一种螺母固定结构及其制造方法与流程

本发明涉及汽车螺母固定技术领域，尤其涉及一种螺母固定结构及其制造方法，主要适用于简化结构、提高可靠性能。

背景技术：

目前汽车上的固定螺母主要有车身螺母、门板螺母、底盘螺母等，以焊接螺母为主流工艺，该方法适应性强，对材料、场地、人员等有非常好的适应性。另外，在薄板上较小的螺母（m6以下，主要是固定电子元件）也有采用六角（或四角）螺母直接在板料上进行冲压翻边固定螺母的（《新技术新工艺》1997年第6期），该种螺母固定方法只适用于较小的螺母，汽车上使用较少。焊接螺母的技术存在如下缺陷：1、车身及门板钢板厚度较薄，因此焊接螺母时不易控制，导致焊出的质量均匀性不佳，易出现脱焊、虚焊等问题；2、焊接时不可避免会产生火花飞溅，当有火花飞溅到螺纹部分，冷却后形成硬的结疤，因此打螺栓∕螺钉时会遇到较大阻力，工人如果强行操作，可能会导致螺母松动，特别是车身及门板内部的螺母，一旦松动不仅导致功能丧失，同时脱落的螺母会与其它部件产生干涉，发出异响，从而影响其它部件的正常运行；实际调研中，据统计，车身总成平均每天至少有1台车身就是由于上述原因，不得不下线剖切，重新焊接螺母，费时费力，同时由于该剖切和重新焊接螺母及后续工作是非标工作，因此成本大幅提高。冲压翻边螺母的主要缺陷是：只适合较小的螺母固定，一旦螺母上需要承受稍大的拉力，靠翻边产生的摩擦力就不足以支撑固定件的安装，因此通常适用于电子器件的固定。

中国专利，授权公告号为cn101839269b，授权公告日为2012年5月2日的发明公开了一种螺母固定件和螺母固定结构，螺母固定结构包括螺母、连接件和螺母固定件，螺母固定件包括板状主体、位于该板状主体一端的连接部以及位于该板状主体上的安装部，连接部用于可拆卸地连接到需要安装螺母的零部件上，安装部用于可拆卸地安装螺母，连接件固定或一体形成于需要安装螺母的零部件上，在需要安装螺母的零部件上与螺母孔和螺母固定件的孔相对应的位置还形成有大小至少能够穿过需要与螺母相连的螺栓的安装孔，螺母可拆卸地安装到安装部，连接部可拆卸地连接到连接件。虽然该发明无需焊接，方便拆卸更换，但是其仍然存在以下缺陷：该发明通过螺母固定件将螺母固定到连接件上，使得结构较复杂，同时，螺母仅通过螺母固定件上卡脚进行固定，使得螺母的固定可靠性较低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的结构复杂、可靠性低的缺陷与问题，提供一种结构简单、可靠性高的螺母固定结构及其制造方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种螺母固定结构，包括螺母与板料，所述螺母固定在板料上；

所述螺母为凸型结构，螺母包括螺母本体以及其上设置的一号凸台，螺母的中心设置有贯穿螺母本体与一号凸台的螺纹孔，螺母本体上位于螺母本体外壁与一号凸台外壁之间的部位设置有一号凹槽，一号凹槽的侧壁向内倾斜设置；

所述板料为凸型结构，板料包括板料本体以及其上设置的二号凸台，二号凸台与一号凹槽铆合连接，所述二号凸台的中心设置有贯穿二号凸台的一号安装孔，一号安装孔的内壁与一号凸台的外壁相接触。

所述板料本体上设置有与一号安装孔相通的二号凹槽。

所述二号凹槽的侧壁向外倾斜设置。

所述一号凸台远离螺母本体的端面上设置有二号安装孔，二号安装孔为圆台形结构，二号安装孔与螺纹孔同心，二号安装孔的小直径端与螺纹孔相通，二号安装孔的大直径端延伸至一号凸台的端面上。

所述板料的制造材料为低碳钢。

一种螺母固定结构的制造方法，所述制造方法依次包括以下步骤：

a、冷镦螺母：先将正火态40cr、布氏硬度hb160以下的棒材冷镦成形螺母，再加工螺母中心位置的螺纹孔，然后将加工后的螺母进行淬火与高温回火处理，以使螺母的硬度达到hrc40～42；

b、板料压凸台：在板料需要固定螺母的位置冲压出二号凸台；

c、螺母倒棱：先将步骤a中冷镦出来的螺母的其中一面加工成与二号凸台相配合的一号凹槽，再将一号凹槽的侧壁向里压缩，使之形成内扣形凹槽；

d、冲压铆合：采用压铆模具将二号凸台挤压进一号凹槽内，以使二号凸台与一号凹槽过盈配合，从而达到铆合固定的目的。

所述板料本体上设置有与一号安装孔相通的二号凹槽；

所述一号凸台远离螺母本体的端面上设置有二号安装孔，二号安装孔为圆台形结构，二号安装孔与螺纹孔同心，二号安装孔的小直径端与螺纹孔相通，二号安装孔的大直径端延伸至一号凸台的端面上；

所述压铆模具包括模具本体，所述模具本体的中部设置有与二号安装孔相配合的圆台，所述模具本体上位于圆台周边的部位设置有与二号凹槽相配合的凸模。

所述板料的制造材料为低碳钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种螺母固定结构及其制造方法中螺母为凸型结构，螺母包括螺母本体以及其上设置的一号凸台，螺母本体上位于螺母本体外壁与一号凸台外壁之间的部位设置有一号凹槽，一号凹槽的侧壁向内倾斜设置，板料为凸型结构，板料包括板料本体以及其上设置的二号凸台，二号凸台与一号凹槽铆合连接，二号凸台的中心设置有贯穿二号凸台的一号安装孔，一号安装孔的内壁与一号凸台的外壁相接触，这样的设计不仅结构简单，而且螺母与板料铆合连接，使得螺母的固定更加稳定可靠。因此，本发明结构简单、可靠性高。

2、本发明一种螺母固定结构及其制造方法中板料本体上设置有与一号安装孔相通的二号凹槽，设置二号凹槽，使得压铆模具的定位更加准确；一号凸台远离螺母本体的端面上设置有二号安装孔，二号安装孔为圆台形结构，设置二号安装孔，便于压铆模具将螺母与板料固定在一起；二号凹槽的侧壁向外倾斜设置，使得压铆模具挤压二号凸台时，二号凸台能很好的与一号凹槽铆合连接。因此，本发明安装简便、螺母固定质量高。

3、本发明一种螺母固定结构及其制造方法中先将棒材冷镦形成螺母，再将板料需要固定螺母的位置冲压出凸台，板料的制造材料为低碳钢，然后将螺母的其中一面加工成与凸台相配合的凹槽，再将一号凹槽的侧壁向里压缩，使之形成内扣形凹槽，然后采用压铆模具将凸台挤压进凹槽内，以使凸台与凹槽过盈配合，从而达到铆合固定的目的，这样的设计不仅制造简单、制造成本低，而且可靠性高、抗扭抗拉性能好。因此，本发明不仅制造简单、制造成本低，而且可靠性高、抗扭抗拉性能好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中螺母的结构示意图。

图3是图1中板料的结构示意图。

图4是本发明装配时的结构示意图。

图5是图4中a的放大图。

图中：螺母1、螺母本体11、一号凸台12、螺纹孔13、一号凹槽14、侧壁141、二号安装孔15、板料2、板料本体21、二号凸台22、一号安装孔23、二号凹槽24、压铆模具3、模具本体31、圆台32、凸模33。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图5，一种螺母固定结构，包括螺母1与板料2，所述螺母1固定在板料2上；

所述螺母1为凸型结构，螺母1包括螺母本体11以及其上设置的一号凸台12，螺母1的中心设置有贯穿螺母本体11与一号凸台12的螺纹孔13，螺母本体11上位于螺母本体11外壁与一号凸台12外壁之间的部位设置有一号凹槽14，一号凹槽14的侧壁141向内倾斜设置；

所述板料2为凸型结构，板料2包括板料本体21以及其上设置的二号凸台22，二号凸台22与一号凹槽14铆合连接，所述二号凸台22的中心设置有贯穿二号凸台22的一号安装孔23，一号安装孔23的内壁与一号凸台12的外壁相接触。

所述板料本体21上设置有与一号安装孔23相通的二号凹槽24。

所述二号凹槽24的侧壁向外倾斜设置。

所述一号凸台12远离螺母本体11的端面上设置有二号安装孔15，二号安装孔15为圆台形结构，二号安装孔15与螺纹孔13同心，二号安装孔15的小直径端与螺纹孔13相通，二号安装孔15的大直径端延伸至一号凸台12的端面上。

所述板料2的制造材料为低碳钢。

一种螺母固定结构的制造方法，所述制造方法依次包括以下步骤：

a、冷镦螺母1：先将正火态40cr、布氏硬度hb160以下的棒材冷镦成形螺母1，再加工螺母1中心位置的螺纹孔13，然后将加工后的螺母1进行淬火与高温回火处理，以使螺母1的硬度达到hrc40～42；

b、板料2压凸台：在板料2需要固定螺母1的位置冲压出二号凸台22；

c、螺母1倒棱：先将步骤a中冷镦出来的螺母1的其中一面加工成与二号凸台22相配合的一号凹槽14，再将一号凹槽14的侧壁141向里压缩，使之形成内扣形凹槽；

d、冲压铆合：采用压铆模具3将二号凸台22挤压进一号凹槽14内，以使二号凸台22与一号凹槽14过盈配合，从而达到铆合固定的目的。

所述板料本体21上设置有与一号安装孔23相通的二号凹槽24；

所述一号凸台12远离螺母本体11的端面上设置有二号安装孔15，二号安装孔15为圆台形结构，二号安装孔15与螺纹孔13同心，二号安装孔15的小直径端与螺纹孔13相通，二号安装孔15的大直径端延伸至一号凸台12的端面上；

所述压铆模具3包括模具本体31，所述模具本体31的中部设置有与二号安装孔15相配合的圆台32，所述模具本体31上位于圆台32周边的部位设置有与二号凹槽24相配合的凸模33。

所述板料2的制造材料为低碳钢。

本发明的原理说明如下：

本设计属于汽车上螺母的固定技术，特别是车身、门内板以及底盘结构件上螺母的固定。本设计旨在彻底解决焊接螺母容易出现的问题，提升螺母固定质量的稳定均匀性，避免焊接飞溅产生的一系列后续问题，因此考虑从固定方式上做根本的改变，放弃现有的焊接方式，转而采用全新的固定方式，故而设计了一种压铆结构的螺母固定方式，该种固定方式主要涉及带凸台的板料和带倒棱的螺母两种配件，在板料需要固定螺母的特定位置，通过冲压的方式压制出一定形状的凸台，同时在螺母一面镦挤出与板料凸台相配合的凹槽，并将螺母凹槽边缘棱边压缩，形成内扣形状，然后通过压铆模具将板料凸台部分挤压进螺母内扣凹槽部分，形成二者的负间隙配合，从而固定螺母。该设计压制的螺母板，完全避免了焊接螺母带来的各种问题，不存在焊渣飞溅、虚焊脱焊等问题，从而避免了后期产生的弥补工序，据估算单台车身能降低成本1000余元，同时螺母固定更加稳定可靠，抗扭性能有所提升，抗拉性能提升40%以上。

针对本设计，开发了m8车身固定螺母，详细开发步骤如下：具体实施分为三个步骤，首先冷镦螺母并冲压板料凸台，然后进行螺母边缘倒棱，最后冲压铆合，实际的实施方式是：（1）冷镦螺母。选用正火态40cr棒材，布氏硬度hb160以下，冷镦成形螺母，然后加工螺母中心位置的螺纹孔，最后进行整体调质处理，达到hrc40～42备用，调质是热处理行业常规的热处理工艺，基本步骤就是淬火+高温回火，以获得强度、韧性和塑性都较好的综合机械性能；（2）板料压凸台，板料通常用低碳钢，在需要固定螺母的位置冲压出一定形状的凸台，该凸台用于后续和螺母进行铆合，以起到固定螺母的作用；（3）螺母倒棱。第（1）步中冷镦出来的螺母，在其一面成形出与板料凸台相配合的凹槽，本步工艺是用模具将凹槽的边缘向里压缩，使之形成内扣的凹槽；（4）冲压铆合。本步工艺是采用压铆模具，将板料凸台挤压进螺母内扣凹槽部分，形成二者之间的负间隙配合，从而达到铆合固定的目的。本实例开发的压铆螺母，其抗扭转性能达到40nm以上，符合螺母板标准要求，其抗拉性能达到45kn以上，超过标准值20kn的125%，性能大幅提升。

倒棱部位为螺母（螺母本体为长方体结构，一号凸台为圆柱体结构，当然实际应用中螺母本体与一号凸台也可以采取其他形状，只要可靠性高、制造简单、安装方便、抗扭抗拉性能好即可）直壁的四边，采用模具将四边向内压缩，形成内缩的斜壁。倒棱工序是压铆螺母工艺能顺利实施的必备工序，压铆工序中板料的凸台需要压合进螺母的凹槽中，由于螺母斜壁的存在，从而形成负间隙压合，起到固定螺母的作用。凹槽加工，实际生产中采用冷镦成形镦挤出该槽，试验时采用机械加工方法加工。

实施例：

参见图1至图5，一种螺母固定结构，包括螺母1与板料2，所述螺母1固定在板料2上；所述螺母1为凸型结构，螺母1包括螺母本体11以及其上设置的一号凸台12，螺母1的中心设置有贯穿螺母本体11与一号凸台12的螺纹孔13，螺母本体11上位于螺母本体11外壁与一号凸台12外壁之间的部位设置有一号凹槽14，一号凹槽14的侧壁141向内倾斜设置；所述板料2为凸型结构，板料2包括板料本体21以及其上设置的二号凸台22，二号凸台22与一号凹槽14铆合连接，所述二号凸台22的中心设置有贯穿二号凸台22的一号安装孔23，一号安装孔23的内壁与一号凸台12的外壁相接触；所述板料本体21上设置有与一号安装孔23相通的二号凹槽24，所述二号凹槽24的侧壁向外倾斜设置；所述一号凸台12远离螺母本体11的端面上设置有二号安装孔15，二号安装孔15为圆台形结构，二号安装孔15与螺纹孔13同心，二号安装孔15的小直径端与螺纹孔13相通，二号安装孔15的大直径端延伸至一号凸台12的端面上。

按上述方案，一种螺母固定结构的制造方法，所述制造方法依次包括以下步骤：

a、冷镦螺母1：先将正火态40cr、布氏硬度hb160以下的棒材冷镦成形螺母1，再加工螺母1中心位置的螺纹孔13，然后将加工后的螺母1进行淬火与高温回火处理，以使螺母1的硬度达到hrc40～42；

b、板料2压凸台：在板料2需要固定螺母1的位置冲压出二号凸台22；

c、螺母1倒棱：先将步骤a中冷镦出来的螺母1的其中一面加工成与二号凸台22相配合的一号凹槽14，再将一号凹槽14的侧壁141向里压缩，使之形成内扣形凹槽；

d、冲压铆合：采用压铆模具3将二号凸台22挤压进一号凹槽14内，以使二号凸台22与一号凹槽14过盈配合，从而达到铆合固定的目的。

参见图4、图5，所述压铆模具3包括模具本体31，所述模具本体31的中部设置有与二号安装孔15相配合的圆台32，所述模具本体31上位于圆台32周边的部位设置有与二号凹槽24相配合的凸模33。

所述板料2的制造材料为低碳钢。