一种自润滑防冷焊轻型自锁螺母及其制造和使用方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域的一种紧固连接组件，特别是涉及一种自润滑防冷焊轻型自锁螺母及其制造和使用方法。

背景技术：

在机械连接紧固件设计中，多功能性，体积小、重量轻、强度高、自润滑防、防冷焊、密封性好的高端紧固件越来越多。这类紧固件技术要求高、结构复杂、工艺难度大、价格昂贵。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自润滑防冷焊轻型自锁螺母及其制造和使用方法，以解决现有技术中紧固件技术要求高、结构复杂、工艺难度大、价格昂贵的问题。

本发明是这样实现的：

首先，本发明提出了一种自润滑防冷焊轻型自锁螺母，它包括自锁螺母体和用于装入该自锁螺母体内并通过塑性变形产生锁紧力矩的密封锁紧环。

其中，自锁螺母体外设有六角扳拧面，自锁螺母体从一端通过圆锥面向另一端收口，在收口一端形成与螺母体端面对应的螺母体收口端面；自锁螺母体内设有内螺纹，在自锁螺母体内靠近螺母体收口端面处沿内螺纹环向设有槽型的螺母体内圆柱面，密封锁紧环装入自锁螺母体的螺母体内圆柱面内。

在圆柱面与六角扳拧面相交处设有六方倒角，在所述螺母体端面与六角扳拧面相交处设有端面倒角。

环向沿所述六角扳拧面的中部设有一道减轻槽，该减轻槽包括两侧的减轻槽侧面和底部的减轻槽圆弧面。

密封锁紧环包括密封锁紧环外圆柱面，密封锁紧环端面ⅰ，密封锁紧环内圆柱面，密封锁紧环端面ⅱ；所述密封锁紧环外圆柱面，密封锁紧环端面ⅰ，密封锁紧环端面ⅱ与螺母体内圆柱面匹配。

在螺母体内圆柱面所在的槽的端面与内螺纹之间由于高差形成一道用于从侧面将密封锁紧环挤压支撑住的密封锁紧环支撑面。

在内螺纹与螺母体端面之间设有内螺纹倒角。

两减轻槽侧面之间的夹角取35°～45°之间，减轻槽圆弧面与内螺纹螺纹大径之间厚度不小于2.5mm.

本发明的一种自润滑防冷焊轻型自锁螺母的制造方法，是采用合金结构钢30crmnsia材料为自锁螺母体的制造材料，采用聚四氟乙烯材料为密封锁紧环的制造材料，应用棒材直接模压或锻压成型外形坯件，经机械精加工，冲压收口成型。

这种自润滑防冷焊轻型自锁螺母的使用方法是这样的，首先将连接螺栓穿过被连接件于自锁螺母螺纹连接通过扳拧自锁螺母的六角扳拧面达到所需预紧力；通过螺母体端面的冲压弯曲变形将密封锁紧环封闭固定在自锁螺母体之内，并加压密封锁紧环产生塑性变形，获得锁紧力矩的同时获得理性的密封效果。

本发明的技术方案有以下关键点：

应用棒材直接模压或锻压成型，提高材料利用率，符合现代少切削或无切削的发展趋势。这是本发明的关键之一。

理论依据为采用材料的强度高、镦锻性能好的合金结构钢30crmnsia为螺母体的制造材料，其晶粒在模压或锻压成型后不断裂形呈流线状排列，即晶粒流线均匀完整高度取向，材料经过冲压变形使密封锁紧环塑性变形实现锁紧不易开裂。改变以往的涂金属润滑，通过螺纹的塑性变形进行收口获得锁紧力矩的收口方式，采用新型收口方式。这是本发明的关键之二。

材料经过冲压变形使密封锁紧环塑性变形实现锁紧同时实现密封，新型密封形式的运用，这是本发明的关键之三。

为防止冷焊(金属基体之间原子之间相互扩散产生金属基体之间相互粘接)改变以往的涂金属润滑，采用密封锁紧环新的结构形式进行密封及获得锁紧力矩的新结构，密封锁紧环制造材料采用聚四氟乙烯材料，密封性能好、收口变形后容易获得理性的锁紧力矩、与螺母体的制造材料30crmnsia不产生冷焊，密封锁紧环结构设计密封锁紧同步进行，金属材料与非金属材料的有机结合防止冷焊粘接，这是本发明的关键之四。

减轻槽包括：减轻槽侧面，减轻槽圆弧面，两减轻槽侧面之间的夹角取35°～45°之间，减轻槽圆弧面与内螺纹螺纹大径之间厚度不小于2.5mm，两减轻槽侧面之间的夹角取值在满足扳拧特性要求的基础上尽可能取大值，以达到最佳减轻效果。这是本发明的关键之五。

本发明由于采取了以上技术方案，既能使自锁螺母结构设计重量最小化，可控制锁紧力矩的同时获得理性的密封效果，有效地防止装配后螺母与螺栓之间的冷汗粘接，安全可靠性高，机械性能稳定，维护方便。

与现有技术相比，本发明不但可以解决背景技术中提到的问题，还可将重量减少为原来的15％左右，则对航空航天器、潜水器的载重能力将是重大的贡献。其预紧力、锁紧力矩、可靠性、密封性能、防冷焊性能大大增加，前景极佳具有推广价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是自锁螺母体结构示意图；

图3是密封锁紧环结构示意图；

图4是本发明的应用实例图；

图5是图1和图2的左视图；

图6是图3的左视图。

附图标记说明：1-密封锁紧环，2-自锁螺母体，3-圆锥面，4-六方倒角，5-端面倒角，6-螺母体端面，7-内螺纹，8-内螺纹倒角，9-减轻槽，10-减轻槽侧面，11-减轻槽圆弧面，12-密封锁紧环支撑面，13-螺母体内圆柱面，14-螺母体收口端面，15-六角扳拧面，16-密封锁紧环外圆柱面，17-密封锁紧环端面ⅰ，18-密封锁紧环内圆柱面，19-密封锁紧环端面ⅱ，20-被连接件，21-连接螺栓，22-自锁螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的设计理念是利用现代高科技材料、先进的加工工艺，全新的设计理念，解决困扰飞行器设计的最大难题之一的减轻重量。同时提高产品强度，增加预紧力、锁紧力矩的可控性以及密封性能，有效地防止装配后螺纹之间的冷焊现象。本发明集多功能为一体，符合现代机械连接的要求趋势。

本发明的这种自锁螺母22应用棒材直接模压或锻压成型外形坯件，经机械精加工，冲压收口成型。所述的理论依据为:采用材料的强度高、镦锻性能好的合金结构钢30crmnsia为自锁螺母体2的制造材料，其晶粒在模压或锻压成型后不断裂形呈流线状排列，即晶粒流线均匀完整高度取向，材料经过模压或锻压成型产生冷作硬化后大大增强其抗拉强度和疲劳强度，获得任意形状坯件。为防止冷焊(金属基体之间原子之间相互扩散产生金属基体之间相互粘接)改变以往的涂金属润滑，通过螺纹的塑性变形进行收口获得锁紧力矩的收口方式，采用密封锁紧环1新的结构形式进行密封及获得锁紧力矩的新结构，密封锁紧环1制造材料采用聚四氟乙烯材料，密封性能好、收口变形后容易获得理性的锁紧力矩、与螺母体的制造材料30crmnsia之间金属与非金属的有机结合有效地防止冷焊现象。

结合图1-图6所展示的结构，本发明具有以下主要特点和优点：

可控锁紧力矩：将密封锁紧环1装入自锁螺母体2的螺母体内圆柱面13内，通过螺母体端面6的冲压弯曲变形将密封锁紧环1封闭固定在自锁螺母体2之内，并加压于密封锁紧环1产生塑性变形，调整变形量大小实现锁紧力矩的控制及密封性能等级的要求。

可控重量：减轻槽9包括：减轻槽侧面10，减轻槽圆弧面11，两减轻槽侧面10之间的夹角取35°～45°之间，减轻槽圆弧面11与内螺纹7螺纹大径之间厚度不小于2.5mm，两减轻槽侧面10之间的夹角取值在满足扳拧特性要求的基础上尽可能取大值，以达到最佳减轻效果。

下面参照图1-图6对本发明的结构作进一步说明：

如图1所示，本发明的自锁螺母22包括:密封锁紧环1，自锁螺母体2。

密封锁紧环1包括密封锁紧环外圆柱面16，密封锁紧环端面ⅰ17，密封锁紧环内圆柱面18，密封锁紧环端面ⅱ19，如图3所示。其中，密封锁紧环外圆柱面16，密封锁紧环端面ⅰ17，密封锁紧环端面ⅱ19与螺母体内圆柱面13匹配即可。密封锁紧环内圆柱面18尺寸根据连接螺栓21规格及所需锁紧力矩大小及密封性能等级要求确定。

如图2所示，自锁螺母体2包括：圆锥面3，六方倒角4，端面倒角5，螺母体端面6，内螺纹7，内螺纹倒角8，减轻槽9，减轻槽侧面10，减轻槽圆弧面11，密封锁紧环支撑面12，螺母体内圆柱面13，螺母体收口端面14，六角扳拧面15。

其中，圆锥面3，六方倒角4，端面倒角5，螺母体端面6，内螺纹倒角8外形美观即可，对其尺寸不做过多要求，六角扳拧面15必须满足扳拧特性的要求，外观光洁美观。

内螺纹7包括公制螺纹、英制螺纹、美制螺纹、惠氏螺纹mj螺纹等任意与连接螺栓21螺纹匹配连接即可。

实施例1：

自润滑防冷焊轻型自锁螺母22，包括密封锁紧环1，自锁螺母体2。

首先将连接螺栓21穿过被连接件20于自锁螺母22螺纹连接通过扳拧自锁螺母22的六角扳拧面15达到所需预紧力。至此安装过程完成。如图4所示。减轻槽9的设计有效地减轻了自锁螺母重量。通过螺母体端面6的冲压弯曲变形将密封锁紧环1封闭固定在自锁螺母体2之内，并加压密封锁紧环1产生塑性变形，获得锁紧力矩的同时获得理性的密封效果。金属材料与非金属材料的有机结合，有效地防止冷焊粘接。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。