一种螺栓和螺栓组件的制作方法

本申请涉及机械制造工程技术领域，尤其涉及一种螺栓和螺栓组件。

背景技术：

螺栓是一种配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。螺栓包括头部和螺杆两部分，需与螺母配合使用，用于紧固连接两个带有通孔的零件。通常使用螺栓时需要将螺杆一端的螺栓头和另一端配合的螺母，在被紧固对象的两侧同时上紧，才能起到良好的紧固作用；但是在一些特殊的应用场景下，如带紧固对象的内部操作空间十分狭小，或者内部空间封闭的情况下，人手或工具不能进入内部空间，无法在内外两侧同时上紧螺母或螺栓头，只能择一上紧，从而导致螺栓连接并不稳固，造成事故隐患。若选择不可拆卸的焊接或铆接来保证连接紧固，在一些需要频繁的拆卸连接件的应用场景下则会产生极大的不便，影响拆卸效率，且连接部位是一次性的，从而增加了拆卸成本。故而，亟需一种能够在人手或工具无法进入操作的狭窄、封闭的空间中实现可拆卸的连接装置。

技术实现要素：

本发明提供了一种螺栓和螺栓组件，以解决或者部分解决在人手和工具无法进入的狭窄或封闭的操作空间中如何兼顾紧固强度和方便拆卸的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种螺栓，包括螺栓头部和螺杆，螺栓头部包括与螺杆一体的固定部，以及与螺杆分体的旋转部，固定部和旋转部为半圆柱形，其截面贴合；固定部和旋转部上设有连通孔，一销轴穿过连通孔以铰接旋转部和固定部，以使旋转部围绕销轴进行转动；连通孔距旋转部靠近螺杆的一端的距离l2大于旋转部的半长度l1/2，连通孔距旋转部另一端的距离大于螺杆的直径；

在旋转部与固定部平行时，固定部和旋转部组成与螺杆相同的圆柱形，以使螺栓头部穿过待锁紧件的螺栓孔；当旋转部旋转至与固定部垂直时，螺栓头部与待锁紧件紧固。

进一步的，连通孔距旋转部靠近螺杆的一端的距离l2与旋转部的半长度l1/2之间还满足：

l1/20≤l2-l1/2≤l1/10。

如上述的技术方案，销轴与旋转部为间隙配合。

如上述的技术方案，旋转部的表面粗糙度大于等于6.0μm。

如上述的技术方案，旋转部的圆弧侧面在与旋转部轴线平行的两端为平面。

基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种螺栓组件，包括如上述技术方案中的螺栓，以及与螺栓配套的螺母。

如上述的技术方案，螺栓组件还包括套设在螺杆上的柔性填塞套，柔性填塞套的长度大于螺栓孔的深度；在紧固状态时，柔性填塞套在螺杆头部一端的直径大于旋转部的长度，柔性填塞套在螺杆的另一端的直径大于螺母的直径。

可选的，柔性填塞套的两端为须状。

可选的，柔性填塞套的厚度大于等于螺杆外螺纹的齿深的一半。

可选的，在柔性填塞套和螺母之间还设有防滑垫圈。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种螺栓，其螺栓头部包括固定部和与固定部铰接，能够在重力作用下进行转动的旋转部，通过将旋转部调至与螺杆平行塞入螺孔，然后再使旋转部旋转90°卡紧待紧固板件的内侧板壁，从而在待紧固对象的外侧进行单向操作即可实现内外两侧的螺栓头和螺杆同时紧固；本发明提供的螺栓能够在狭窄密闭等人手及工具无法触及的空间，方便的将螺栓头部塞入和紧固，通过配合螺母，实现在狭窄封闭空间中的板件紧固和快速拆卸功能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的螺栓在狭窄封闭空间中安装结构图；

图2示出了根据本发明一个实施例的螺栓的剖面图；

图3示出了根据本发明一个实施例的螺栓的立体图；

图4示出了根据本发明一个实施例的螺栓在塞入螺孔之前的旋转部处于约束垂直状态的示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的螺栓在塞入螺孔之后，旋转部在重力下自由转动的状态示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例的螺栓在螺杆上提，旋转部锁紧待锁紧板件内壁的状态示意图；

图7示出了根据本发明一个实施例的螺栓组件中的柔性填塞套的示意图；

附图标记说明：

1、螺栓头部；11、固定部；12、旋转部；2、螺杆；3、螺母；4、销轴；5、柔性填塞套；6、防滑垫圈。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

为了在人手和工具无法进入的狭窄、封闭的紧固件内部空间中也能使用螺栓连接，并且能够在螺栓的双侧实现同时锁紧，发明人在一个可选的实施例中，如附图1～附图3所示，提供了一种螺栓，包括螺栓头部1和螺杆2，螺栓头部1包括与螺杆2一体的固定部11，以及与螺杆2分体的旋转部12，固定部11和旋转部12为半圆柱形，其截面贴合；固定部11和旋转部12上设有连通孔，一销轴4穿过连通孔以铰接旋转部12和固定部11，以使旋转部12围绕销轴4进行转动；连通孔距旋转部12靠近螺杆2的一端的距离l2大于旋转部12的半长度l1/2，连通孔距旋转部12另一端的距离大于螺杆2的直径；

在旋转部12与固定部11平行时，固定部11和旋转部12组成与螺杆2相同的圆柱形，以使螺栓头部1穿过待锁紧件的螺栓孔；当旋转部12旋转至与固定部11垂直时，螺栓与待锁紧件紧固。

本实施例提供的螺栓，对螺栓头部1的结构进行了改进，不再使用传统的结构固定不变的六角头，圆头或方形头，而是采用一个可旋转的旋转部12，通过销轴4铰接在一个固定部11上，旋转部12可围绕销轴4做自由旋转，从而组成了一个结构可变的螺栓头。在使用本实施例中的螺栓时，通过人手或工具约束旋转部12与固定部11(即螺杆2)平行时，如附图4所示，旋转部12和固定部11构成与螺杆2无异的圆柱体形，可将旋转部12和固定部11一起塞入待紧固对象的螺孔中，此时保持旋转部12中的l2(如图3所示)的一段朝向螺杆2。当旋转部12完全穿过螺孔进入待紧固对象的狭窄或封闭的内部空间后，由于销孔距旋转部12两端的长度是不同的，销孔距旋转部12靠近螺杆2的一端的距离(l2)大于销孔距旋转部12的另一端的距离(l1-l2)，因此在重力作用下或轻微的外力扰动(如上下活动螺杆2)下，旋转部12即可在完全进入封闭空间后自发产生旋转，如附图5所示；当旋转部12发生转动，偏离螺杆2的轴线以后，此时再上提螺杆2，在待紧固对象的内壁的作用下，使旋转部12与螺杆2或固定部11形成90°，其侧面一端卡住待紧固对象的内壁，如附图6所示，此时旋转部12发挥传统螺栓的螺栓头的作用，从封闭空间的内部的一侧实现紧固。当内侧卡紧后，在螺杆2上套入与螺栓配套的螺母并旋紧，螺杆2上设有外螺纹，从而实现对狭窄、封闭的待紧固对象的双侧螺栓紧固。

当需要拆卸螺栓时，首先取下螺母，然后将螺杆2下放，此时在重力作用下，旋转部12开始转动，直至再次与螺杆2或固定部11的轴向平行，与塞入螺孔进行紧固的状态相比，旋转部12已转动了180°；接下来再上提螺杆2，即可将旋转部12和固定部11从螺栓孔中提出，完成螺栓的拆卸。

在制造本实施例中螺栓时，分别按照螺杆2、旋转部12、销轴4的外形尺寸选取的毛坯件，毛坯件的长度、厚度和外径均应留取2mm的加工余量。螺杆2和旋转部12的材质可以选择碳素结构钢a3(gb700-2008)或类似材料；与螺栓配套的螺母选择满足国家标准的通用螺母即可。螺栓尺寸公称直径规格参照国标gb/t5781-2016的相关规格表上的尺寸设计制造。

总的来说，本实施例通过在重力作用下可自发旋转的旋转部，使螺栓在待紧固对象的外侧进行单向操作即可实现内外两侧的螺栓头和螺杆同时紧固，从而能够在狭窄密闭等人手及工具无法触及的空间，方便的将螺栓头部塞入并紧固，再配合与螺栓配套的螺母，同时实现了在狭窄封闭空间中的板件紧固和快速拆卸功能。

本发明提供的螺栓，其关键在于螺栓头部1的旋转部12能够在重力作用或轻微的扰动下，进行自发的转动，并且转动的速度又不会太快，导致螺栓头部1在进入密闭空间的瞬间，旋转部12旋转180°再次与螺杆2平行，从而在螺杆2上提时螺栓头部1又从螺孔中提出。首先，为了解决旋转部12能够在重力作用下自发转动的问题，在前述实施例中已经要求销孔、即连通孔的设置位置满足l2>l1/2或l2>l1-l2，即可实现在初始状态下(l2那一部分朝上)旋转部12在重力作用下的自发转动。基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，优选的连通孔距旋转部12靠近螺杆2的一端的距离l2与旋转部12的半长度l1/2之间还满足：l1/20≤l2-l1/2≤l1/10。通过使旋转部12和连通孔(销孔)满足上述定量关系，能够使旋转部12具有随重力自由旋转的能力，且同时不会旋转过快，影响紧固效率。

为了保证旋转部12能够自由旋转，可选的，销轴4与旋转部12为间隙配合。通过保持合理间隙，可以使旋转部12良好的以销轴4为转轴进行转动；销轴4表面可以具有一定的粗糙度，如大于6.0μm，优选6.3μm。

为了进一步保证旋转部12的转动速度不会过快，基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，旋转部12的表面粗糙度大于等于6.0μm，优选粗糙度可以是6.3μm，表面可以带有轻微毛刺；具有一定粗糙度的表面，可以避免转动过快导致的操作效率降低。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一些可选的实施例中，旋转部12在靠近固定部11和螺杆2处的边部倒圆角。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一些可选的实施例中，旋转部12的圆弧侧面在与旋转部12轴线平行的两端为平面。通过将旋转部12与待紧固对象的内板壁接触的圆弧侧面打磨成平面，可以更佳的贴合待紧固对象的内壁表面，提高封闭空间内侧的紧固效果。

在上述的一组实施例中，提供了一种螺栓，通过对螺栓头部1的结构改进，引入旋转部12，在待紧固对象的外侧空间中进行单向/单侧操作即可实现对狭窄、封闭空间的螺栓紧固。基于前述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，提供了一种螺栓组件，包括前述实施例中的任一种螺栓，以及与螺栓配套的螺母3。

由于只能单侧操作，与普通的螺栓组件相比，单向操作螺栓组件的旋转部12或螺母3在紧固过程中容易出现打滑，从而影响紧固效果，尤其是旋转部12容易在待紧固对象的内侧板壁上出现打滑，但受限于狭窄、密封空间，无法观察并调整旋转部12。发明人通过研究发现，出现打滑的主要原因在于本发明中的单向操作螺栓与待紧固对象的板壁之间的紧固摩擦力不足。

为了解决这个问题，发明人基于前述实施例相同的发明构思，在又一些可选的实施例中，螺栓组件还包括套设在螺杆2上的柔性填塞套5，柔性填塞套5的长度大于螺栓孔的深度；在紧固状态时，柔性填塞套5在螺杆2头部一端的直径大于旋转部12的长度，柔性填塞套5在螺杆2的另一端的直径大于螺母3的直径。

通过将柔性填塞套5套设在螺杆2上，并且柔性填塞套5的两端向螺栓孔外延伸。如图1所示，在紧固状态时，柔性填塞套5在紧固对象的内侧，即螺栓头部1的一端的延伸范围大于旋转部12覆盖范围，在另一端的延伸范围大于螺母3的覆盖范围。通过在螺栓组件与被紧固对象之间设置的柔性填塞套5可以加强紧固摩擦力，避免紧固过程中的打滑；柔性填塞套5可以使用具有一定厚度的弹性pe聚乙烯材料。

为了进一步提高旋转部12和螺母3与待紧固对象之间的紧固摩擦力，基于上述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，柔性填塞套5的两端为须状。边缘为须状的柔性填塞套5可以与螺母3或旋转部12充分贴合，在紧固螺栓的过程，须状部分发生一定的柔性变形，填满须部之间的缝隙，与完整的边缘相比，能够避免因变形产生的折叠，从而增大了柔性填塞套5与螺母3或旋转部12的有效贴合面积，进一步加强了紧固摩擦力。

基于上述实施例相同的发明构思，在另一些可选的实施例中，柔性填塞套5的厚度大于等于螺杆2外螺纹的齿深的一半，具有如此厚度的柔性填塞套5能够良好的为螺栓组件提供所需的紧固摩擦力，避免螺栓在紧固时打滑。

为了进一步提高螺母3一端的防滑效果，在一些可选的实施例中，如图1所示，在柔性填塞套5和螺母3之间还设有防滑垫圈6。

对于包括了柔性填塞套5和防滑垫圈6的螺栓组件，其使用方法如下：

(1)根据板件上螺孔选定合适直径的螺栓组件，将旋转部12约束与螺杆2方向一致，l2一端朝上；

(2)在螺杆2上套设匹配的柔性填塞套5，然后将螺栓头部1塞入螺孔，通过上下活动螺杆2，使得旋转部12与螺杆2本体成90度角，卡住需紧固板件下表面；

(3)上提螺杆2本体，在螺杆2侧套上防滑垫圈6和螺母3并上紧，使得柔性填塞套5弹性变形填塞到螺栓、螺母3与紧固板件之间的缝隙即可。

在一个可选的实施例中，将前述实施例中的螺栓组件应用在3000吨渔政船空调机组装置施工项目上，完成了舱室死角的几个m12螺栓孔的设备与基座紧固，测得其扭矩达到设计要求，简单高效的完成了设备紧固任务。

实船使用证明，本发明提供的单向操作螺栓组件是一种十分成功的可拆卸式紧固手段。它解决了传统螺栓紧固施工时经常出现无法在狭窄、封闭、死角空间进行紧固或紧固不达要求的技术难题，提高了紧固螺栓的使用范围，提供了设备安装质量、提高了劳动效率，极大降低了施工风险和难度，具有良好的适用性和实用性。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种螺栓，其螺栓头部包括固定部和与固定部铰接，能够在重力作用下进行转动的旋转部，通过将旋转部调至与螺杆平行塞入螺孔，然后再使旋转部旋转90°卡紧待紧固板件的内侧板壁，从而在待紧固对象的外侧进行单向操作即可实现内外两侧的螺栓头和螺杆同时紧固；本发明提供的螺栓能够在狭窄密闭等人手及工具无法触及的空间，方便的将螺栓头部塞入和紧固，通过配合螺母，实现了在狭窄、封闭空间中的螺栓紧固和快速拆卸功能；

进一步的，为了避免本发明中的螺栓在紧固时螺母和旋转部出现打滑，影响紧固效果，在螺杆上套设柔性连接套，柔性连接套的两端向螺栓孔外延伸，在紧固状态时，柔性填塞套在螺栓头部的一端的延伸范围大于旋转部覆盖范围，在另一端的延伸范围大于螺母的覆盖范围，通过上述的柔性填塞套可以增加紧固摩擦力，避免螺母和旋转部出现打滑，进一步的，柔性连接套的两端为须状，可以进一步增加紧固摩擦力；

总的来说，本发明提供的螺栓和螺栓组件从根本上解决了工人现场在狭窄封闭空间对板件固定的措施少，难度大，可操作性不高等难题，特别适用于小吨位、设备多的船舶内部狭窄封闭舱室死角多的场所板件固定和设备紧固。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。