专利名称：一种轻型高抗疲劳螺母的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轻型高抗疲劳螺母，属于螺母连接件技术领域。
背景技术：
在航空航天器零件设计中，紧固件技术领域的人们皆知，高性能紧固件非常昂贵。 重量是最关键的一个参数。在航空航天器上，超重都是不符合要求的；目前，普遍采用昂贵轻质的材料(如钛合金材料)来作为生产要求重量较轻的螺母，这种采用昂贵金属材料制作螺母的方法增加了材料成本和操作成本。而目前采用普通加工方法制造出来的紧固件螺母在重量要求轻、抗疲劳性要求高方面却不能满足要求。特别是在有交变力或易产生振动的使用场合，防止螺母松脱是很关键的问题；在需要提供相同的预紧力的场合，又要防止人为因素的干扰，采用现有技术生产的螺母却很难达到这种要求。因此，采用现有技术所生产的螺母不仅存在着容易造成航空航天器的飞行安全系数低和使用维护成本高的问题，而且还存在着安装不容易控制预紧力的问题。因此，现有的螺母还是不够理想，还是不能够满足生产成本、工作可靠性高的使用要求。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种制作成本较低、重量较轻、工作性能可靠、并能保证螺母在使用时能不受人为因素干扰而保持相同的预紧力的轻型高抗疲劳螺母，以克服现有技术的不足。本实用新型的技术方案是这样实现的本实用新型的一种轻型高抗疲劳螺母，包括设有内螺纹的螺母体，在螺母体的前端设有带支撑端面的圆柱形的承载台，并且带支撑端面的圆柱形的承载台的长度为内螺纹螺距的1 3倍；在螺母体的后端设有正六边形的六角头，并且六角头顶端面到六角头底端面的长度为内螺纹螺距的2 4倍；在螺母体的承载台与六角头底端面之间连接有外表面为弧形圆柱面的楔形外壁。上述圆柱形的承载台的外径小于或等于六角头的正六边形的几何外接圆直径、且大于六角头的正六边形的几何内切圆直径。上述弧形圆柱面的楔形外壁大端的直径与承载台的外径相等，弧形圆柱面的楔形外壁小端的直径小于六角头正六边形的几何内切圆直径而大于内螺纹的螺纹底径。在螺母体前端的内螺纹中设有沉孔，并且沉孔的直径大于内螺纹的螺纹底径 0. 1 0. 5毫米，沉孔的深度为内螺纹螺距的1 2倍。在螺母体的六角头的顶端面上设有环形断颈槽。上述环形断颈槽的小环形圆直径与楔形外壁小端直径相等，环形断颈槽的槽底面到六角头底端面的距离不小于内螺纹的1个螺距。在上述六角头底端面与外表面为弧形圆柱面的楔形外壁连接处的楔形外壁的表面上设有1 4个能使内螺纹径向凸起的径向冲压点。由于采用了上述技术方案，本实用新型在不降低普通螺母结构强度和抗疲劳强度的基础上，通过结构形状的优化，使螺母在保证使用性能的基础上达到重量最轻化；同时本实用新型通过在六角头底端面与外表面为弧形圆柱面的楔形外壁连接处表面上设置1 4 个径向冲压点，通过对该径向冲压点的冲压，使径向冲压点处相应位置处的内螺纹向径向凸起，从而在使用本实用新型时能产生自锁力矩，这在有交变力或易产生振动的场合使用时，能有效防止螺母松脱的问题。本实用新型通过在六角头上设置断颈槽，使该断颈槽能控制螺母在成组使用过程中，保证相同的安装力矩而达到相同预紧力，同时减少人为因素造成的影响。通过试验证明，在相同螺母长度和相同内螺纹及相同材料的情况下，采用本实用新型制作的螺母要比现有技术中的传统结构的螺母轻1/5 1/3，并且其抗疲劳强度相同。 因此，本实用新型与现有技术相比，本实用新型不仅具有制作成本低、工作性能可靠、在相同抗疲劳强度下重量轻、在使用时能不受人为因素的干扰而保持相同预紧力的优点，而且还具有能在使用时产生自锁力矩，从而能有效防止螺母松脱的优点。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型螺母体六角头的正六边形的几何外接圆和几何内切圆的结构关系示意图。附图中的标记为1-螺母体，2-承载台，3-楔形外壁，3. 1-楔形外壁的径向冲压点，4-六角头，4. 1-六角头的正六边形的几何外接圆，4. 2-六角头的正六边形的几何内切圆，5-沉孔，6-内螺纹，7-环形断颈槽，7. 1-环形断颈槽的小环形圆；H -环形断颈槽的槽底面到六角头底端面的距离，Ll-承载台的长度，L2-六角头顶端面到底端面的长度。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。但不作为对本实用新型的任何限制依据。本实用新型的实施例在制作本实用新型的一种轻型高抗疲劳螺母时，其制作材料可选用传统的螺母材料或合金材料进行制作，本实用新型的轻型高抗疲劳螺母包括设有内螺纹6的螺母体1，本实用新型的轻型高抗疲劳螺母结构示意图如图1所示，制作时，在螺母体1的前端制作出带支撑端面的圆柱形的承载台2，将该带支撑端面的圆柱形的承载台2 的长度Ll控制在内螺纹6螺距的1 3倍的范围，并将承载台2的外径制作成小于或等于六角头4的正六边形的几何外接圆4. 1直径、且大于六角头4的正六边形的几何内切圆4. 2 直径(如图2所示)；在螺母体1的后端制作出正六边形的六角头4，将该六角头4顶端面到六角头4底端面的长度L2控制在内螺纹6螺距的2 4倍；在螺母体1的承载台2与六角头4底端面之间制作出外表面为弧形圆柱面的楔形外壁3，将弧形圆柱面的楔形外壁3大端的直径制作成与承载台2的外径相等，将其小端直径制作成小于六角头4正六边形的几何内切圆4. 2直径而大于内螺纹6的螺纹底径；为了达到更进一步减轻重量并且不降低螺母强度的目的，可在螺母体1前端的内螺纹6中制作一个沉孔5，并将沉孔5的直径控制在大于内螺纹6的螺纹底径0. 1 0. 5毫米的范围内，同时将沉孔5的深度控制在内螺纹6螺距的1 2倍范围内；为了保证在使用时，使螺母只能在相同的预紧力下使用，可在螺母体 1的六角头4的顶端面上制作出一个环形断颈槽7，将环形断颈槽7的小环形圆7. 1直径制作成与楔形外壁3小端直径相等，同时将环形断颈槽7的槽底面到六角头4底端面的距离 H控制在不小于内螺纹6的1个螺距(H值的大小可根据具体的螺母材料和所要求的预紧力大小按现有的计算方式或现有的试验方式进行确定)；为了使螺母在使用时具有一定的自锁力矩，可在六角头4底端面与外表面为弧形圆柱面的楔形外壁3连接处的楔形外壁3的表面上采用压制的方式压制出1 4个径向冲压点3. 1，这样即可使在径向冲压点3. 1相应位置处的内螺纹6的螺纹向径向方向凸起，从而使本实用新型的螺母在使用时会产生一定的自锁力矩。 在实际应用中，在通过六角头4拧紧本实用新型的轻型高抗疲劳螺母的过程中， 当这种螺母拧紧到预定位置，并达到预定的安装力矩后，如果再加力就能把六角头4沿断颈槽7处拧断裂，这样即可使本实用新型达到拧紧力最强、重量最轻、连接强度和抗疲劳强度最高的最佳工作状态。
权利要求1.一种轻型高抗疲劳螺母，包括设有内螺纹(6)的螺母体(1)，其特征在于在螺母体 (1)的前端设有带支撑端面的圆柱形的承载台(2)，并且带支撑端面的圆柱形的承载台(2) 的长度(Li)为内螺纹(6)螺距的1 3倍；在螺母体(1)的后端设有正六边形的六角头(4)， 并且六角头(4)顶端面到六角头(4)底端面的长度(L2)为内螺纹(6)螺距的2 4倍；在螺母体(1)的承载台(2)与六角头(4)底端面之间连接有外表面为弧形圆柱面的楔形外壁(3)。
2.根据权利要求1所述的轻型高抗疲劳螺母，其特征在于圆柱形的承载台(2)的外径小于或等于六角头(4)的正六边形的几何外接圆(4. 1)直径、且大于六角头(4)的正六边形的几何内切圆(4. 2)直径。
3.根据权利要求1所述的轻型高抗疲劳螺母，其特征在于弧形圆柱面的楔形外壁(3) 大端的直径与承载台(2)的外径相等，弧形圆柱面的楔形外壁(3)小端的直径小于六角头(4)正六边形的几何内切圆(4.2)直径而大于内螺纹(6)的螺纹底径。
4.根据权利要求1所述的轻型高抗疲劳螺母，其特征在于在螺母体(1)前端的内螺纹 (6)中设有沉孔(5)，并且沉孔(5)的直径大于内螺纹(6)的螺纹底径0. 1 0.5毫米，沉孔(5)的深度为内螺纹(6)螺距的1 2倍。
5.根据权利要求1所述的轻型高抗疲劳螺母，其特征在于在螺母体(1)的六角头(4) 的顶端面上设有环形断颈槽(J)。
6.根据权利要求5所述的轻型高抗疲劳螺母，其特征在于环形断颈槽(7)的小环形圆 (7.1)直径与楔形外壁(3 )小端直径相等，环形断颈槽(7 )的槽底面到六角头(4 )底端面的距离(H)不小于内螺纹(6)的1个螺距。
7.根据权利要求1所述的轻型高抗疲劳螺母，其特征在于在六角头(4)底端面与外表面为弧形圆柱面的楔形外壁(3)连接处的楔形外壁(3)的表面上设有1 4个能使内螺纹(6)径向凸起的径向冲压点(3.1)。
专利摘要本实用新型公开了一种轻型高抗疲劳螺母，本实用新型在螺母体(1)的前端设有带支撑端面的圆柱形的承载台(2)，并且带支撑端面的圆柱形的承载台(2)的长度(L1)为内螺纹(6)螺距的1～3倍；在螺母体(1)的后端设有正六边形的六角头(4)，并且六角头(4)顶端面到六角头(4)底端面的长度(L2)为内螺纹(6)螺距的2～4倍；在螺母体(1)的承载台(2)与六角头(4)底端面之间连接有外表面为弧形圆柱面的楔形外壁(3)。本实用新型不仅具有制作成本低、工作性能可靠、在相同抗疲劳强度下重量轻、在使用时能不受人为因素的干扰而保持相同预紧力的优点，而且还具有能在使用时产生自锁力矩，从而能有效防止螺母松脱的优点。
文档编号F16B31/04GK202194925SQ20112024342
公开日2012年4月18日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者王炎青, 王鹏, 蔡聪语, 雷世斌 申请人:航天精工有限公司