干涉型无耳游动托板螺母的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种紧固连接装置。
【背景技术】
[0002] 目前，在航空、航天等领域的机械结构中，经常使用螺栓来连接带孔的若干层板 (包括铝合金6061或7075、钛合金Ti6A14V、碳纤维复合材料T700/M21等），连接结构如图 1所示，包括铆钉1和自锁螺母2,采用两个铆钉1将自锁螺母2固定在层板3上。这种连 接方式有三个缺点：
[0003] (1)这些层板中的孔大多数是通过传统的钻、铰等机械加工方式加工，孔内壁表面 粗糙度大、存在微观裂纹的可能性增大，当孔处于高载、交变应力条件下，孔内壁存在微观 裂纹处会产生应力集中现象。当应力大于材料本身的屈服强度时，结构微裂纹出现扩展，最 终可能导致整个结构报废，浪费较大。
[0004] (2)安装需要的孔数量很多，各相邻孔之间的中心距Ll和形位公差L要求高，并降 低飞机结构整体的强度约为30 %，且存在多个中心距Ll和形位公差L，易出现误差积累，造 成螺栓不能正常装配。此时如果强制装配，固定托板螺母的面板与结构易产生干涉，使结构 变形，产生有害的附加作用力。
[0005] (3)铆钉连接的螺母，推出力和拧脱力矩较小。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种干涉型无耳游动托板螺母，无需使用 两个铆钉，减少了孔的数量，降低了对孔中心距的要求，提高了生产合格率和效率。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括座圈夹、座圈和自锁螺母；所 述的座圈为U行结构，开口两侧的侧壁垂直于底部，两侧侧壁上分别开有平行于底部的装 配槽，且两侧的装配槽到底部的距离相等，底部外壁凸起有能够与待装配的层板开孔过盈 配合的柱体，且贯穿座圈底部和柱体开有通孔；所述的座圈夹为菱形结构，菱形的一个顶点 开口，菱形另外两个相对的顶点能够安装到座圈侧壁的装配槽中，且座圈夹为弹性材质；所 述的自锁螺母为中空柱体，一端带有底座，柱体能够通过座圈夹的开口进入菱形结构内部， 且底座能够固定在座圈夹和座圈底部之间。
[0008] 所述自锁螺母的材质为A286,座圈夹的材质为不锈钢17-7PH，座圈的材质为不锈 钢 17-4PH、钛合金 Ti6A14V 或 Ti-3Al-2. 5V。
[0009] 所述的座圈安装到层板开孔时，采用干涉装配，推拉直径大于座圈底部通孔的锥 形芯棒通过座圈底部通孔，在孔壁上产生残余应力，将座圈装配到层板上。
[0010] 本发明的有益效果是：
[0011] 1)提高抗腐蚀性
[0012] 使用适当过盈配合的芯棒进行安装，降低了安装成本并在孔周围产生比较均匀的 残余压应力，并且阻止腐蚀材料进入座圈外径和孔壁之间，有效提高基体连接寿命约2倍 以上。
[0013] 2)降低安装成本，提高安装效率
[0014] 装配需要的孔数量降低了两倍，游动托板螺母可以在0. 76mm的最小径向范围内 补偿形位公差的积累，降低了对形位公差的要求，飞机结构整体的强度提高约为35%。加工 装配孔径大于正常孔径时，可以依次采用一级加大孔或二级加大孔。
[0015] 3)提高推出力和拧脱力矩
[0016] 用芯棒装配座圈时，对不同的基体材料（铝合金/钛合金/复合材料板），在芯棒 与座圈之间采用不同的干涉量，推出力和拧脱力矩分别提高约为50%和2倍。
【附图说明】
[0017] 图1是现有技术的装配示意图，其中（a)为爆炸图，（b)为俯视图，（c)为剖视图；
[0018] 图2是本发明的装配示意图，其中（a)为爆炸图，（b)为主视角立体图，（c)为45° 视角立体图，（d)是剖视图，（e)是俯视图，（f)是左视图，（g)是干涉型无耳游动托板螺母 的剖视图，（h)是层板的剖视图；
[0019] 图3是采用锥形芯棒安装座圈的示意图，其中（a)是装配示意图，（b)是受力示意 图；
[0020] 图4是本发明的装配流程示意图；
[0021] 图中，1一铆钉，2-自锁螺母，3-层板，4-座圈夹，5-锥形芯棒，6-座圈，ΦΑ-自锁 螺母外径，φ(1 2-锥形芯棒工作带直径，φ?。-座圈内径，（J)D1-座圈外径，ΦD2-层板孔径， Φ D-座圈f父孔后尺寸，Δ R-自锁螺母游动径向最小范围。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施 例。
[0023] 如图2所示，本发明提供的干涉型无耳游动托板螺母包括座圈夹4、座圈6和自锁 螺母2,这样在装配螺栓时允许自锁螺母在一定的半径差Λ R范围内游动。
[0024] 所述的座圈为U行结构，开口两侧的侧壁垂直于底部，两侧侧壁上分别开有平行 于底部的装配槽，且两侧的装配槽到底部的距离相等，底部外壁凸起有能够与待装配的层 板开孔过盈配合的柱体，且贯穿座圈底部和柱体开有通孔；所述的座圈夹为菱形结构，菱形 的一个顶点开口，菱形另外两个相对的顶点能够安装到座圈侧壁的装配槽中，且座圈夹为 弹性材质；所述的自锁螺母为中空柱体，一端带有底座，柱体能够通过座圈夹的开口进入菱 形结构内部，且底座能够固定在座圈夹和座圈底部之间。
[0025] 所述自锁螺母的材质为Α286,座圈夹的材质为不锈钢17-7ΡΗ，座圈的材质为不锈 钢 17-4ΡΗ、钛合金 Ti6A14V 或 Ti-3Al-2. 5V。
[0026] 如图3所示，本发明采用干涉装配，通过向右的力F拉锥形芯棒5,使其完全通过座 圈6的内孔，锥形芯棒Φ(1 2与座圈铰孔前尺寸Φ?。之间采用合适的干涉量，在座圈的孔壁 上产生适当的残余应力，这样座圈6就装配到层板3上；表面的表层部分应力是有害的，通 过精铰孔径，达到尺寸Φ?，它能提高座圈的疲劳强度、提高座圈的推出力、拧脱力矩等，这 样就减少了两个铆钉，减少了孔的数量，降低了对孔中心距的要求，提高了生产合格率和效 率。座圈装配后的推出力、拧脱力矩、疲劳等性能满足NAS25027、GJB715标准。
[0027] 本发明所述各器件的参数如下表：
[0031] 本发明的装配使用过程如图4所示，首先放置座圈6到层板3上，此时座圈孔径为 Φ D。，外径为Φ D1;然后使用工具向下拉锥形芯棒5,将座圈6装配到层板3上，锥形芯棒芯 棒使座圈和层板开孔的内表面在沿轴线方向分布着径向压应力，使层板3的疲劳强度提高 2-20倍；然后在座圈通孔内使用铰刀1铰孔，铰后尺寸达到装配时尺寸Φ? ;再将自锁螺母 2放置到座圈6上，使用工具钳将座圈夹4装配到座圈6两臂的矩形槽中，此时，装配已完 成。当自锁螺母2需要更换时，使用工具或手动将自锁螺母2从座圈夹4的开口处推出，再 将新的自锁螺母从开口处推入。
【主权项】
1. 一种干涉型无耳游动托板螺母，包括座圈夹、座圈和自锁螺母，其特征在于：所述的 座圈为U行结构，开口两侧的侧壁垂直于底部，两侧侧壁上分别开有平行于底部的装配槽， 且两侧的装配槽到底部的距离相等，底部外壁凸起有能够与待装配的层板开孔过盈配合的 柱体，且贯穿座圈底部和柱体开有通孔；所述的座圈夹为菱形结构，菱形的一个顶点开口， 菱形另外两个相对的顶点能够安装到座圈侧壁的装配槽中，且座圈夹为弹性材质；所述的 自锁螺母为中空柱体，一端带有底座，柱体能够通过座圈夹的开口进入菱形结构内部，且底 座能够固定在座圈夹和座圈底部之间。2. 根据权利要求1所述的干涉型无耳游动托板螺母，其特征在于：所述自锁螺母的材 质为A286,座圈夹的材质为不锈钢17-7PH，座圈的材质为不锈钢17-4PH、钛合金Ti6A14V或 Τ?-3Α1-2. 5V〇3. 根据权利要求1所述的干涉型无耳游动托板螺母，其特征在于：所述的座圈安装到 层板开孔时，采用干涉装配，推拉直径大于座圈底部通孔的锥形芯棒通过座圈底部通孔，在 孔壁上产生残余应力，将座圈装配到层板上。
【专利摘要】本实用新型提供了一种干涉型无耳游动托板螺母，包括座圈夹、座圈和自锁螺母，座圈为U行结构，开口两侧的侧壁垂直于底部，两侧侧壁上分别开有平行于底部的装配槽，且两侧的装配槽到底部的距离相等，底部外壁凸起有能够与待装配的层板开孔过盈配合的柱体，且贯穿座圈底部和柱体开有通孔；所述的座圈夹为菱形结构，菱形的一个顶点开口，菱形另外两个相对的顶点能够安装到座圈侧壁的装配槽中，且座圈夹为弹性材质；所述的自锁螺母为中空柱体，一端带有底座，柱体能够通过座圈夹的开口进入菱形结构内部，且底座能够固定在座圈夹和座圈底部之间。本实用新型能够提高抗腐蚀性，降低安装成本，提高安装效率，提高推出力和拧脱力矩。
【IPC分类】F16B37/00
【公开号】CN205047615
【申请号】CN201520792668
【发明人】杨晨, 邹鹏航
【申请人】陕西迈堃科学技术有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月14日