退可靠。

所述曲面环部31为圆环形曲面片状结构，环绕止动垫圈3的中心孔，并与所述中心孔同心，近端面为凹曲面，远端面为凸曲面，在远端面与锁紧垫圈4抵接，在受到锁紧垫圈4挤压时，能够发生弹性变形，径向内缩。所述凹曲面与凸曲面平行。

所述径向凹痕32沿着径向由内向外延伸，内外凹陷深度相同，沿圆周均匀分布于曲面环部31的远端面，可增加与锁紧垫圈4之间的摩擦力，避免相对转动。

所述螺纹内齿33位于止动垫圈3中心孔的内表面，是一圈内螺纹；所述内螺纹与主螺母1的内螺纹结构相同；所述内螺纹由深度不同的两种径向内槽，沿圆周方向均匀分割，形成内齿；在曲面环部31受到锁紧垫圈4挤压并径向内缩时，所述内齿能够压入螺栓外螺纹的牙底部，使得止动垫圈3相对螺栓止动。较深的所述径向内槽从内螺纹的牙顶径向延伸，直到牙底；较浅的所述径向内槽从内螺纹的牙顶径向延伸，不到牙底。

所述内缩槽34从止动垫圈3中心孔的内表面开始，沿径向向外延伸，贯穿曲面环部31，将曲面环部31沿着内圆周方向均匀分割，便于曲面环部31在受到锁紧垫圈4挤压时，发生弹性变形，径向内缩，驱动螺纹内齿33压入螺栓外螺纹的牙底部。

所述翼片35为扁条形结构，向近端折弯，卡入限位垫圈2的外槽24和主螺母1的斜槽11，避免相对限位垫圈2和主螺母1转动，使得主螺母1能够相对螺栓止动，使得主螺母1可防松和止退。

所述锁紧垫圈4为圆圈形片状结构，带有中心孔、远折翼片41、螺纹部42、分割槽43和径向凸痕44，如图4所示，在远端面与副螺母5固定连接，在近端面与止动垫圈3抵接，能够挤压止动垫圈3，促使止动垫圈3相对螺栓止动，并锁紧止动垫圈3，使得止动垫圈3相对螺栓产生并保持径向预紧力，以保持止动状态，防松和止退可靠。

所述远折翼片41为扁条形结构，向远端折弯，与副螺母5卡接，避免相对副螺母5转动。

所述螺纹部42环绕锁紧垫圈4的中心孔，在所述中心孔的内表面带有至少一圈内螺纹；所述内螺纹与副螺母5的内螺纹结构相同，与螺栓的外螺纹配合，能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏副螺母5的内螺纹。

所述分割槽43沿着径向延伸，由内向外贯穿螺纹部42，沿着锁紧垫圈4中心孔的内圆周均匀分布，将螺纹部42均匀分割，便于螺纹部42将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏副螺母5的内螺纹。

所述径向凸痕44沿着径向由内向外延伸，内外凸起高度相同，沿圆周均匀分布于锁紧垫圈4的近端面，与止动垫圈3的径向凹痕32抵接，可增加与止动垫圈3之间的摩擦力，避免相对转动，以锁紧止动垫圈3，使得止动垫圈3相对螺栓产生并保持径向预紧力，保持止动状态，防松和止退可靠。

所述副螺母5在近端面与锁紧垫圈4固定连接，可驱动锁紧垫圈4相对螺栓的外螺纹旋转，轴向挤压止动垫圈3，促使止动垫圈3相对螺栓止动，并锁紧止动垫圈3，使得止动垫圈3相对螺栓产生并保持径向预紧力，以保持止动状态，防松和止退可靠。

进一步地，所述副螺母5的内螺纹与主螺母1的内螺纹结构相同；所述副螺母5的轴向长度小于主螺母1。

进一步地，所述副螺母5在侧面的近端带有斜槽51，通过所述斜槽51卡接锁紧垫圈4的远折翼片41，避免锁紧垫圈4相对副螺母5转动，可驱动锁紧垫圈4旋转。所述斜槽51的两个侧面与副螺母5的侧面垂直，底面相对副螺母5的侧面倾斜，在近端最深。

补充说明：（1）本发明的主螺母1在近端面与被连接件抵接，在远端面依次与限位垫圈2和止动垫圈3固定连接；螺栓在与主螺母1配合部位的远端为自由端；所述螺栓的自由端在紧固状态，不承受轴向拉伸作用力；因此，止动垫圈3的螺纹内齿33压入螺栓外螺纹的牙底部，位于螺栓的自由端，不会降低螺纹连接的强度和刚度。

（2）当螺栓和被连接件的材料发生蠕变和应力松弛，或其它结构变化，引起螺栓的轴向预紧力减小或消失时，被连接件松动，但不会影响止动垫圈3相对螺栓的止动状态；此时，本发明具有止退作用，且止退作用可靠。

（3）当被连接件松动时，可首先以扳手反转副螺母5，使得止动垫圈3退出止动状态；再拧紧主螺母1使得螺栓连接产生足够的轴向预紧力，使被连接件获得紧固；最后拧紧副螺母5使得止动垫圈3进入止动状态。在上述拧紧副螺母5的过程中，锁紧垫圈4会通过螺栓外螺纹的变形部位，能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏副螺母5的内螺纹。

（4）当拆卸螺纹连接时，可以扳手反转副螺母5，使得止动垫圈3退出止动状态；再以扳手反转主螺母1，使得被连接件退出螺纹连接。在上述反转主螺母1时，限位垫圈2会通过螺栓外螺纹的变形部位，能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏主螺母1的内螺纹。

（5）当以扳手拧紧副螺母5，驱动止动垫圈3进入止动状态时，拧紧力经过扳手放大，再经过螺纹旋转转变为轴向压紧力，第二次放大；再经过止动垫圈3曲面环部31的弹性变形，转变为径向压力，第三次放大；因此，装拆副螺母5的操作容易，不必用力过大。

（6）本发明的主螺母1和副螺母5不得远近反转安装，不得远近顺序颠倒安装；在止动垫圈3处于止动状态时，不得拧转主螺母1；否则会破坏螺栓的外螺纹。

（7）与本发明配合的螺栓在拆卸后，再用于连接厚度较小的被连接件时，不会降低连接强度和刚度，可重复多次使用。本发明可重复多次使用，不会影响连接的强度和刚度。

本发明的有益效果如下：（1）本发明的止动垫圈3在受到锁紧垫圈4挤压时，能够径向内缩，驱动螺纹内齿33压入螺栓外螺纹的牙底部，相对螺栓止动，防松和止退可靠；由于锁紧垫圈4对止动垫圈3的轴向压紧力，引起止动垫圈3的曲面环部31产生弹性变形，转变为放大的径向压力，驱动螺纹内齿33压入螺栓外螺纹的牙底部，因此处于止动状态的止动垫圈3，在螺纹内齿33与变形的螺栓外螺纹之间，存在径向接触应力，即存在径向预紧力。

由于螺纹内齿33压入螺栓外螺纹的牙底部，使得螺栓外螺纹发生变形，获得与螺纹内齿33在接触部位完全相同的表面形状，与螺纹内齿33的接触部位不存在间隙，能够有效避免止动垫圈3相对螺栓外螺纹旋转，正转和反转都止动可靠。

与现有的机械防松技术相比，在冲击、振动或变载荷作用下，本发明不会因为止动元件与防松结构之间存在间隙，没有预紧力，引起螺纹连接的预紧力减少和松动。

（2）本发明依靠止动垫圈3的螺纹内齿33压入螺栓外螺纹的牙底部防松和止退。螺纹内齿33与螺栓外螺纹接触部位之间的径向预紧力，由止动垫圈3与锁紧垫圈4之间的压紧力决定，与螺纹连接的轴向预紧力无关。因此，对螺纹连接的冲击、振动或变载荷作用，不会引起所述径向预紧力变化，不会影响本发明的防松和止退作用。即使螺纹连接的轴向预紧力减小并消失，螺纹连接松动，本发明的径向预紧力仍然保持，不会影响止动垫圈3的止动状态；因此与现有防松和止退技术相比，本发明的防松和止退作用效果更可靠，能够有效避免螺栓和螺母从被连接件上脱落，防止引发事故。

（3）本发明与螺栓的连接在装拆时，能够使得螺栓的外螺纹发生变形，也能够将发生变形的螺栓外螺纹整形，避免损坏本发明的内螺纹；因此，本发明可重复多次使用，不降低连接强度和刚度；与本发明配合的螺栓在拆卸后，再用于连接厚度较小的被连接件时，不会降低连接强度和刚度，可重复多次使用。因此与现有防松和止退技术相比，本发明技术方案不破坏螺纹副，能够重复多次使用。

（4）本发明的主螺母1在近端面与被连接件抵接，在远端面依次与限位垫圈2和止动垫圈3固定连接；限位垫圈2和止动垫圈3的硬度都高于螺栓和主螺母1；限位垫圈2和止动垫圈3都与螺栓的外螺纹配合；因此，与现有的螺母相比，主螺母1、限位垫圈2和止动垫圈3的整体强度和刚度较高，限位垫圈2和止动垫圈3能够分担主螺母1的轴向载荷，能够有效避免主螺母1的磨损、疲劳、滑牙和其他失效，可靠性高，寿命长。

（5）本发明的止动垫圈3在曲面环部31的远端面带有沿圆周均匀分布的径向凹痕32，锁紧垫圈4在近端面带有沿圆周均匀分布的径向凸痕44；锁紧垫圈4与止动垫圈3分别通过径向凸痕44与径向凹痕32抵接，能够增加摩擦力，避免相对转动，以锁紧止动垫圈3，使得止动垫圈3相对螺栓产生并保持径向预紧力，保持止动状态，防松和止退可靠。

（6）当以扳手拧紧副螺母5，驱动止动垫圈3进入止动状态时，拧紧力经过三次放大；因此，装拆副螺母5的操作容易，不必用力过大。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为限位垫圈2在图1中的左视图；

图3为止动垫圈3在图1中的左视图；

图4为锁紧垫圈4在图1中的左视图。

附图标记说明：主螺母1、斜槽11、限位垫圈2、近折翼片21、螺纹部22、内槽23、外槽24、止动垫圈3、曲面环部31、径向凹痕32、螺纹内齿33、内缩槽34、翼片35、锁紧垫圈4、远折翼片41、螺纹部42、分割槽43、径向凸痕44、副螺母5和斜槽51。

具体实施方式

以下结合附图和具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细地说明。图1为本发明的主视图，包含主螺母1、限位垫圈2、止动垫圈3、锁紧垫圈4和副螺母5。与本发明配合的螺栓优选公知的螺栓标准件。

所述螺母1和副螺母5都具有六角柱形结构，带有中心螺纹孔，在所述中心螺纹孔的内表面带有内螺纹，优选碳钢线材，经过下料、冷镦、热处理、攻丝和表面处理等工艺加工成形。所述螺母1在侧面的远端带有的斜槽11和所述副螺母5在侧面的近端带有的斜槽51，都优选铣削加工成形。

所述限位垫圈2、止动垫圈3和锁紧垫圈4都优选弹簧钢板材，经过下料、退火、冲压、磨端面、去毛刺、淬火和回火等工艺加工成形。

图2为限位垫圈2在图1中的左视图；所述限位垫圈2为圆圈形片状结构，带有中心孔、近折翼片21、螺纹部22、内槽23和外槽24。所述限位垫圈2在近端面与主螺母1远端面的固定连接优选公知的金属粘结剂粘接。所述近折翼片21向近端折弯，卡入主螺母1的斜槽11，并优选公知的金属粘结剂与主螺母1的斜槽11粘接。所述螺纹部22环绕限位垫圈2的中心孔，在所述中心孔的内表面带有至少一圈内螺纹，优选一圈；所述内螺纹优选磨削加工成形。

图3为止动垫圈3在图1中的左视图；所述止动垫圈3为圆圈形曲面片状结构，带有中心孔、曲面环部31、径向凹痕32、螺纹内齿33、内缩槽34和翼片35。所述止动垫圈3在近端面与限位垫圈2的固定连接，优选公知的金属粘结剂粘接。所述径向凹痕32沿着径向由内向外延伸，内外凹陷深度相同，优选磨削加工成形。

所述螺纹内齿33位于止动垫圈3中心孔的内表面，是一圈内螺纹；所述内螺纹由深度不同的两种径向内槽，沿圆周方向均匀分割，形成内齿；所述内螺纹优选磨削加工成形；所述径向内槽优选磨削加工成形。

所述翼片35向近端折弯，卡入限位垫圈2的外槽24和主螺母1的斜槽11，并优选公知的金属粘结剂，与限位垫圈2的外槽24和主螺母1的斜槽11粘接。

图4为锁紧垫圈4在图1中的左视图；所述锁紧垫圈4为圆圈形片状结构，带有中心孔、远折翼片41、螺纹部42、分割槽43和径向凸痕44。所述锁紧垫圈4在远端面与副螺母5的固定连接，优选公知的金属粘结剂粘接。

所述远折翼片41为扁条形结构，向远端折弯，卡入副螺母5的斜槽51，并优选公知的金属粘结剂，与副螺母5的斜槽51粘接。所述螺纹部42环绕锁紧垫圈4的中心孔，在所述中心孔的内表面带有至少一圈内螺纹，优选一圈；所述内螺纹优选磨削加工成形。

上述实施仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。在满足本发明的结构和性能要求条件下，改变材料和制造工艺，都在本发明的保护范围之内。