[發明專利]輕型螺栓緊固件、其加工方法與模具

有效

• 申請號: 201310569562.3
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103557219A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李順安;高慎金;王曉亮;李建華
• 申請（專利權）人: 東方藍天鈦金科技有限公司
• 主分類號: F16B35/04
• 分類號: F16B35/04;F16B23/00;B23P15/00;B25B23/00
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 呂靜

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技術領域

本發明涉及一種用于航空航天的輕型螺栓緊固件（也稱高鎖螺栓）。本發明還涉及這種螺栓緊固件上的過渡部的加工方法及滾軋R的模具。

背景技術??

在航空、航天領域，輕型螺栓緊固件由于其具有重量輕、強度高、疲勞性能好等特點，被大量地應用于機體結構和重要部件的連接。

西方發達國家在該領域的研究與生產起步較早。目前、主要有法國的LiSi，美國的SPS和美鋁，其各家對輕型螺栓緊固件外形結構及加工工藝都有著各自的方法，并形成了一些比較成熟的專利。如美國美鋁旗下的赫克國際公司，在1999年10月5日申請了名稱為《輕型螺紋緊固件及滾軋模具》、專利號為99812743的專利，其螺栓緊固件的主要特點是：“螺紋毛坯具有一個大直徑桿部和一個小直徑桿部，小直徑桿部由一個過渡部從大直徑光滑連接至小直徑；過渡部的錐段相對于垂直于螺栓的軸向的一條直線延伸一個傾斜角,傾斜角在25°～35°之間，在某些情況下可采用25°～55°”。該專利的優點是，輕型螺栓緊固件的收尾≤1.0P，不足之處是過渡部的錐段的傾斜角在25°～35°之間，甚至可采用25°～55°的設計保守，輕型螺栓緊固件的長度相對還長，減重相對較小。

在國內，主要有航天精工（天津）、694廠、3117廠、3536廠、625所等緊固件生產廠家。其中、航天精工（天津）在2012年7月10號申請了名為《帶溝槽收尾的高鎖螺栓、其加工方法及滾輪》、專利號為201210236979的專利，其主要的特點是：“一種帶溝槽收尾的高鎖螺栓，包括螺帽、光桿段、螺紋段和收尾段，其特征在于：所述收尾段為一溝槽，所述溝槽的圓周面是一圓錐面，圓錐面的小端與光桿段連接，圓錐面的大端與螺紋段連接，所述溝槽與光桿段、螺紋段的連接處均為圓弧面過渡連接；收尾段的溝槽采用滾輪滾壓而成”。而貴州航天精工（即3536廠）在2008年4月21日申請了名為《高鎖螺栓》、專利號為200820300593的專利，其主要的特點是：“一種高鎖螺栓，它螺栓頭、螺桿和螺紋段構成，其特征在于：在螺紋段的端部設有內六方孔”。

綜上所述，國內、外緊固件公司主要圍繞輕型螺栓過渡段的結構、過渡段的加工方法、加工模具及其尾部扳擰孔等進行了研究并申請了相關專利，但目前都面臨著輕型螺栓收尾設計及其加工優化的問題（如圖1）。

目前，我國航空航天正處于蓬勃發展階段，對輕型螺栓緊固件的需要巨大，而進口的價格昂貴，存在著英制與米制標準轉化問題，且交貨周期無法保證。為滿足航空航天的發展和國產化的要求，迫切需要我們改進優化或設計新型的緊固件，以突破國外的技術封鎖。

發明內容

本發明旨在提供一種結構合理、易于安裝、充分達到減重目的的輕型螺栓緊固件，該緊固件的過渡部相對較短，錐段傾斜角相對較小，過渡部結構較合理；螺栓尾部的扳擰孔扳擰力矩較大、扳擰孔相對較短，方便了安裝，減小了螺栓的整體長度，從而起到減重的作用。本發明同時提供了輕型螺栓過渡部車-滾軋R的模具，強化了過渡部應力薄弱之處，車-滾軋R的模具結構簡捷、成本低、操作簡便、效率高。本發明還提供了與該輕型螺栓緊固件配套使用的安裝工具。

本發明采用的技術措施之一是：將輕型螺栓過渡部的母線，設計為呈近似正弦曲線的光滑曲線，過渡部的錐段傾斜角進行了相應的調整，具體技術方案如下：

輕型螺栓緊固件，由螺栓頭和螺桿構成，所述螺栓頭可以為平頭或沉頭，也可以適用于任意頭部形狀的螺栓；所述螺桿包括一個一端始于螺栓頭具有圓柱形光滑桿部的光桿段、一個位于螺桿軸向末端帶有外螺紋的螺紋段、以及一個光滑過渡連接于所述光桿段與螺紋段之間的相對較短的過渡部。所述光桿段的直徑大于螺紋段的直徑，所述過渡部始于大直徑的光桿段并呈外徑逐漸減少的過渡趨勢最終與小直徑的螺紋段的根部連接。

所述過渡部由第一弧段、第二弧段、前錐段、第三弧段、后錐段首尾圓滑過渡連接而成，所述第一弧段具有相對較大的半徑，其始于光桿段的末端并逐漸向內徑向延伸至與具有較小半徑的第二弧段相連接，所述第二弧段與第三弧段之間由一個內公切于兩弧段之間的前錐段光滑連接，所述第三弧段的末端逐漸向外徑向延伸并與后錐段相連，所述后錐段經由常規的圓角過渡連接到螺紋段的相鄰端。

所述前錐段或其延伸線與垂直于螺栓軸向的一條直線之間的夾角為前錐段傾斜角At，所述前錐段傾斜角At的角度范圍為10°≤At＜25°；

所述后錐段或其延伸線與平行于螺栓軸向的一條直線之間的夾角為后錐段傾斜角A0，所述后錐段傾斜角A0的角度范圍為15°≤A0≤45°。