一种自锁螺栓组件及其制作方法与流程

本发明涉及的是紧固件技术领域，具体地说是一种自锁螺栓组件及其制作方法。

背景技术：

紧固件是一种可以将二个或多个元件以机械方式固定或粘合在一起的机械元件。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度极高。紧固件是应用最广泛的机械基础件，需求量很大。广泛应用各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等领域，在日常工作也可以看到各式各样的紧固件。

在飞行器、潜水器零件设计中，具有多功能性，体积小、重量轻、强度高可靠的高端紧固件，其技术要求高、结构复杂、工艺难度大、价格昂贵。随着现代科技的发展，特别是冶金技术的飞速发展。原材料的性能在大大提高，尤其是原材料合金元素含量的精细化、多元化，有害物质的有效控制，原材料强度、塑性，以及特殊性能等得到有效控制，可以获得理想的特殊性能的材料。

随着科技的进步，机械化、自动化程度飞速提高，对机械设备的安全性提出了更高的要求。出于安全的考虑，要求机械设备、零部件之间的连接安全可靠。目前机械产品的设计都趋于智能化设计，功能化设计及防脱落可靠性设计，防脱落具有自锁性能是非常关键的一个技术指标，实现防脱落具有自锁性能的设计方案有很多，各有弊利。因此，有必要设计出一种连接可靠、使用安全的固定连接件，具有工艺简单，成本低廉，可靠性强。

技术实现要素：

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高强度弹簧垫片装配孔的加工方法，在普通垫片的加工基础上，通过增加在车床上镗孔，加工出配合精度要求，具体地说是一种自锁螺栓组件及其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种自锁螺栓组件，其特征在于：包括有自锁螺栓、弹性垫圈和平垫圈，所述自锁螺栓包括有头部、螺杆部和螺纹段，所述头部通过螺杆部与螺纹段构成一体结构，所述螺纹段的螺纹外径大于所述螺杆部的直径，所述螺纹段的螺纹牙型为三角形螺纹，在所述螺纹段与螺杆部相连接处还设有收尾螺纹，所述收尾螺纹为不完整螺纹，所述收尾螺纹的螺距小于或等于螺纹段上标准螺距的1/2螺距，通过所述收尾螺纹可使自锁螺栓与螺母配合时产生干涉实现自锁，所述弹性垫圈和平垫圈依次设置于头部和螺纹段之间的螺杆部中。

进一步地，本发明所述的自锁螺栓组件，其中所述三角形螺纹的顶角与底角均为牙型角为60度的螺纹牙型，其中顶角的螺距为螺纹段中标准螺距的1/8螺距，底角的螺距为螺纹段中标准螺距的1/4螺距；在所述底角处两侧设有由过渡段构成的过盈配合部,所述过渡段为r0.3的圆弧过渡结构。

进一步地，本发明所述的自锁螺栓组件，其中所述头部的形状为沉头型、半圆头型、圆柱头型、六角头型或盘头型结构。

进一步地，本发明所述的自锁螺栓组件，其中所述弹性垫圈和平垫圈的内孔尺寸与所述螺杆部的外径相匹配，所述弹性垫圈和平垫圈之间依次相贯连接于所述头部和螺纹段之间的螺杆部中。

本发明还提供了上述自锁螺栓组件的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

步骤a：提前预制好具有内孔的弹性垫圈和平垫圈;

步骤b：预制自锁螺栓，应用丝材镦制成形为坯件后，在经无切削加工成型，经后续热处理及表面处理后，得到具有头部、螺杆部和螺纹段的自锁螺栓(1)产品；

步骤c：将预制好弹性垫圈和平垫圈通过螺纹段一杆端依次相贯连接于所述头部和螺纹段之间的螺杆部中，形成螺栓组件；

步骤d：将螺栓组件固定于机床中，根据等体积变形原理，采用无切削的滚丝方式在螺纹段中加工螺纹，经滚丝加工形型后，所述螺纹段的螺纹大径尺寸大于所述螺杆部的直径，同时使螺纹段的螺纹大径尺寸大于位于螺杆部中的弹性垫圈和平垫圈的内孔尺寸，经加工形型后，使所述自锁螺栓、弹性垫圈和平垫圈形成一体化结构，即得所述自锁螺栓组件。

进一步地，所述自锁螺栓组件的制作方法，其中在所述步骤b加工过程中，在制作螺杆部时，将所述螺杆部的长度为螺纹段长度的1.5～2.5倍。

进一步地，所述自锁螺栓组件的制作方法，其中在所述步骤d加工过程中，所述滚丝方式为采用螺纹滚丝轮，通过螺纹滚丝轮在螺纹段上滚压出所需标准螺距的螺纹，在滚压螺纹时，使螺纹段与螺杆部相连接处还设有收尾螺纹，所述收尾螺纹为不完整螺纹，所述收尾螺纹的螺距小于或等于螺纹段上标准螺距的1/2螺距。

进一步地，所述自锁螺栓组件的制作方法，其中采用螺纹滚丝轮在螺纹段上滚压出所需标准螺距的螺纹牙型为三角形螺纹。

采用本发明所述的一种自锁螺栓组件及其制作方法，与现有技术相比，其有效效果在于：由于在所述螺纹段与螺杆部相连接处还设有收尾螺纹，通过所述收尾螺纹可使自锁螺栓与螺母配合时产生干涉实现自锁；另外，将弹性垫圈和平垫圈依次设置于头部和螺纹段之间的螺杆部中，然后进行无切削的滚丝加工螺纹，经滚丝加工形成的螺纹大径尺寸大于位于螺杆部中的弹性垫圈和平垫圈的内孔尺寸，经加工形型后，使所述自锁螺栓、弹性垫圈和平垫圈形成一体化结构，可以达到自锁防松的目的。

采用本发明所述方法制作的自锁螺栓组件，其结构简单，设计合理，还具有制作方法简单，制作成本低等优点，其通用性好，可实现双重自锁的目的，又能实现自锁螺栓、弹性垫圈和平垫圈之间形成一体化，其防松安全可靠性高，机械性能稳定，维护方便，特别适用于防松效果要求高的装配连接，其通用性好，装拆方便，可推广运用于各种复杂环境系统中使用，适合推广应用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的结构示意图；待加工的零件结构示意图；

图2是本发明中自锁螺栓的结构示意图；

图3是本发明中所述弹性垫圈的结构示意图；

图4是本发明中所述平垫圈的结构示意图；

图5是本发明中所述螺纹段的螺纹牙型结构示意图；

图6是图5螺纹段的螺纹轴线示意图；

图7是本发明在应用过程中的结构示意图。

图中所示：1-自锁螺栓、11-头部、12-螺杆部、13-螺纹段、14-收尾螺纹、2-弹性垫圈、3-平垫圈、4-螺母。

具体实施方式

为进一步说明本发明的发明构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1至图7所示，本发明所述的一种自锁螺栓组件，包括有自锁螺栓1、弹性垫圈2和平垫圈3，所述自锁螺栓1包括有头部11、螺杆部12和螺纹段13，所述头部11通过螺杆部12与螺纹段13构成一体结构，所述螺纹段13的螺纹外径大于所述螺杆部12的直径，所述螺纹段13的螺纹牙型为三角形螺纹，在所述螺纹段13与螺杆部12相连接处还设有收尾螺纹14，所述收尾螺纹14为不完整螺纹，所述收尾螺纹14的螺距小于或等于螺纹段13上标准螺距的1/2螺距，通过所述收尾螺纹14可使自锁螺栓1与螺母配合时产生干涉实现自锁，所述弹性垫圈2和平垫圈3依次设置于头部11和螺纹段13之间的螺杆部12中。

进一步地，本发明所述的自锁螺栓组件，其中所述三角形螺纹的顶角与底角均为牙型角为60度的螺纹牙型，其中顶角的螺距为螺纹段13中标准螺距的1/8螺距，底角的螺距为螺纹段13中标准螺距的1/4螺距；在所述底角处两侧设有由过渡段构成的过盈配合部15,所述过渡段为r0.3的圆弧过渡结构。

进一步地，本发明所述的自锁螺栓组件，其中所述头部11的形状可根据使用的需要，制作为沉头型、半圆头型、圆柱头型、六角头型或盘头型结构即可。

进一步地，本发明所述的自锁螺栓组件，其中所述弹性垫圈2和平垫圈3的内孔尺寸与所述螺杆部12的外径相匹配，所述弹性垫圈2和平垫圈3之间依次相贯连接于所述头部11和螺纹段13之间的螺杆部12中。

本发明还提供了上述自锁螺栓组件的制作方法，采用强度和塑性好的材料，所用的材料为冷拉盘圆丝材，可通过热处理强化的合金钢材质、不锈钢均可。对选用的材料经无切削冷镦锻加工后不断裂形晶粒呈流线状排列，即晶粒流线均匀完整高度取向，材料经过压力加工产生冷作硬化后大大增强其抗拉强度和疲劳强度，获得理想形状坯件即可。

具体所述制作方法包括以下步骤：

步骤a：提前预制好具有内孔的弹性垫圈2和平垫圈3;

步骤b：预制自锁螺栓1，应用丝材镦制成形为坯件后，在经无切削加工成型，经后续热处理及表面处理后，得到具有头部11、螺杆部12和螺纹段13的自锁螺栓1产品；其中所述螺杆部12的长度可根据使用的需要，在制作螺杆部12时，将所述螺杆部12的长度制作为螺纹段13长度的1.5～2.5倍即可；

步骤c：将预制好弹性垫圈2和平垫圈3通过螺纹段13一杆端依次相贯连接于所述头部11和螺纹段13之间的螺杆部12中，形成螺栓组件；

步骤d：将螺栓组件固定于机床中，根据等体积变形原理，采用无切削的滚丝方式在螺纹段13中加工螺纹，经滚丝加工形型后，所述螺纹段13的螺纹大径尺寸大于所述螺杆部12的直径，同时使螺纹段13的螺纹大径尺寸大于位于螺杆部12中的弹性垫圈2和平垫圈3的内孔尺寸，经加工形型后，使所述自锁螺栓1、弹性垫圈2和平垫圈3形成一体化结构，即得所述自锁螺栓组件。其中所述滚丝方式为采用螺纹滚丝轮，通过螺纹滚丝轮在螺纹段13上滚压出所需标准螺距的螺纹，所述螺纹牙型为三角形螺纹；在滚压螺纹时，使螺纹段13与螺杆部12相连接处还设有收尾螺纹14，所述收尾螺纹14为不完整螺纹，所述收尾螺纹14的螺距小于或等于螺纹段13上标准螺距的1/2螺距。

在实际应用过程中，采用本发明所述的自锁螺栓组件，当需要与螺母4进行连接时，通过螺母4与螺纹段13之间进行螺接即可，由于在所述螺纹段13与螺杆部12相连接处还设有收尾螺纹14，通过所述收尾螺纹14可使自锁螺栓1中的螺纹段13与螺母4配合时，产生一定干涉，从而实现其自锁；另外，将弹性垫圈2和平垫圈3依次设置于头部11和螺纹段13之间的螺杆部12中，然后进行无切削的滚丝加工螺纹，经滚丝加工形成的螺纹大径尺寸大于位于螺杆部12中的弹性垫圈2和平垫圈3的内孔尺寸，经加工形型后，使所述自锁螺栓1、弹性垫圈2和平垫圈3形成一体化结构，也可以进一步达到自锁防松的目的。从而实现了双重自锁进而达到防松效果，其安全可靠性高，机械性能稳定，维护方便。

综上所述，采用本发明所述方法制作的自锁螺栓组件，其结构简单，设计合理，还具有制作方法简单，制作成本低等优点，其通用性好，可实现双重自锁的目的，又能实现自锁螺栓1、弹性垫圈2和平垫圈3之间形成一体化，其防松安全可靠性高，机械性能稳定，维护方便，特别适用于防松效果要求高的装配连接，其通用性好，装拆方便，可推广运用于各种复杂环境系统中使用，操作及使用方便，适合推广应用。

本发明的保护范围不仅限于具体实施方式所公开的技术方案，以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不限制本发明，凡依据本发明的技术方案所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。