一种弹簧垫圈的制作方法

本发明涉及机械零配件技术领域，具体涉及一种弹簧垫圈。

背景技术：

弹簧垫圈和螺纹紧固件是用作紧固连接用的机械基础件，广泛用于经常拆卸的连接部位。弹簧垫圈的结构整体为带有一个斜口的圆环（见图1），它依靠弹簧垫圈的高弹性及斜口边缘形成的锐角锋刃来防止紧固件的松动，从而避免被连接件的松动或脱落引起的机械部件功能散失，甚至事故发生。尽管人们对螺纹紧固连接的松动脱落问题开展了不少的分析研究，但是因为弹簧垫圈涨圈引起的连接件松动失效现象仍然时有发生。

涨圈是指弹簧垫圈在装配的过程中或装配后，出现开口值增大超差的现象，也就是弹簧垫圈的直径变大，向外膨胀（见图2）。涨圈对弹簧垫圈的使用效果极为不利，因为它会降低或丧失弹簧垫圈的防松作用。

弹簧垫圈在紧固连接时受到压缩的工作过程可以分为三个阶段。第一阶段，弹簧垫圈的弹性压缩变形阶段，弹簧垫圈在螺母旋转拧紧扭矩的作用下受到压缩，随着压缩变形逐渐增加，弹簧垫圈的弹性力也逐渐增大，一般情况下弹簧垫圈在这个过程中有跟随螺母而转动现象。第二阶段，弹簧垫圈作为一个弹簧被完全压缩，弹性变形量达到最大值，此时弹簧垫圈、被连接件和螺母之间紧密接触。第三阶段，拧紧螺母直到设计的扭矩要求，这个过程中弹簧垫圈、被连接件和螺母的接触部位在压缩力的作用下有可能出现弹簧垫圈与螺母之间的相对运动，也有可能是弹簧垫圈和螺母无相对运动，但是与被连接的工件有相对运动。

经过试验和生产现场的观察，弹簧垫圈的涨圈现象出现在安装过程的第三阶段。此时产生的现象是拧紧扭矩达不到设计要求，垫圈圆周的部分位置明显超出螺母外廓，斜口张开。

实际上由于弹簧垫圈的截面尺寸有误差，拉制垫圈线材时有拉伸痕迹、垫圈上下表面粗糙和绕制加工时由于工艺的需要有夹持而形成压痕，还有绕制弹簧垫圈时由于模具的原因还可能使垫圈在径向倾斜（垫圈呈盆形）。这些情况都会使垫圈在两个接触面上的不同位置的摩擦力在圆周方向上大小不相等。同时，弹簧垫圈并不是一个完整的圆环，而是存在一个斜口。弹簧垫圈被压平后由于斜口处的厚度尺寸大，所以斜口附近承受的压缩力比较大，拧紧过程中的摩擦力也比较大，其余位置接触部分面积比较小甚至无接触。

开始拧紧螺母时弹簧垫圈呈螺旋形，垫圈被压紧后上下两表面均形成平面，但是根据以上分析，垫圈与螺母和被连接件不可能呈现理想的平面接触。这样垫圈受到扭矩作用时，垫圈上下表面由于摩擦力大小的不均衡，使不同位置的垫圈材料的合力不为零，这种不平衡的合力最终导致弹簧垫圈的斜口位置不是被拉开就是被压近。也就是说，涨圈失效是由于个别情况下在斜口处的摩擦力无法通过垫圈材料自身内力来平衡，只有依靠垫圈的塑性变形来消除。

由此可见，这种传统的弹簧垫圈难以从根本上消除涨圈现象的发生。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种不会出现涨圈现象的弹簧垫圈。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种弹簧垫圈，包括由弹性金属材料制成的垫圈本体，所述垫圈本体为封闭的圆环结构，包括外环面、内环面、上表面、下表面；择一地在所述外环面或内环面上设置至少一个贯穿上、下表面的凹槽，每个凹槽的两边均形成两个尖角部，其中一个尖角部的角朝向顺时针方向，另一个尖角部的角朝向逆时针方向；整个外环面或整个内环面上至少有一个尖角部向上弯折凸起于上表面，且至少有一个尖角部向下弯折凸起于下表面，所有凸起于上表面的尖角部的角均朝向顺时针方向，所有凸起于下表面的尖角部的角均朝向逆时针方向。

本发明的有益效果是：由于垫圈本体的整个外环面或整个内环面上至少有一个尖角部向上弯折凸起于上表面，且至少有一个尖角部向下弯折凸起于下表面，所有凸起于上表面的尖角部的角均朝向顺时针方向，所有凸起于下表面的尖角部的角均朝向逆时针方向。这样在使用过程中，顺时针拧紧螺母时，所有尖角部都能被压平，并且由于垫圈本体为封闭的圆环结构，这样就从根本上避免了涨圈现象的发生；而如果螺母松动出现逆时针旋转时，尖角部则依靠自身弹性回弹，凸起的尖角部的尖角刺入螺母和被连接件表面从而能起阻止螺母松动的作用。再者，这种结构的弹簧垫圈采用钢板或钢带冲压即可成形，生产效率较原有的绕制成形有所提高。

在一个实施例中，择一地在所述外环面或内环面上均匀设置三个贯穿上、下表面的凹槽。

优选地，三个凹槽均为扇形结构。

更优选地，所述扇形的角度为60度。

在一个实施例中，择一地在所述外环面或内环面上均匀设置六个贯穿上、下表面的凹槽。

在一个实施例中，有三个尖角部向上弯折凸起于上表面，有三个尖角部向下弯折凸起于下表面。

优选地，所述凹槽为斜向设置。这样能够在凹槽两边形成更为尖锐的尖角部。

优选地，所述垫圈本体由弹簧钢制成。

附图说明

图1为现有技术中的弹簧垫圈结构示意图；

图2为图1的弹簧垫圈涨圈后的结构示意图；

图3为本发明实施例1中的弹簧垫圈结构示意图；

图4为图3的仰视结构示意图；

图5为本发明实施例2中的弹簧垫圈结构示意图；

图6为图5的仰视结构示意图；

图7为本发明实施例3中的弹簧垫圈结构示意图；

图8为本发明实施例4中的弹簧垫圈结构示意图；

图9为本发明实施例5中的弹簧垫圈结构示意图；

图10为本发明实施例6中的弹簧垫圈结构示意图；

图11为图7、9的仰视结构示意图；

图12为图8、10的仰视结构示意图。

附图标记为：

1——外环面2——内环面

3——上表面4——下表面

5——凹槽6——尖角部。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

实施例1

如图3、4所示的一种弹簧垫圈，包括由弹性金属材料制成的垫圈本体，所述垫圈本体为封闭的圆环结构，包括外环面1、内环面2、上表面3、下表面4；所述外环面1上设置一个贯穿上、下表面3、4的凹槽5，凹槽5的两边形成两个尖角部6，其中一个尖角部6的角朝向顺时针方向且向上弯折凸起于上表面3，另一个尖角部6的角朝向逆时针方向且向下弯折凸起于下表面4。

这种弹簧垫圈的制造需要专用的模具和曲柄压力机。例如m12的弹簧垫圈采用厚度1.6mm的钢板或钢带冲压即可成形，生产效率较原有的绕制成形有所提高。

该弹簧垫圈在使用时，先将弹簧垫圈套在螺杆上，然后套入螺母并顺时针拧紧，这样所有尖角部6都能被压平，由于垫圈本体为封闭的圆环结构，这样就从根本上避免了涨圈现象的发生；而如果螺母松动出现逆时针旋转时，尖角部6则依靠自身弹性回弹，凸起的尖角部6的尖角刺入螺母和被连接件表面从而能起阻止螺母松动的作用。

实施例2

如图5、6所示的一种弹簧垫圈，包括由弹性金属材料制成的垫圈本体，所述垫圈本体为封闭的圆环结构，包括外环面1、内环面2、上表面3、下表面4；所述内环面2上设置一个贯穿上、下表面的凹槽5，凹槽5的两边形成两个尖角部6，其中一个尖角部6的角朝向顺时针方向且向上弯折凸起于上表面3，另一个尖角部6的角朝向逆时针方向且向下弯折凸起于下表面4。

本实施例的制造方法和工作原理与实施例1的相同。

实施例3

如图7、11所示的一种弹簧垫圈，包括由弹性金属材料制成的垫圈本体，所述垫圈本体为封闭的圆环结构，包括外环面1、内环面2、上表面3、下表面4；所述外环面1上均匀设置三个贯穿上、下表面3、4的凹槽5，三个凹槽5均为60度的扇形结构，每个凹槽5的两边均形成两个尖角部6，其中一个尖角部6的角朝向顺时针方向，另一个尖角部6的角朝向逆时针方向。整个外环面1上有三个尖角部6向上弯折凸起于上表面3，且有三个尖角部6向下弯折凸起于下表面4，所有凸起于上表面3的尖角部6的角均朝向顺时针方向，所有凸起于下表面4的尖角部6的角均朝向逆时针方向。

本实施例的制造方法和工作原理与实施例1的相同。

实施例4

如图8、12所示的一种弹簧垫圈，包括由弹性金属材料制成的垫圈本体，所述垫圈本体为封闭的圆环结构，包括外环面1、内环面2、上表面3、下表面4；所述内环面2上均匀设置三个贯穿上、下表面3、4的凹槽5，三个凹槽5均为60度的扇形结构，每个凹槽5的两边均形成两个尖角部6，其中一个尖角部6的角朝向顺时针方向，另一个尖角部6的角朝向逆时针方向。整个内环面2上有三个尖角部6向上弯折凸起于上表面3，且有三个尖角部6向下弯折凸起于下表面4，所有凸起于上表面3的尖角部6的角均朝向顺时针方向，所有凸起于下表面4的尖角部6的角均朝向逆时针方向。

本实施例的制造方法和工作原理与实施例1的相同。

实施例5

如图9、11所示的一种弹簧垫圈，包括由弹性金属材料制成的垫圈本体，所述垫圈本体为封闭的圆环结构，包括外环面1、内环面2、上表面3、下表面4；所述外环面1上均匀设置六个斜向贯穿上、下表面3、4的凹槽5，每个凹槽5的两边均形成两个尖角部6，其中一个尖角部6的角朝向顺时针方向，另一个尖角部6的角朝向逆时针方向。整个外环面1上有三个尖角部6向上弯折凸起于上表面3，且有三个尖角部6向下弯折凸起于下表面4，所有凸起于上表面3的尖角部6的角均朝向顺时针方向，所有凸起于下表面4的尖角部6的角均朝向逆时针方向。

本实施例的制造方法和工作原理与实施例1的相同。

实施例6

如图10、12所示的一种弹簧垫圈，包括由弹性金属材料制成的垫圈本体，所述垫圈本体为封闭的圆环结构，包括外环面1、内环面2、上表面3、下表面4；所述内环面2上均匀设置六个斜向贯穿上、下表面3、4的凹槽5，每个凹槽5的两边均形成两个尖角部6，其中一个尖角部6的角朝向顺时针方向，另一个尖角部6的角朝向逆时针方向。整个内环面2上有三个尖角部6向上弯折凸起于上表面3，且有三个尖角部6向下弯折凸起于下表面4，所有凸起于上表面3的尖角部6的角均朝向顺时针方向，所有凸起于下表面4的尖角部6的角均朝向逆时针方向。

本实施例的制造方法和工作原理与实施例1的相同。

上述实施例为本发明较佳的技术实施方案，除此之外，基于同样的发明构思，还可以将外环面1或内环面2上的凹槽数量设置为两个、四个、五个等多个，并根据弹簧垫圈的大小和实际需要将向上弯折凸起于上表面3的尖角部6的数量以及向下弯折凸起于下表面4的尖角部的数量设定为实施例之外的其它数量。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。