高疲劳性能紧固结构及紧固件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于连接金属板或其他大型部件的高疲劳性能紧固结构及紧固件。
【背景技术】
[0002]在现有材料连接中，使用紧固件将两个或两个以上的部分组合的形式被广泛采用，通过事先对需连接部件进行钻孔、锪窝等处理，将紧固件穿入其中，并将紧固件杆部末端进行变形，通过头部和变形尾部产生的夹紧力使结构形成较为牢固的连接。在使用中这样的组合结构通常必须承受强大的疲劳强度。
[0003]如图1、图3所示，现有技术中沉头铆钉I与上部部件4的接触面8采用平面接触的方式，扁圆头铆钉17与上部部件4的接触面18也采用平面接触的方式，这样的结构形式无法很好的反映灵活性的需要，由于安装的需要，杆部3与上部部件4、下部部件5之间存在一定的间隙，使得当铆钉安装完成后，当上部部件4、下部部件5受到箭头11、12所示的水平方向的反向作用力时，铆钉会以轴13发生偏转。
[0004]由于构件在工作过程中受力的复杂性，使得上部部件4、下部部件5非单一方向受力，则铆钉的偏转也非单一方向，其情形即为因震动而产生的干涉载荷。由于铆钉本身形状的原因，导致当其发生受力偏转时，于铆钉安装头部边缘14处产生集中受力，在力的反复作用下，该位置更易于发生疲劳损坏，造成结构的破坏甚至失效。尤其该结构使用于连接易碎或各向异性(如层状复合材料)时，结合部位非常容易产生破坏，导致疲劳寿命缩短，甚至造成安全问题。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种高疲劳性能紧固结构及紧固件。通过改变头部与被连接部件的接触面的形状，消除原有形式中产生的干涉载荷，避免挤压力集中于一点，增加灵活性，延长结构的疲劳寿命，增强安全性；并且，由于上述特殊接触面的形状，紧固件安装时及锚固后始终可以自动对准孔槽中心，即紧固件轴心线与孔槽轴心线保持一致。
[0006]本实用新型采用以下技术方案:
[0007]本实用新型的第一个方面为一种高疲劳性能紧固结构，包括上部部件、下部部件和紧固件，上部部件和下部部件通过紧固件连接，所述紧固件包括杆部和与杆部一体并径向扩大的头部，其特征在于:所述紧固件的头部下缘具有一球形支撑面，所述上部部件具有一与所述球形支撑面相互配合的球形穿孔。
[0008]进一步的，作为紧固件的其中一种结构，所述紧固件为铆钉，安装时由远离头部一侧的杆部变形后形成铆钉镦头。
[0009]进一步的，根据实际使用需要，铆钉分为多种类型，考虑到需要达到的铆接效果，所述铆钉为沉头铆钉、半沉头铆钉、半圆头铆钉、扁圆头铆钉、平锥头铆钉、扁平头铆钉、平头铆钉中的任意一种。
[0010]进一步的，根据被铆接部件的不同，避免挤压力集中于一点，增强灵活性，延长结构的疲劳寿命，进一步达到所需的紧固效果，所述沉头铆钉、半沉头铆钉、半圆头铆钉、扁圆头铆钉、平锥头铆钉、扁平头铆钉、平头铆钉的铆钉镦头上缘具有一球形支撑面，所述下部部件具有一与所述球形支撑面相互配合的球形穿孔。
[0011]进一步的，作为紧固件的另一种结构，所述紧固件为高锁螺栓，远离头部一端的杆部具有用以旋紧套环的螺纹。
[0012]进一步的，根据实际所连接部件的不同以及需要达到的效果，所述紧固件或铆钉或高锁螺栓的个数至少为一个。
[0013]进一步的，根据实际所连接部件的不同以及需要达到的效果，通过紧固件或铆钉或高锁螺栓连接的上部部件和下部部件总数至少为两个。
[0014]本实用新型的第二个方面所述的高疲劳性能紧固件，包括杆部和与杆部一体并径向扩大的头部，其特征在于:所述头部下缘具有一球形支撑面。
[0015]进一步的，所述紧固件为铆钉，安装时由远离头部一侧的杆部变形后形成铆钉镦头。
[0016]进一步的，所述紧固件为高锁螺栓，远离头部一端的杆部具有用以旋紧套环的螺纹。
[0017]从以上内容可以看出，依据本实用新型，紧固件的头部下缘设计成球形支撑面，所述上部部件具有一与所述球形支撑面相互配合的球形穿孔。
[0018]若紧固件为铆钉，安装时由远离头部一侧的杆部变形后形成铆钉镦头，根据需要，铆钉镦头上缘也设计成球形支撑面，所述下部部件具有一与所述球形支撑面相互配合的球形穿孔。
[0019]本实用新型的有益效果是，通过上述改进，当上部部件、下部部件受力时，紧固件会以轴发生偏转，将原本集中于一点的力，分散到球面上，减小了构件局部区域的力，消除了震动中产生的干涉载荷。既具灵活性，又延长了疲劳寿命。同时，由于上述球面接触面形状，紧固件安装时及锚固后始终可以自动对准孔槽中心，即紧固件轴心线与孔槽轴心线保持一致。
【附图说明】
[0020]图1为已知的沉头铆钉铆接结构轴向示意图。
[0021]图2为本实用新型的沉头铆钉铆接结构轴向示意图。
[0022]图3为已知的扁圆头铆钉铆接结构轴向示意图。
[0023]图4为本实用新型的半沉头铆钉铆接结构轴向示意图。
[0024]图5为本实用新型的半沉头铆钉铆接结构示意图。
[0025]图6为本实用新型的高锁螺栓结构示意图。
[0026]图中，1.沉头铆钉;2.头部;3.杆部;4.上部部件;5.下部部件;6.孔槽；7.穿孔;8、18.平面接触面；10.沉头铆钉；11、12.箭头；13.轴；14.头部边缘；15、21、24.球形支撑面；16.球形穿孔；17.扁圆头铆钉；20.半沉头铆钉；19.上表面；22.球形穿孔；23.铆钉镦头；25.高锁螺栓；26.套环。
【具体实施方式】
[0027]下面结合说明书附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0028]如说明书附图1所示的铆接结构，沉头铆钉I深入到孔槽6中将上部部件4和下部部件5进行铆接，沉头铆钉I包括杆部3和与杆部3 —体并径向扩大的头部2，铆钉头部下缘与被铆接上部部件4形成平面接触面8，在上部部件4上有与平面接触面8对应的穿孔
7。这样，由于安装的需要，杆部3与上部部件4和下部部件5之间存在一定的间隙，使得当沉头铆钉I安装完成后，当上部部件4和下部部件5受到箭头11、12所示的水平方向的反向作用力时，沉头铆钉I会以轴13发生偏转。由于构件在工作过程中受力的复杂性，使得上部部件4和下部部件5非单一方向受力，则沉头铆钉I的偏转也非单一方向，其情形即为因震动而产生的干涉载荷。由于沉头铆钉I本身形状的原因，导致当其发生受力偏转时，于沉头铆钉I头部边缘14处产生集中受力。
[0029]参照说明书附图3，可知，扁圆头铆钉