专利名称：用于模锻套环的具有拉槽的拉杆紧固件的制作方法
发明
背景技术：
领域本发明一般涉及紧固件，特别是涉及一种拉杆紧固件，该拉杆紧固件能够让模锻套环被模锻在其上，或者能够使诸如螺母或螺纹套环之类的内螺纹装置被旋拧在其上。
背景技术：
用于航空航天工业的紧固件包括那些通过模锻操作进行安装的紧固件，以及那些使诸如螺母或螺纹套环之类的内螺纹装置旋拧在其之上的紧固件。模锻是一种利用锤式或压头式工具对某一部分的外表面施加压缩力，以减少该部分的横截面积的工艺。用于紧固件的模锻操作包括，将模锻套环滑到具有一系列锁槽的紧固件部分上。该模锻套环包括一个内表面，该内表面是典型光滑的，并且其大小足以用间隙配合套到紧固件的锁槽上。模锻套环也具有足够的厚度，以至于当实施模锻操作的时候，模锻套环的材料能够被挤压到紧固件的锁槽中，从而将模锻套环锁定到紧固件上。由于模锻套环材料必须被挤压到锁槽里，因而模锻套环材料通常要比组成锁槽的材料软。
通过模锻操作安装的紧固件通常包括具有拉杆部分的紧固件和不具有拉杆部分的紧固件。具有拉杆部分的紧固件包括一个在紧固件近端具有一个增大的凸出头部的销。该头部包括一个与工件表面相接触的远端面。位于该头部远侧的是一个光滑轴部分，其适于被一系列工件内的基本上被对准的孔接收。光滑轴部分可以提供与工件内的这些对准孔的间隙配合或干涉配合。位于光滑轴部分远侧的是一个锁轴部分，其具有多个沿圆周方向延伸的环形锁槽。可替换地，某些销所包括的锁槽并不是环形的，而是螺旋形的。可对锁槽进行设置，以通过一个模锻操作使其与模锻套环啮合。位于锁槽部分远侧的是一个拉杆部分，其可通过一个危险槽(breaknect groove)与锁槽部分分离。
为了安装该销，可将拉杆部分插入一系列工件内的对准孔中，直到它从这些工件的相对一侧的孔中伸出。对于在光滑轴部分有干涉配合的销，用一个工具在拉杆部分拖拉，将光滑轴部分拉入孔中，直到头部的远端面接触到工件表面。由于具有干涉配合，因此该销可以被施加在光滑轴部分的来自至少一个对准孔的压缩力夹持在工件内。此时，所述工具可以继续在拉杆部分上拖拉，直到获得足够大的拉力使拉杆部分在危险槽处与销的其余部分断开。然后可将模锻套环滑到锁轴部分上并将其模锻入合适的位置。
为了安装具有光滑轴部分的销，其中该光滑轴部分提供间隙配合，应将拉杆部分插入对准孔中，并将其向前推进以穿过该孔，直到所述头部的远端面与工件表面相接触。在模锻操作期间，所述工具可以在拉杆部分施加较轻的拉力载荷以将销保持原位。或者，为了在模锻操作后将销保持在拉紧状态，所述工具可以在模锻操作期间对拉杆部分施加较高的拉力载荷，从而使紧固件保持在预紧状态。当模锻套环被模锻到锁槽上之后，可以进一步将拉杆部分拉紧，直到它在危险槽部分处与该销的剩余部分断开。
通过模锻操作安装的但不包括拉杆部分的紧固件包括这样的一种销，其具有一个增大的凸出头部、一个光滑轴部分和一个锁轴部分。和包括拉杆部分的所述紧固件中的一样，该光滑轴部分适于被一系列工件内的对准孔接收，并可提供间隙配合或干涉配合。也和具有拉杆部分的紧固件类似，该锁轴部分既可包括多个沿圆周方向延伸的环形锁槽也可包括螺旋形锁槽。
一种包括光滑轴部分但是没有拉杆部分的紧固件，其中该光滑轴部分具有干涉配合，为了安装这种紧固件，应将锁轴部分从一系列工件的一侧插入这些工件内的对准孔中，直到该锁轴部分从这些工件的相对一侧中伸出。可以利用一个工具在锁轴部分进行拖拉，将光滑轴部分拉入对准孔中，直到所述头部的远端面要与工件相接触。该销可以被施加在光滑轴部分的来自至少一个对准孔的压缩力夹持在工件内。因而该销就处于夹持状态，于是可以将模锻套环滑到锁槽上，然后可用一个工具将该套环模锻到锁轴部分的锁槽上。
一种包括光滑轴部分但是没有拉杆部分的紧固件，其中该光滑轴部分具有间隙配合，该紧固件在其远端的一个表面上可包括一个螺纹孔或者某些其他装置，所述工具可通过这些装置与该销的锁轴部分啮合，从而将销夹持住以进行模锻操作。为了安装这种紧固件，应将锁轴部分从一侧插入一系列工件内的对准孔中，直到该锁轴部分从工件的相对一侧伸出，并且所述头部的远端面要接触到工件。随后，可将模锻套环滑到锁轴部分上以为模锻操作好准备。在模锻操作期间，所述工具可以通过所述的螺纹孔或其他工具啮合装置在销上施加轻的拉力载荷以使其保持原位。或者，为了在模锻操作后将销保持在拉紧状态，所述工具可以在模锻操作期间通过所述螺纹孔或其他啮合装置施加较高的拉力载荷，从而使该紧固件保持在预紧状态。
通过将螺母或螺纹套环旋在其上进行安装的紧固件，还包括具有拉杆部分的紧固件和不具有拉杆部分的紧固件。具有拉杆部分的紧固件包括这样的一种销，该销在紧固件的近端具有一个增大的凸出头部，并且具有一个与工件表面相接触的远端面。与头部邻近的是一个光滑轴部分，该光滑轴部分适于被一系列工件内的对准孔接收。光滑轴部分可以提供与工件内的对准孔的间隙配合或干涉配合。位于光滑轴部分远侧的是一个螺纹轴部分，该螺纹轴部分可包括一个用于接收螺母或螺纹套环的标准螺纹。在螺纹轴部分的远侧是一个拉杆部分，其可通过危险槽与螺纹轴部分分离。
一种被设置成可以让螺母或螺纹套环旋在其上、具有一个拉杆部分的销的安装与被设置成可以通过模锻操作安装的、具有一个拉杆部分的销的安装类似。将拉杆部分插入工件内的对准孔中，直到拉杆部分从工件的相对一侧伸出。对于在光滑轴部分具有干涉配合的销，可用一个工具通过在拉杆部分拖拉，将光滑轴部分拉入对准孔中，直到所述头部的远端面接触到工件的表面。由于该销具有干涉配合，因而可以被施加在光滑轴部分的来自至少一个对准孔的压缩力夹持在工件内。所述工具可以继续在拉杆部分上拖拉，直到获得足够的拉力将拉杆部分在危险槽处与该销的其余部分断开。然后，可将螺母或者螺纹套环旋到该销的螺纹轴部分上。
为了安装具有光滑轴部分的螺纹销，其中该光滑轴部分提供间隙配合，应将拉杆部分插入对准孔，并使其向前推进以穿过对准孔，直到所述头部的远端面与工件表面相接触。然后，可以将螺母或螺纹套环滑过拉杆部分。于是，在向拉杆部分施加轻的拉力载荷的同时，可以将螺母或螺纹套环旋到螺纹轴部分。可替换地，为将紧固件置于预紧状态，所述工具可以在在旋拧操作期间对拉杆部分施加较高的拉力载荷。在螺母或螺纹套环被旋到螺纹轴部分后，可以将拉杆进一步拉紧，直到它在危险槽处与该销的其他部分断开。
通过让螺母或者螺纹套环旋到其上进行安装的但不包括拉杆部分的紧固件，包括这样的一种销，其具有一个增大的凸出头部、一个光滑轴部分和一个螺纹轴部分。和包括拉杆部分的紧固件一样，该光滑轴部分适于被一系列工件内的对准孔接收，并可提供间隙配合或干涉配合。
一种包括光滑轴部分但是没有拉杆部分的螺纹销，其中该光滑轴部分具有干涉配合，为了安装这种螺纹销，应将螺纹轴部分从一系列工件的一侧插入这些工件内的对准孔中，直到该螺纹轴部分从这些工件的相对一侧中伸出。可以利用一个工具在螺纹轴部分进行拖拉，将光滑轴部分拉入对准孔中，直到所述头部的远端面要与工件相接触。该销可以被施加在光滑轴部分的至少一个对准孔的压缩力夹持在工件内。因而该销就处于夹持状态，于是可以将螺母或螺纹套环旋到螺纹轴部分的螺纹上。
具有间隙配合的光滑轴部分但没有拉杆部分的螺纹销可以在紧固件 的表面上包括一个螺纹孔或者某些其他装置，所述工具可以通过该装置与该销的螺纹轴部分啮合，以便为旋拧操作夹持住该销。为安装这些紧固件，应将螺纹轴部分从一侧插入一系列工件内的对准孔中，直到螺纹轴部分从工件的相对一侧中伸出，并且所述头部的远端面接触到工件。然后，可以将螺母或螺纹套环旋到螺纹轴部分。为了将螺母或螺纹套环旋到该销上，所述工具可以通过螺纹孔或其他的工具啮合装置在销上施加轻的拉力载荷，以将该销保持在原位。可替换地，为了将该销置于预紧状态，所述工具可以在旋拧操作中通过螺纹孔或其他啮合装置施加较高的拉力载荷。
由于通过模锻操作安装的紧固件和通过将螺母或螺纹套环旋到其上进行安装的紧固件在工业(例如航空工业)中应用普遍，制造厂商对两种紧固件都有储存。储存和使用多种类型的紧固件会明显增加航空器的生产费用。因此，本领域的普通技术人员认识到需要一种可以通过多种安装方式使用的紧固件，以使航空制造厂商所使用的紧固件的类型的数目得以降低。
发明内容
简而言之，用一般性的说法，本发明针对一种既可以通过模锻方法又可以通过旋拧方法安装的紧固件，以致能够减少制造厂商所使用的紧固件的种类。
在本发明当前优选的一个方案中，紧固件包括一个增大的凸出的头部，其基本上以一个纵轴的附近为中心，并位于所述紧固件的近端。紧固件也包括一个基本上成圆柱形的光滑轴部分，其位于所述头部的远侧，并邻近于所述头部，而且基本上以所述纵轴的附近为中心。光滑轴部分包括第一直径。一个螺纹轴部分位于所述光滑轴部分的远侧，并且基本以所述纵轴的附近为中心。所述螺纹轴部分包括一个外螺纹，该外螺纹具有足够的强度以让用一种较软材料制成的一个模锻套环能够被模锻到其上，而对所述螺纹没有明显损伤。所述外螺纹具有的第二直径小于所述光滑轴部分的所述第一直径。该紧固件也包括一个销尾部分。销尾部分位于所述螺纹轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心。所述销尾部分包括被一个工具用来啮合所述销尾部分并拉紧所述紧固件的装置。所述销尾部分具有的第三直径小于所述螺纹轴部分的所述第二直径。而且，要与所述螺纹轴部分啮合的一个模锻套环或一个内螺纹装置可以没有任何干涉地套到所述销尾部分上。该紧固件也包括一个危险槽，其所具有的第四直径小于所述销尾部分的所述第三直径，所述危险槽位于所述螺纹轴部分和所述销尾部分之间，并且基本上以所述纵轴的附近为中心。对所述危险槽进行控制，以确保所述危险槽所包括的抗拉强度比所述紧固件其他任何部分的都低，而且当所述紧固件在所述销尾部分被施加一个预定范围的拉力时，所述紧固件将在所述危险槽处断开。
在本发明的所述的当前优选实施例的一个细节方案中，所述光滑轴部分的长度，当所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面时，足以使所述光滑轴部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出。在另一个当前优选的实施例中，所述光滑轴部分的长度，当所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面时，不足以使所述光滑轴部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出。被所述工具用来啮合所述销尾部分的所述装置可以包括多个沿圆周方向延伸的环形槽。在一个进一步的当前优选实施例中，所述危险槽的抗拉强度通过所述危险槽的第四直径和所述危险槽区域中的紧固件材料的强度来控制。在一个附加的当前优选实施例中，所述危险槽包括一个第一圆锥形渐细表面，其从所述螺纹轴部分朝所述紧固件的所述纵轴的方向向远侧逐渐变细。所述危险槽也包括一个第二圆锥形渐细表面，其从所述销尾部分朝所述紧固件的所述纵轴的方向向近侧逐渐变细。基本成圆形的交线位于所述第一和第二圆锥形渐细表面之间。此外，一个具有被控制尺寸的半径位于所述第一圆锥形渐细表面和所述第二圆锥形渐细表面的交线处。
在本发明的第二当前优选方案中，可以通过模锻操作安装所述紧固件。通过模锻安装所述紧固件的方法包括，提供所述紧固件和至少一个工件。所述的至少一个工件具有一个贯穿其中的孔，该孔与所述紧固件的光滑轴部分之间为间隙配合。将所述紧固件的销尾部分从所述至少一个工件的第一侧插入所述至少一个工件内的所述孔中。将所述紧固件向远侧推进，直到所述销尾部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出，并且所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面。进一步的步骤包括提供一个模锻套环，其具有一个基本光滑的内表面并且提供了所述模锻套环与所述螺纹轴部分之间的间隙配合。将所述模锻套环向近侧滑过所述销尾部分和所述螺纹轴部分，直到将所述模锻套环紧接所述至少一个工件的第二侧。一个工具啮合所述销尾部分，并将所述紧固件向远侧拉紧。所述工具也将所述模锻套环向近侧推压在所述至少一个工件的第二侧上，并将所述模锻套环模锻到所述紧固件的螺纹轴部分上直到所述模锻套环基本填满了所述螺纹轴部分的螺纹。在所述模锻套环被模锻到所述紧固件的螺纹轴部分的状态下，所述工具增加所述紧固件的销尾部分的拉力，直到达到所述的预定范围的拉力，从而使所述紧固件在所述危险槽处断开。
在本发明的第三当前优选方案中，可以通过旋拧操作安装所述紧固件。这种方法包括提供所述紧固件和至少一个工件。所述的至少一个工件具有一个贯穿其中的孔，该孔与所述紧固件的光滑轴部分之间为间隙配合。将所述紧固件的销尾部分从所述至少一个工件的第一侧插入所述至少一个工件内的所述孔中。将所述紧固件向远侧推进，直到所述销尾部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出，并且所述紧固件头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面。进一步的步骤包括提供一个内螺纹装置，并将所述内螺纹装置向近侧滑过所述销尾部分。一个工具啮合所述销尾部分，并将所述紧固件向远侧拉紧，同时防止所述紧固件转动。所述工具将所述内螺纹装置旋到所述螺纹轴部分上，直到获得期望的扭转载荷。在所述内螺纹装置被旋到所述紧固件上的状态下，所述工具增加所述紧固件的所述销尾部分的拉力，直到达到所述预定范围的拉力，从而使所述紧固件在所述危险槽处断开。
在本发明的第四当前优选方案中，可以通过旋拧操作安装所述紧固件。这种方法包括提供所述紧固件和至少一个工件。所述的至少一个工件具有一个贯穿其中的孔，该孔与所述紧固件的光滑轴部分之间为干涉配合。将所述紧固件的销尾部分从所述至少一个工件的第一侧插入所述至少一个工件内的所述孔中，并将所述紧固件向远侧推进，直到所述销尾部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出。一个工具啮合所述销尾部分，并将所述紧固件的所述光滑轴部分向远侧拉入所述至少一个工件内的所述孔中，直到所述紧固件的所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面。所述工具增加所述紧固件的所述销尾部分的拉力，直到达到所述预定范围的拉力，从而使所述紧固件在所述危险槽处断开。进一步的步骤包括提供一个内螺纹装置。利用所述工具将所述内螺纹装置旋到所述螺纹轴部分上，直到获得期望的扭转载荷。
以上可以看出本发明提供了一种即可以通过模锻操作也可以通过旋拧操作安装的紧固件的结构。另外，本发明提供了利用模锻操作和旋拧操作的安装方法。根据下面的以举例方式解释本发明特征的详细描述和附图，本发明的这些以及其他的方案和优势将变得明显。
图1是一个俯视图，其描述了本发明的紧固件的一个实施例。
图2是图1中的紧固件的具有局部剖面的俯视图，其中该紧固件处于通过模锻操作进行安装的多个顺序步骤中。
图3是图1中的紧固件的具有局部剖面的俯视图，其中该紧固件处于利用螺母进行安装的多个顺序步骤中。
图4是图1中的紧固件的具有局部剖面的俯视图，其中该紧固件处于利用螺母进行安装的多个顺序步骤中。
具体实施例方式
如用于解释说明目的的附图所示，本发明被实施为一个具有螺纹轴部分和拉杆部分的紧固件。通过使一个套环被模锻到螺纹轴部分上或者使一个诸如螺母或螺纹套环之类的内螺纹装置被旋到螺纹轴部分上，可以将该紧固件安装到至少一个工件上。参照附图，其中使用相同的参考数字来标明几个图中的相同或者相应的元素，图1描述了本发明的拉杆紧固件20。紧固件20包括一个增大的凸出头部，其与紧固件的纵轴23基本同中心，并位于紧固件的近端。头部可以包括一个适于与工件28(图2)的表面26相接触的远端面24。虽然图1所描述的头部22为平头结构，但本发明并不受限于这样的结构，而是可以包括本领域所公知的其他头部结构。
一个具有第一直径的、基本上为圆柱形的光滑轴部分30，邻近头部22，并位于头部22的远侧，而且基本上以纵轴23为中心。此处所用的术语“邻近”指的是“靠近”或“接近”，并不仅仅限于“毗连”。光滑轴部分30被设置为适于从一系列工件28的第一侧34中被接收到所述工件内的基本被对准的孔32(图2)中。这一系列工件28内的基本上被对准的孔32可以提供与紧固件20的光滑轴部分30的间隙配合(图2和图3)或干涉配合(图4)。如果希望得到干涉配合(图4)，则要求这一系列工件28内的对准孔32中的至少一个提供干涉配合。可将光滑轴部分30设置成不同的长度。在一个实施例中，当紧固件20的头部22的远端面24与这一系列工件的第一侧34的表面26相接触时，光滑轴部分30的长度足以使光滑轴部分从这一系列工件28的第二侧36的表面中伸出。然而，在另一个实施例中，当头部22的远端面24与这一系列工件28的第一侧34的表面26相接触时，光滑轴部分30的长度并不足以使光滑轴部分从这一系列工件28的第二侧36的表面中伸出。光滑轴部分30可以通过本领域公知的加工方法制成，例如锻造或机械加工。
一个螺纹轴部分38，具有标准外螺纹结构40，标准外螺纹结构40用于接收诸如螺母42或螺纹套环44之类的内螺纹装置41(图3和图4)，该螺纹轴部分38位于光滑轴部分30的远侧，并且基本以纵轴23为中心。螺纹轴部分包括第二直径。为了便于将紧固件20装入一个干涉配合的孔中，螺纹40的第二直径小于光滑轴部分30的第一直径，因此在螺纹轴部分38和这一系列工件28内的基本被对准的孔32之间是间隙配合。螺纹轴部分38的螺纹40具有足够的强度，可以承受将较软材料制成的模锻套环46模锻到其上而螺纹没有明显的变形。为获得足够强度的螺纹40，可对紧固件进行硬化处理，例如通过热处理工艺或者其他本领域公知的技术。可替换地，可以用一种材料来制造紧固件20，该材料与模锻套环46的材料相比其强度足够大以至于能够承受模锻操作。螺纹40可以使用本领域公知的加工方法制成，例如车床加工或螺纹辊轧。螺纹辊轧是一种工艺，其中将紧固件中准备制成螺纹的部分置于具有螺脊的压模之间，而螺脊可以压入紧固件中并将紧固件的材料去除掉。使紧固件在压模之间滚动，以在紧固件的整个圆周上形成螺纹。
销尾部分48位于螺纹轴部分38的远侧，并且基本上以纵轴23为中心，该销尾部分48可以通过危险槽50从螺纹轴部分分离。在一个实施例中，销尾部分48包括多个沿圆周方向延伸的环形槽52，环形槽52允许一个工具(未示出)啮合住销尾部分并拉紧紧固件20。销尾部分48中的槽52可以通过本领域公知的方法制成，例如通过机械加工，锻压或者辊轧。
销尾部分48包括第三直径，该第三直径足够小以至于要用来啮合紧固件螺纹轴部分38的模锻套环46或内螺纹装置41可以与销尾部分没有任何干涉地滑过销尾部分。
螺纹轴部分38与销尾部分48之间的危险槽50基本上以纵轴23为中心，并包括第四直径，该第四直径比销尾部分48的第三直径小，而且其尺寸被设计成可确保危险槽的抗拉强度比紧固件20的其他任何部分的都低。控制危险槽50的抗拉强度以确保当在销尾部分48处对紧固件施加预定范围的拉力时，紧固件20会在危险槽处断开。危险槽50的抗拉强度由危险槽的第四直径54和危险槽区域中的紧固件材料的强度控制。在一个实施例中，危险槽50可以包括第一圆锥形渐细表面56，其从螺纹轴部分38朝紧固件20的纵轴23的方向向远侧逐渐变细。还可包括第二圆锥形渐细表面58，其从销尾部分48朝紧固件20的纵轴23的方向向近侧逐渐变细。对危险槽50的第一圆锥形渐细表面56和第二圆锥形渐细表面58之间的角度进行设计，以使两者之间有一条基本成圆形的交线60。圆形交线60处可以包括半径62，半径62是一个被控制的尺寸，可有利于对危险槽50内的紧固件20抗拉强度进行控制。
图2描述了通过模锻操作安装紧固件20的过程，其中将紧固件经孔32装入至少一个工件28中，孔32与紧固件光滑轴部分30之间为间隙配合。为了通过模锻操作安装紧固件20，模锻套环46被模锻到紧固件的螺纹轴部分38上。模锻套环46可以包括一个基本光滑的内表面64和一个在模锻套环与螺纹轴部分38之间提供间隙配合的内直径。制成模锻套环46的材料具有足够的延展性，以至于可被压入紧固件20的螺纹轴部分38的螺纹40中而不会导致螺纹的明显变形，而且该材料还具有足够的强度以在模锻操作后保持原位。
通过利用模锻工艺来安装紧固件20的方法，包括将紧固件的销尾部分48从至少一个工件28的第一侧34中插入至少一个工件28内的孔32中。将紧固件20向远侧推进，直到销尾部分48从至少一个工件28的第二侧36上的表面中伸出，并且头部22的远端面24接触到至少一个工件的第一侧34上的表面26。虽然所述的至少一个工件28可以包括更多的工件，但出于解释说明的目的，它们被表示为两个彼此毗连的工件。安装方法也可以包括将模锻套环46向近侧滑过紧固件20的销尾部分48和螺纹轴部分38，直到它最靠近工件28的另一侧36。一个工具(未示出)啮合销尾部分48并将紧固件20向远侧拉紧。在紧固件20处于拉紧的状态下，所述工具可以向近侧将模锻套环46推压到至少一个工件28的第二侧36上，并将模锻套环模锻到紧固件的螺纹轴部分38上，以致模锻套环基本上填充了紧固件的螺纹40。在模锻套环46被模锻到紧固件20的螺纹轴部分38上的状态下，所述工具增加在销尾部分48上的拉力直到达到一定预定范围，使紧固件从危险槽50处断开，从而使销尾部分从紧固件的剩余部分中去除掉。
图3描述了通过旋拧操作安装紧固件20的过程。在这种安装过程中，将紧固件经孔32并从其中穿过，装入至少一个工件28中，孔32与紧固件光滑轴部分30之间为间隙配合。这种安装方法包括将紧固件的销尾部分48从至少一个工件28的第一侧34插入至少一个工件28内的孔32中。将紧固件20向远侧推进，直到销尾部分48从至少一个工件28的第二侧36上的表面中伸出，并且头部22的远端面24接触到至少一个工件的第一侧上的表面26。虽然所述的至少一个工件28可以包括更多的工件，但出于解释说明的目的，它们被表示为两个彼此毗连堆叠的工件。将诸如螺母42或者螺纹套环44之类的内螺纹装置41，向近侧滑过销尾部分48。一个工具(未示出)啮合销尾部分48并将紧固件20向远侧拉紧，并防止紧固件转动，同时将内螺纹装置41旋到螺纹轴部分38，直到获得所期望的扭转载荷。在内螺纹装置41被旋到紧固件20的螺纹轴部分38上的状态下，所述工具增加在销尾部分48的拉力，直到达到一定预定范围的拉力，使紧固件从危险槽50处断开，从而使销尾部分从紧固件的剩余部分中去除掉。
图4描述了另一种通过旋拧操作安装紧固件20的过程。然而在此安装过程中，将紧固件经孔32并从其中穿过，装入至少一个工件28中，孔32与紧固件光滑轴部分30之间为干涉配合。这种安装方法包括将紧固件的销尾部分48从一系列紧固件的第一侧34插入至少一个工件28内的孔32中。将紧固件20向远侧推进，直到销尾部分48从至少一个工件28的第二侧36上的表面中伸出。虽然所述的至少一个工件28可以包括更多的工件，但出于解释说明的目的，它们被表示为两个彼此毗连堆叠的工件。一个工具(未示出)啮合销尾部分48并将紧固件20向远侧拖拉，直到紧固件的光滑轴部分30与至少一个工件28内的孔32啮合，并且紧固件的头部22的远端面24接触到所述的至少一个工件的第一侧34的表面26。所述工具可以继续在销尾部分48上向远侧拖拉，直到达到一定预定范围的拉力，使紧固件20从危险槽50处断开，从而从紧固件的剩余部分中除去销尾部分。由于紧固件20具有与所述至少一个工件28的干涉配合，因而会被施加在光滑轴部分30上的来自干涉配合的孔32的压缩力夹持在所述至少一个工件内。所述至少一个工件28包括一系列相邻堆叠的工件中，在其设置中，每个工件上的孔都是基本对准的。所述的基本被对准的孔32中的至少一个提供与紧固件20的光滑轴部分30的干涉配合。因此由于紧固件20被夹持，诸如螺母42或螺纹套环44之类的内螺纹装置41可被旋到紧固件的螺纹轴部分38上。
综上所述，应意识到的是本发明的一个实施例的各种方案允许通过模锻操作或旋拧操作对一个单一设计的紧固件进行安装。通过使用既可模锻安装又可旋拧安装的相同的紧固件设计，制造厂商可以减少保存在库存里的紧固件种类的数量，从而可以降低库存和生产费用。
根据上述内容，显而易见的是，尽管说明和描述了本发明的特定形式，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下，仍可作出各种修改。因此，除了由所附权利要求限定本发明之外，并无意使本发明受到限定。
权利要求
1.一种可以通过模锻方法或者旋拧方法装入至少一个工件中的紧固件，包括一个增大的凸出的头部，其位于所述紧固件的近端，并且基本上以一个纵轴的附近为中心；一个基本上成圆柱形的光滑轴部分，其邻近于所述头部，并位于所述头部的远侧，而且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述光滑轴部分具有第一直径；一个螺纹轴部分，其位于所述光滑轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述螺纹轴部分包括一个外螺纹，该外螺纹具有足够的强度以让用一种较软材料制成的一个模锻套环能够被模锻到其上，而对所述螺纹没有明显损伤，所述外螺纹具有的第二直径小于所述光滑轴部分的所述第一直径；一个销尾部分，其位于所述螺纹轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述销尾部分包括被一个工具用来啮合所述销尾部分并拉紧所述紧固件的装置，所述销尾部分具有的第三直径小于所述螺纹轴部分的所述第二直径，其中要与所述螺纹轴部分啮合的一个模锻套环或一个内螺纹装置没有任何干涉地套到所述销尾部分上；和一个危险槽，其所具有的第四直径小于所述销尾部分的所述第三直径，所述危险槽位于所述螺纹轴部分和所述销尾部分之间，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，对所述危险槽进行控制，以确保所述危险槽所包括的抗拉强度比所述紧固件其他任何部分的都低，而且当所述紧固件在所述销尾部分被施加一个预定范围的拉力时，所述紧固件将在所述危险槽处断开。
2.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述光滑轴部分的长度，当所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面时，足以使所述光滑轴部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出。
3.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述光滑轴部分的长度，当所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面时，不足以使所述光滑轴部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出。
4.根据权利要求1所述的紧固件，其中被所述工具用来啮合所述销尾部分的所述装置，包括多个沿圆周方向延伸的环形槽。
5.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述危险槽的抗拉强度通过所述危险槽的第四直径和所述危险槽区域中的紧固件材料的强度来控制。
6.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述危险槽包括一个第一圆锥形渐细表面，其从所述螺纹轴部分朝所述紧固件的所述纵轴的方向向远侧逐渐变细；一个第二圆锥形渐细表面，其从所述销尾部分朝所述紧固件的所述纵轴的方向向近侧逐渐变细；所述第一圆锥形渐细表面和所述第二圆锥形渐细表面之间的基本成圆形的交线；所述第一圆锥形渐细表面和所述第二圆锥形渐细表面的交线处的半径，该半径具有被控制的尺寸。
7.一种可以通过模锻方法或者旋拧方法装入至少一个工件中的紧固件，包括一个增大的凸出的头部，其位于所述紧固件的近端，并且基本上以一个纵轴的附近为中心；一个基本上成圆柱形的光滑轴部分，其邻近于所述头部，并位于所述头部的远侧，而且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述光滑轴部分具有第一直径；一个螺纹轴部分，其位于所述光滑轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述螺纹轴部分包括一个外螺纹，该外螺纹具有足够的强度以让用一种较软材料制成的一个模锻套环能够被模锻到其上，而对所述螺纹没有明显损伤，所述外螺纹具有的第二直径小于所述光滑轴部分的所述第一直径；一个销尾部分，其位于所述螺纹轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述销尾部分包括多个沿圆周方向延伸的环形槽，所述环形槽用于与一个工具相啮合以拉紧所述紧固件，所述销尾部分具有的第三直径小于所述螺纹轴部分的所述第二直径，其中要与所述紧固件的所述螺纹轴部分啮合的一个模锻套环或一个内螺纹装置没有任何干涉地套到所述销尾部分上；和一个危险槽，其位于所述螺纹轴部分和所述销尾部分之间，并且基本上以所述紧固件的所述纵轴的附近为中心，所述危险槽具有，一个第一圆锥形渐细表面，其从所述螺纹轴部分朝所述紧固件的所述纵轴的方向向远侧逐渐变细，一个第二圆锥形渐细表面，其从所述销尾部分朝所述紧固件的所述纵轴的方向向近侧逐渐变细，所述第一和第二圆锥形渐细表面之间的基本成圆形的交线，和所述第一圆锥形渐细表面和所述第二圆锥形渐细表面的交线处的半径，该半径具有被控制的尺寸，并且其中，对所述危险槽进行控制，以确保所述危险槽所包括的抗拉强度比所述紧固件其他任何部分的都低，而且当所述紧固件在所述销尾部分被施加一个预定范围的拉力时，所述紧固件将在所述危险槽处断开，所述危险槽的抗拉强度通过所述危险槽的第四直径和所述危险槽区域中的紧固件材料的强度来控制，所述第四直径小于所述销尾部分的第三直径。
8.一种将紧固件装入至少一个工件中的方法，其包括提供一个紧固件，其具有，一个增大的凸出的头部，其位于所述紧固件的近端，并且基本上以一个纵轴的附近为中心，一个基本上成圆柱形的光滑轴部分，其邻近于所述头部，并位于所述头部的远侧，而且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述光滑轴部分具有第一直径，一个螺纹轴部分，其位于所述光滑轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述螺纹轴部分包括一个外螺纹，该外螺纹具有足够的强度以让用一种较软材料制成的一个模锻套环能够被模锻到其上，而对所述螺纹没有明显损伤，所述外螺纹具有的第二直径小于所述光滑轴部分的第一直径，一个销尾部分，其位于所述螺纹轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述销尾部分包括被一个工具用来啮合所述销尾部分并拉紧所述紧固件的装置，所述销尾部分具有的第三直径小于所述螺纹轴部分的第二直径，其中要与所述螺纹轴部分啮合的一个模锻套环或一个内螺纹装置没有任何干涉地套到所述销尾部分上，和一个危险槽，其所具有的第四直径小于所述销尾部分的第三直径，所述危险槽位于所述螺纹轴部分和所述销尾部分之间，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，对所述危险槽进行控制，以确保所述危险槽所包括的抗拉强度比所述紧固件其他任何部分的都低，而且当所述紧固件在所述销尾部分被施加一个预定范围的拉力时，所述紧固件将在所述危险槽处断开，所述危险槽的抗拉强度通过所述危险槽的第四直径和所述危险槽区域中的紧固件材料的强度来控制；提供至少一个工件，所述的至少一个工件具有一个贯穿其中的孔，该孔与所述紧固件的光滑轴部分之间为间隙配合；将所述紧固件的销尾部分从所述至少一个工件的第一侧插入所述至少一个工件内的所述孔中，并将所述紧固件向远侧推进，直到所述销尾部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出，并且所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面；提供一个模锻套环，其具有一个基本光滑的内表面，该内表面提供所述模锻套环与所述螺纹轴部分之间的间隙配合；将所述模锻套环向近侧滑过所述销尾部分和所述螺纹轴部分，直到将所述模锻套环紧接所述至少一个工件的第二侧；使所述销尾部分与一个工具相啮合；利用所述工具将所述紧固件向远侧拉紧；利用所述工具向近侧推所述模锻套环，压在所述至少一个工件的第二侧；利用所述工具将所述模锻套环模锻到所述紧固件的螺纹轴部分上直到所述模锻套环基本填满了所述螺纹轴部分的螺纹；和利用所述工具增加所述紧固件的销尾部分的拉力，直到达到所述的预定范围的拉力，从而使所述紧固件在所述危险槽处断开。
9.一种将紧固件装入至少一个工件中的方法，其包括提供一个紧固件，其具有，一个增大的凸出的头部，其位于所述紧固件的近端，并且基本上以一个纵轴的附近为中心，一个基本上成圆柱形的光滑轴部分，其邻近于所述头部，并位于所述头部的远侧，而且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述光滑轴部分具有第一直径，一个螺纹轴部分，其位于所述光滑轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述螺纹轴部分包括一个外螺纹，其所具有的第二直径小于所述光滑轴部分的第一直径，一个销尾部分，其位于所述螺纹轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述销尾部分包括被一个工具用来啮合所述销尾部分并拉紧所述紧固件的装置，所述销尾部分具有的第三直径小于所述螺纹轴部分的第二直径，其中要与所述紧固件的所述螺纹轴部分啮合的一个内螺纹装置没有任何干涉地套到所述销尾部分上，和一个危险槽，其所具有的第四直径小于所述销尾部分的第三直径，所述危险槽位于所述螺纹轴部分和所述销尾部分之间，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，对所述危险槽进行控制，以确保所述危险槽所包括的抗拉强度比所述紧固件其他任何部分的都低，而且当所述紧固件在所述销尾部分被施加一个预定范围的拉力时，所述紧固件将在所述危险槽处断开，所述危险槽的抗拉强度通过所述危险槽的第四直径和所述危险槽区域中的紧固件材料的强度来控制；提供至少一个工件，所述的至少一个工件具有一个贯穿其中的孔，该孔与所述紧固件的光滑轴部分之间为间隙配合；将所述紧固件的销尾部分从所述至少一个工件的第一侧插入所述至少一个工件内的所述孔中，并将所述紧固件向远侧推进，直到所述销尾部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出，并且所述紧固件头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面；提供一个内螺纹装置；将所述内螺纹装置向近侧滑过所述销尾部分；使所述销尾部分与一个工具相啮合；利用所述工具将所述紧固件向远侧拉紧；利用所述工具防止所述紧固件转动；利用所述工具将所述内螺纹装置旋到所述螺纹轴部分上，直到获得期望的扭转载荷；和利用所述工具增加所述紧固件的所述销尾部分的拉力，直到达到所述预定范围的拉力，从而使所述紧固件在所述危险槽处断开。
10.一种将紧固件装入至少一个工件中的方法，其包括提供一个紧固件，其具有，一个增大的凸出的头部，其位于所述紧固件的近端，并且基本上以一个纵轴的附近为中心，一个基本上成圆柱形的光滑轴部分，其邻近于所述头部，并位于所述头部的远侧，而且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述光滑轴部分具有第一直径，一个螺纹轴部分，其位于所述光滑轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述螺纹轴部分包括一个外螺纹，其所具有的第二直径小于所述光滑轴部分的第一直径，一个销尾部分，其位于所述螺纹轴部分的远侧，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，所述销尾部分包括被一个工具用来啮合所述销尾部分并拉紧所述紧固件的装置，所述销尾部分具有的第三直径小于所述螺纹轴部分的第二直径，其中要与所述紧固件的所述螺纹轴部分啮合的一个内螺纹装置没有任何干涉地套到所述销尾部分上，和一个危险槽，其所具有的第四直径小于所述销尾部分的第三直径，所述危险槽位于所述螺纹轴部分和所述销尾部分之间，并且基本上以所述纵轴的附近为中心，对所述危险槽进行控制，以确保所述危险槽所包括的抗拉强度比所述紧固件其他任何部分的都低，而且当所述紧固件在所述销尾部分被施加一个预定范围的拉力时，所述紧固件将在所述危险槽处断开，所述危险槽的抗拉强度通过所述危险槽的第四直径和所述危险槽区域中的紧固件材料的强度来控制；提供至少一个工件，所述的至少一个工件具有一个贯穿其中的孔，该孔与所述紧固件的光滑轴部分之间为干涉配合；将所述紧固件的销尾部分从所述至少一个工件的第一侧插入所述至少一个工件内的所述孔中，并将所述紧固件向远侧推进，直到所述销尾部分从所述至少一个工件的第二侧的表面中伸出；使所述销尾部分与一个工具相啮合；利用与所述销尾部分相啮合的所述工具将所述紧固件的所述光滑轴部分向远侧拉入所述至少一个工件内的所述孔中，直到所述紧固件的所述头部的远端面接触到所述至少一个工件的第一侧的表面；利用所述工具增加所述紧固件的所述销尾部分的拉力，直到达到所述预定范围的拉力，从而使所述紧固件在所述危险槽处断开；提供一个内螺纹装置；利用所述工具将所述内螺纹装置旋到所述螺纹轴部分上，直到获得期望的扭转载荷。
全文摘要
一种用于安装到工件(28)上的紧固件(20)，其可以通过模锻操作或者旋拧操作进行安装。该紧固件包括一个增大的凸出的头部，其位于一个基本成圆柱形的光滑轴部分(30)的近侧。位于光滑轴部分远侧的螺纹轴部分(38)包括一个外螺纹，其强度足以让一个模锻套环(46)能够被模锻到其上。螺纹轴部分远侧的是一个销尾部分(48)，可对该销尾部分的表面进行设置以使该表面与一个工具相啮合。位于所述螺纹轴部分与所述销尾部分之间的是一个危险槽(50)，其抗拉强度低于该紧固件其他任何部分的抗拉强度。对所述危险槽的抗拉强度进行控制，以致当所述工具对所述销尾部分施加一个预定范围的拉力时，该紧固件会在危险槽之内断开。
文档编号F16B37/02GK1653277SQ03811051
公开日2005年8月10日 申请日期2003年4月29日 优先权日2002年5月13日
发明者D·舒尔茨 申请人:海西尔公司