[發明專利]對螺母端面進行塑性加工的螺栓結合體

在審

• 申請號: 200910011031.6
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101576110A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 西田新一;孫中強
• 申請（專利權）人: 孫中強
• 主分類號: F16B35/00
• 分類號: F16B35/00;B21D22/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明屬于機械零件技術領域，特別涉及一種對螺母端面進行塑性加工的螺栓結合體。

背景技術

通常情況下同一部位會使用多根螺栓，如果這些螺栓不松動的話，大都不會有破損。另外，螺栓具有這樣的優點：由于螺紋具有錐形效果(楔形效果)，故能緊固較厚的構件，而且即便是緊固之物，也能比較容易地用簡單的工具使之松動。相反，即便是緊固之物，在長期使用過程中螺母和螺栓也會反向旋轉，發生“松動”的現象。一旦發生松動，如果沒有再度緊固該部位，那么之后的反復應力會使螺栓承擔過大負荷，從而產生螺栓被輕易地損壞這樣的問題。

特別是在可動部位或者承受外部振動的構件結合處使用的螺栓連接件中，即便當初妥善進行了緊固，然而在經過長期反復使用后，無法避免外部應力所帶來的松動，因此在使用過程中重新緊固是必要的。富士精密公司研制出一種螺母，在螺母內嵌入一個3/4圓的環狀物，環狀物有彈性，能有效起到防松的作用，但是，加工復雜成本相對增加，不能批量生產，實用性降低。

發明內容

為了解決以上存在的加工復雜、成本高和不能批量生產的問題，本發明提出一種對螺母端面進行塑性加工的螺栓結合體，不僅能有效防松，降低成本而且還能提高螺栓的疲勞強度。

本發明中的對螺母端面進行塑性加工的螺栓結合體，該螺栓結合體包括螺栓和螺母，螺栓包括螺栓頭部、圓柱部和螺紋部，螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和完全螺紋部組成，螺紋部從螺紋根部開始螺紋被斜向除去一部分，這部分形成錐臺形的螺紋牙除去部，由錐臺形螺紋部的最小徑處向圓柱部緩慢呈圓弧狀擴徑而形成不完全螺紋部，螺母為用鋼球以50～200m/s的速度沖擊加工端面的螺母，沖擊受處理面積為150％～400％，沖擊后可以使得螺母的螺紋螺距發生輕微的變化，使螺母的螺距小于螺栓的螺距，在螺栓和螺母配合使用的時候，連接后不容易松動，沖擊過程在與螺栓螺合前或螺合后進行均可；

所述的螺栓與其連接件螺母的螺合位置，滿足下式時獲得良好的螺合狀態，螺紋牙除去部與螺栓連接件螺母的螺合長度a與螺母全長H的關系為a＝(0.5-0.8)H。

通過螺母以全長的50％～80％與螺栓錐臺形螺紋牙除去部相螺合，從而在作為危險斷面的、螺栓錐臺形螺紋牙除去部的螺紋牙根，不僅能夠切實高效地實現負荷均一化、緩和張力及曲力的集中和不完全接觸狀態，而且，可以獲得更牢固的連接力，起到防松動的作用，還提高了疲勞強度。

所述的螺栓材料硬度H_b和粗螺紋螺母的材料硬度H_n的關系為H_n＝(0.4～0.9)H_b，這樣使得螺母的硬度小于螺栓的硬度，在其螺合過程中接觸面增大，連接更牢固，減小了應力集中，承受應力能力增強，就不容易損壞，提高了疲勞強度。

所述的增大螺栓的螺栓頭部和圓柱部的過渡部分圓弧面半徑R，減小應力集中，并用沖擊力對螺栓頭部和圓柱部的過渡部分圓弧面進行局部塑性加工，使組織更細微化，產生壓縮殘余應力，使硬度硬化，提高疲勞強度，防止螺栓破損，延長了螺栓的使用壽命。

所述的圓弧面半徑R是工業規格ISO中規定的圓弧面半徑的1.5-3倍，這是對同一規格的螺栓而言的。

所述的用沖擊力對螺栓頭部和圓柱部的過渡部分圓弧面進行局部塑性加工，是采用鋼球對圓弧面進行沖擊處理，鋼球的射出速度為50-200m/s，沖擊受處理面積為150％-400％。

本發明的有益效果是：螺母端面經過鋼球沖擊后，螺母的螺距變小，這樣螺母與螺栓螺合更緊密，能有效的防止松動，成本低，可批量生產，在與螺栓進行螺合時，因為螺栓的錐臺形螺紋牙除去部各螺紋的高度，與分攤的表面壓力成反比遞減，從而使錐臺形螺紋牙除去部各螺紋所承受的負荷均一化，可緩和集中在螺母的內側端面區域的錐臺形螺紋牙除去部螺紋牙根處的張力和曲力，可以大幅度提高螺栓的疲勞強度。

附圖說明

圖1為螺母結構示意圖；

圖2為螺栓結構示意圖；

圖3為圖2局部放大圖；

圖中：1螺栓頭部，2螺栓圓柱部，3螺母加工端面，4螺紋部，4a螺紋牙頂部，4b螺紋牙根部，4c螺紋側面，5螺紋牙除去部，6不完全螺紋部。

具體實施方式