專利名稱：自攻螺釘、用于制造該自攻螺釘?shù)拿鳌⒎椒ê湍Ｒ约坝糜谶B接薄工件的方法
〔技術(shù)領(lǐng)域〕本發(fā)明涉及自攻螺釘，更具體地說，本發(fā)明涉及自攻螺釘、用于該自攻螺釘?shù)拿骱屠眠m當(dāng)?shù)臐L壓成型模制造自攻螺釘?shù)姆椒ā?br> 〔背景技術(shù)〕眾所周知，在采用普通自攻螺釘來裝配薄金屬板件時，由于需要將螺釘?shù)臄Q緊力矩限制到一個相對較小的值會帶來一些問題，因此在實(shí)際使用中，普通自攻螺釘?shù)目煽啃允艿搅讼拗?。這種對擰緊力矩的限制需要在裝配過程中使錨固脫扣并因此而使螺釘旋轉(zhuǎn)的可能性最小。錨固材料是連接組件中最遠(yuǎn)離螺釘頭部下側(cè)的部分。脫扣和旋轉(zhuǎn)將喪失裝配緊固力并損壞裝配組件。
圖1顯示了自攻螺釘102的一個共同的缺點(diǎn)，螺釘102具有一個用于將薄金屬板件104和106連接成一個連接組件的普通單頭螺紋。螺釘具有普通的圓形橫截面。
當(dāng)距離螺釘頭部最遠(yuǎn)的螺釘錨固材料106(也稱為“螺母部件”)的寬度108等于或小于螺釘?shù)妮S向節(jié)距110(這里通常稱為“薄”工件)時，螺旋圈或螺紋的導(dǎo)向面112通常就會使錨固材料106發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而材料就會進(jìn)入到相鄰螺旋圈、螺旋卷或螺紋之間的間隙中。這種錨固材料和組件不會產(chǎn)生最有效登陸艦緊固力。另外，螺紋嚙合不充分。
為了克服單頭螺紋的這些缺陷，在連接薄工件時，近來人們采用具有形成于鐓鍛毛坯周圍的多導(dǎo)程螺紋的圓形橫截面螺釘。使用多導(dǎo)程螺紋可以更好地卡緊錨固材料，通過在錨固材料裝配孔周邊設(shè)置多個嚙合位置，從而避免錨固材料陷入到螺紋之間。
但是，在單獨(dú)使用時，即使使用多導(dǎo)程螺紋也不是一個徹底的解決方案。圖2示出了用于連接薄工件的具有單或多導(dǎo)程螺紋(圓形或非圓形橫截面)的普通螺釘所依舊存在的缺點(diǎn)。典型的螺釘200具有盡可能接近螺釘頭部206的下側(cè)204的相同芯部直徑202。這會降低裝配的效率。由于會受到加工的限制，因此通常會在螺釘頭部206的下側(cè)204附近產(chǎn)生螺釘螺紋牙頂?shù)牟蛔?，并因此而產(chǎn)生未曾提到和不可控的反螺紋錐度208。因此，靠近螺釘進(jìn)入尖的螺紋牙頂?shù)闹睆酱笥诳拷^部的螺紋牙頂?shù)闹睆?。反螺紋錐度208的缺點(diǎn)是在裝配組件的內(nèi)和外嚙合螺紋之間產(chǎn)生間隙210。該間隙210會減小連接結(jié)構(gòu)的主要區(qū)域內(nèi)的螺紋嚙合，并導(dǎo)致裝配組件在低于預(yù)期作用力矩的情況下遭到破壞。
迄今，優(yōu)選采用圓形橫截面的螺釘(如上所述)。盡管采用非圓形橫截面的螺釘會在螺紋成型方面取得一些優(yōu)點(diǎn)，但一般來說采用非圓形橫截面螺釘例如市場上可購買到的滾壓成型的自攻螺釘、多凸角螺釘對于裝配組件來說是有害的。這種非圓形橫截面螺釘對連接到裝配組件中時所作用的力矩缺乏必要的抵抗強(qiáng)度。
因此，本發(fā)明的一個目的就是提供一種自攻螺釘和利用非圓橫截面毛坯制造這種螺釘?shù)姆椒?，從而制造出具有?yōu)良的螺紋成型性能和所需的多導(dǎo)程螺紋的多凸角螺釘。盡管在連接組件的“連接緊固區(qū)”采用了非圓形橫截面，但是，在材料在凸角之間發(fā)生松弛時，該螺釘應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)出良好的抗振松性。
〔發(fā)明內(nèi)容〕本發(fā)明提供一種鐓鍛多凸角毛坯，由該毛坯制造自攻螺釘?shù)姆椒ú⑿纬捎糜谶B接薄工件的多凸角自攻螺釘，該自攻螺釘在錐形頂端和本體部分上呈現(xiàn)出令人滿意的螺紋成型特性，且提高了頭部附近的抗振松性，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷。由該毛坯和方法所制得的成品螺釘在螺釘頭部和本體部分之間具有一個螺紋錐形根部，其橫截面從位于頭部下側(cè)附近區(qū)域的近似圓形變化成位于錐形根部和螺釘本體相交區(qū)域內(nèi)的最大非圓(或凸角形)橫截面。該形狀與螺紋牙形外徑從本體部分通過錐形根部仍基本上保持恒定以及多個螺旋圈(導(dǎo)程螺紋)形狀一起通過使錨固材料在根部周圍沿軸向向前和向后受到擠壓而保證了螺釘可牢牢地固定在薄錨固材料中。
在一個實(shí)施例中，通過將一個大致為圓形或凸角形橫截面的線材或桿材打擊到鐓鍛模的模腔中來形成鐓鍛毛坯。當(dāng)線材或桿材進(jìn)入鐓鍛腔中時，就會塑性變形成所需的成品毛坯，該成品毛坯具有四個部分-頭部、錐形進(jìn)入部分、本體部分和錐形部分。模腔具有適當(dāng)?shù)臋M截面，從而使成品毛坯的本體部分和錐形進(jìn)入尖部分具有多凸角橫截面，而頭部附近的錐形部分具有大致圓形的橫截面。
為了形成帶螺紋的凸角螺釘，橫向移動的滾壓成型模與成品毛坯相嚙合，成型?？勺饔米銐虻膲毫硎姑鞅砻姘l(fā)生塑性變形。模保持相等的距離，當(dāng)一個模相對于另一個模沿橫向移動時，由于毛坯具有凸角形橫截面，因此就使毛坯產(chǎn)生擺動式滾動。該滾壓成型過程在錐形根部區(qū)域形成外徑相對于本體部分基本保持恒定而內(nèi)(根部)徑(每個螺紋的牙根)朝頭部連續(xù)向外呈錐形的螺紋形狀。另外，通過這種方式，錐形根部在靠近本體部分位置處具有最大的非圓度，而在靠近頭部下側(cè)位置處具有近似圓形橫截面。這種非圓度沿錐形根部發(fā)生變化是由于在頭部附近的大直徑區(qū)域中存在減小的成型壓力而造成的。
本發(fā)明的螺釘在頭部附近具有一個新的錐形根部，其具有變化的橫截面，從而在由螺釘連接的材料在凸角之間發(fā)生松弛時，可產(chǎn)生用于抵抗由振動或其它外力作用而引起松動的機(jī)械抵抗力。
〔


〕本發(fā)明前述的和其它的目的和優(yōu)點(diǎn)可通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所作的詳細(xì)描述中清楚地得出，其中圖1是已進(jìn)行了描述的用來顯示采用普通單導(dǎo)程螺紋螺釘時錨固材料發(fā)生撓曲變形的局部側(cè)視截面圖2是已進(jìn)行了描述的用來顯示沿螺釘?shù)恼麄€長度上具有相同的螺紋牙根底徑時由于受到加工的限制而產(chǎn)生反螺紋錐度的局部側(cè)視截面圖；圖3是具有典型的錐形根部以便提高在薄材料中的抗振性和緊固力的自攻螺釘?shù)膫?cè)視圖；圖4是顯示本發(fā)明實(shí)施例的鐓鍛毛坯成型過程的局部側(cè)視圖；圖5是通過圖4所示的毛坯成型過程而形成的鐓鍛毛坯的側(cè)視圖；圖6是圖5中的鐓鍛毛坯的錐頂點(diǎn)部分沿6-6的橫截面圖；圖7是圖5中的鐓鍛毛坯的本體部分沿7-7的橫截面圖；圖8是圖5中的鐓鍛毛坯的錐形部分沿8-8的橫截面圖；圖9是圖5的鐓鍛毛坯通過與本發(fā)明實(shí)施例的螺紋成型模嚙合而最終形成的螺釘?shù)木植總?cè)視截面圖；圖10是在滾壓路徑的不同位置處大致在圖9的11-11附近沿本體部分剖視的位于成型模中的鐓鍛毛坯的橫截面圖；圖11是通過滾壓成型過程形成的螺釘?shù)谋倔w部分沿圖9中11-11剖視的橫截面圖；圖12是所形成的螺釘在本體部分附近位置的錐形根部處沿圖9中12-12剖視的橫截面圖；圖13是所形成的螺釘在頭部附近位置的錐形根部處沿圖9中13-13剖視的橫截面圖；圖14是按照圖9所示方式形成的用于連接一對薄板材的完整螺釘?shù)木植總?cè)視截面圖；圖15是沿圖14中15-15剖視的由位于錨固材料中的螺釘所產(chǎn)生的應(yīng)力圖譜的橫截面圖。
〔具體實(shí)施方式
〕I.一般原理作為另一項(xiàng)背景技術(shù)，圖3示出了一種典型的螺釘300，其可避免由頭部附近的反螺紋錐度所引起的一些缺陷，并因此而提高了緊固力和抗振松的能力。這種螺釘及其它相關(guān)的例子在Alan Pritchard共同擁有的且申請于同一天的題為“SELF-TAPPING SCREW AND METHODFOR JOINING THIN WORKPIECES”的美國專利申請09/952091中有相應(yīng)的描述，這里作為參考特地對其進(jìn)行引用。簡要地說，螺釘300包括頭部302、錐形根部304(沿本體朝頭部302的方向徑向向外傾斜)、中間本體部分306、錐形進(jìn)入部分308和典型的進(jìn)入尖310(例如自鉆尖)。
螺釘306的本體沿其外周面設(shè)有多個連續(xù)的螺旋圈、卷或螺紋312。螺釘?shù)穆菁y(螺旋圈)具有外徑D。在一個實(shí)施例中，外徑D的值是1.6-10mm。但是，該值以及這里給出的其它值僅僅是本發(fā)明螺釘?shù)囊环N典型的應(yīng)用情況。這里所描述的原理可用于任何類型和/或尺寸的螺釘及相應(yīng)的材料。
在一個實(shí)施例中，沿本體306設(shè)有兩條單獨(dú)的連續(xù)螺旋圈、卷或螺紋(也稱為“多導(dǎo)程螺紋”)，因此該螺釘是一種雙或兩導(dǎo)程螺釘，顯然，還可采用其它數(shù)目條單獨(dú)的螺紋。在該實(shí)施例中，采用多條螺紋可進(jìn)一步防止錨固板發(fā)生變形。這里所用的術(shù)語“螺紋”是指沿圓柱形軸或本體螺旋卷繞的整體連續(xù)結(jié)構(gòu)或形狀或者在螺釘橫截面上單獨(dú)仿形形成的峰谷結(jié)構(gòu)。在文中采用該術(shù)語應(yīng)有助于讀者區(qū)分通用術(shù)語的兩種作用。
在圖示實(shí)施例中，作為發(fā)明的螺釘錐形根部304沿軸向位于螺釘?shù)念^部302和本體306之間，其軸向長度W至少是軸向節(jié)距P的兩倍且最好不超過大約3.5倍。錐形根部304具有靠近頭部302的最大直徑R，并向下呈錐形傾斜到等于螺釘螺紋牙根直徑B的牙根直徑位置處。夾角φ是錐形根部304與本體306所形成的夾角。夾角φ應(yīng)當(dāng)大約是6-15°，且最好是8-10°。
螺紋312設(shè)置在錐形根部304上，螺釘和螺紋的外徑D沿錐形根部304和螺釘本體306大致相等。盡管位于頭部(包括錐形根部)和進(jìn)入尖區(qū)域之間的所有螺紋有時最好大致具有相等的外徑，但在其它的實(shí)施例中也可在靠近進(jìn)入尖并遠(yuǎn)離錐形根部的區(qū)域采用不同的螺紋直徑和形狀，以便在與特定的工件厚度和材料進(jìn)行連接時可獲得良好的效果。因此，將螺紋設(shè)計(jì)成在錐形根部和與錐形根部直接相鄰的一部分螺釘本體(從錐形根部向進(jìn)入尖延伸出至少4倍于螺紋節(jié)距距離的相鄰部分)上具有大致相等的直徑。
II.凸角毛坯的成型上述規(guī)律(例如錐形根部和多導(dǎo)程螺紋)通?？捎糜诰哂卸嗤菇锹菁y橫截面的螺釘。這種多凸角橫截面通常由可形成不圓(非圓)周邊的奇數(shù)個(例如3、5、7等)凸角構(gòu)成。通常，當(dāng)凸角螺釘擰入到一個尺寸適當(dāng)?shù)难b配孔中時，凸角使材料發(fā)生塑性變形而形成滾壓螺紋。這些螺紋成型后保持一定的回彈度，因此將保持壓力作用于螺釘，從而減小了振松的可能。具有三個這種凸角的多凸角橫截面的一個例子是由瑞士的Research Engineering and ManufacturingInc.of Middletown，RI and Conti Fasteners AG of Switzerland開發(fā)和銷售的TrilobularTM自攻螺釘。
圖4示出了用于最終形成本發(fā)明實(shí)施例的成品螺釘?shù)睦溏吤鞯某尚瓦^程。該毛坯通常是一種三凸角橫截面的毛坯，但也可采用其它數(shù)目個凸角。圖中示出了具有成型模腔404的硬鐓鍛模402。成型過程通常從將預(yù)定尺寸的大致為圓形或凸角形橫截面的線材或桿材切片放入到模腔中時開始。通常，按順序采用三個或多個代表成型不同階段的不同模腔，毛坯順序地從一個模腔進(jìn)入另一個模腔。在圖示的實(shí)施例中，示出了最終的成型模402。模腔404是一個與所需的成品毛坯形狀一致的定尺寸孔。模腔404的側(cè)壁具有足夠的厚度和硬度，以保證在將未成型的毛坯放入并塑性變形成所需的圖示成品毛坯405時模腔不產(chǎn)生變形。當(dāng)然，模腔404的橫截面(未示出)決定了所需的毛坯橫截面-圓形或多凸角形周邊-下面將進(jìn)一步進(jìn)行描述。
成品毛坯405的成型通常是在模腔404中通過沖頭或沖模406的多次沖擊而實(shí)現(xiàn)。典型的沖頭406通常由大功率的機(jī)械致動裝置(未示出)來驅(qū)動，其以巨大的壓力對毛坯進(jìn)行沖擊(見箭頭408)，從而同時形成坯頭和成品內(nèi)坯的形狀。象順序漸進(jìn)的模腔一樣，在毛坯405成型過程中可采用多個不同形狀的沖頭，每個沖頭的形狀順序漸進(jìn)地與成品坯頭410的形狀相接近。在該實(shí)施例中，坯頭410包括一個Phillips驅(qū)動構(gòu)型412(在剖開的截面中予以示出)。但是，驅(qū)動構(gòu)型可以是任何所需的形狀，并還可包括(例如)標(biāo)準(zhǔn)的凹十字槽、六角驅(qū)動凹槽和六邊形凹槽。毛坯可設(shè)有任何的外或內(nèi)扳手嚙合驅(qū)動頭構(gòu)型，或者可包含任何其它的可通過適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)將力矩傳遞給螺釘?shù)南到y(tǒng)。可采用一個活動頂桿414來抵住毛坯的頂端并將成品毛坯(參見箭頭416)推入到槽或其它運(yùn)輸工具(未示出)中并引導(dǎo)到螺紋成型模(下面將進(jìn)行描述)。
根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施例，模腔404可產(chǎn)生至少4種不同形狀的毛坯部分。圖5詳細(xì)示出和描述了成品冷鐓毛坯405的這些部分。根據(jù)圖示的實(shí)施例，截面包括錐形尖(或“進(jìn)入”)部分502、本體部分504和位于頭部410附近的錐形部分506及頭部。
圖6、7和8分別示出了錐形尖部分502、本體部分504和錐形部分506的橫截面?？傊?，螺釘毛坯從頂端510到頭部410呈連續(xù)的錐形形狀。圖6和7所示的橫截面清楚地呈現(xiàn)出典型毛坯的三凸角橫截面形狀(分別參見凸角602和702)。凸角602、702以軸線512為中心，并落在各自相應(yīng)的同心圓606和706(如虛線所示)內(nèi)。凸角602、702之間的“凹陷”區(qū)域分別留出非圓的間距K1和K2。正如這里所描述的，“非圓”度越大，間距值K就越大。按照本發(fā)明的這種啟示，這也可稱為“凸起”度。
類似地，圖8示出了錐形部分506的大致軸向中點(diǎn)位置處的橫截面。該橫截面以軸線512為中心且基本上呈圓形，表示沿著該部分為圓形輪廓。如圖5所示，錐形部分506從本體部分504到頭部410的下側(cè)514向外傾斜。在成型時，該錐形部分的增加度通常不小于兩倍的螺釘螺紋的軸向節(jié)距(圖14中的節(jié)距AP)，且在軸向最好不超過值WB，該值WB為3.5倍的成型螺紋的軸向節(jié)距(AP)。
III.螺紋成型圖9和10詳細(xì)示出了在毛坯405上形成螺紋從而形成完整的螺紋螺釘(這里表示為902)的過程。在該實(shí)施例中，平的滾壓成型模908和910沿恰好位于頭部410下方的毛坯軸與螺釘902進(jìn)行嚙合。這些模作用足夠的壓力(箭頭912)使得當(dāng)其中一個模板908相對于另一個模板910橫向(箭頭1002)移動時，使毛坯表面在三個截面(502、504和506)中的每一個上產(chǎn)生塑性變形(和材料流動)。在模板移動過程中，模板之間的間距如相互面對的模成型表面之間的等距離中心線1004所示的那樣保持恒定。由于模與偏心的橫截面毛坯相嚙合，因此，模908的運(yùn)動使得擺動的毛坯產(chǎn)生滾動(箭頭1006)。具體地說，滾動毛坯/螺釘?shù)闹行木€512沿交替地在中心線1004上方和下方延伸的軌跡1008運(yùn)動。既然模之間的間距是恒定的，但采用平砧千分尺測量橫截面會趨于在成品螺紋螺釘?shù)恼麄€圓周面周圍顯示恒定的尺寸。
如圖9所示，模908和910在成型的錐形根部906的區(qū)域內(nèi)具有向外的錐形部分920。該向外的錐形部分作用于毛坯的錐形部分上，從而形成成品螺紋形狀，該成品螺紋形狀的螺紋牙牙頂相對于本體部分904的螺紋牙頂保持相對恒定的外徑(虛線914)，但由虛線916表示的內(nèi)徑(每個螺紋牙的牙根)朝頭部410呈現(xiàn)出連續(xù)向外的錐形形狀。通過移動模908、910作用于滾壓毛坯就會在較大的區(qū)域上形成這種連續(xù)的錐形形狀。另外，毛坯材料按照模的形狀而發(fā)生流動就會形成一種如圖9(以及下面所要進(jìn)行描述的圖15)所示的更加連續(xù)的形狀。這種向外的錐形形狀與現(xiàn)有技術(shù)中通常在頭部附近所出現(xiàn)的不令人滿意的材料不足的情況大不相同。
現(xiàn)在參見圖11-13所詳細(xì)示出的滾壓螺紋902的橫截面。首先參見圖11，本體部分904在凸角1102之間具有最大的不圓度值K3和中間“凹陷”。
圖12詳細(xì)地示出了與本體904相鄰的現(xiàn)螺紋錐形根部906的一部分，其橫截面在凸角1202之間具有數(shù)值減小的不圓度值K4(但仍然是一個較大的不圓度值)?？梢岳斫?，滾壓模所作用的壓力隨著錐形部分的增大(當(dāng)錐形部分到達(dá)頭部下側(cè)514時)按比例地減小。因此，圖13所示的橫截面在靠近頭部的下側(cè)位置處呈現(xiàn)出相對較小的不圓度值K5。為便于說明，這種較小(最小)不圓度橫截面被稱為“近似圓橫截面”。在有些實(shí)施例中，近似圓橫截面可以基本上是圓形的。因此，該術(shù)語應(yīng)當(dāng)包括這種情況。
顯然，在滾壓成型模的作用下，毛坯的上述擺動式滾動會影響頭部下側(cè)附近的錐形圓形橫截面的最終成型。而且顯然，在此一起配合使用的毛坯和螺紋成型模會形成具有多凸角螺釘?shù)膬?yōu)良螺紋形狀特征的螺釘，該螺釘具有較強(qiáng)的抗振松性，而在連接區(qū)域具有圓形橫截面的螺釘會形成這種振松情況。由于在錐形根部減小了成型壓力，因此就部分地形成近似圓橫截面。
IV.連接組件如圖14所示，最終形成的滾壓螺釘902與一個由第一薄工件1402和第二錨固材料工件1404構(gòu)成的組件連接在一起。頭部410牢牢地壓靠在第一工件1402上。如圖所示，在螺釘902上形成了兩個或多個單獨(dú)的螺旋圈、卷或?qū)蚵菁y1406、1408。這些由沿螺釘桿位于相同軸向位置的沿直徑方向相對的螺紋牙1406、1408表示。如上所述，成品螺釘具有任何的凸角橫截面(3、5、9、11等個凸角)表面。注意，錐形根部906以向前和向后在錨固材料1404和螺紋1406之間進(jìn)行附加螺紋嚙合的方式與錨固材料1404嚙合并對其進(jìn)行擠壓(參見擠壓點(diǎn)1405)。這種擠壓部分是由于錐形根部處的螺紋牙根朝頭部向外呈錐形，而螺紋牙頂?shù)闹睆饺院椭辽倥c本體部分相鄰的部分的直徑保持相同(且在靠近頭部的橫截面處變成完全的圓形)而產(chǎn)生的。因此，當(dāng)螺釘擰入到薄錨固材料1404中時，材料越發(fā)被壓靠在錐形根部的螺紋牙根上，并如圖所示被壓縮到沿軸向向后和向前的流動點(diǎn)處。
在此重申，使用兩個或多個相反的螺旋圈或?qū)蚵菁y意味著沿錨固材料的給定橫截面上有多個固定點(diǎn)。在近似圓橫截面和不圓橫截面之間延伸的錐形根部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行這種固定，從而增強(qiáng)了抵抗由振動和其它外力作用而引起的松動。在成品螺釘中，螺紋1406、1408等具有軸向節(jié)距AP，該節(jié)距是相鄰螺紋牙頂之間的距離。如上面對圖5所描述那樣，在一個實(shí)施例中，錐形根部的長度WB至少是軸向節(jié)距AP的兩倍。在另一個典型實(shí)施例中，錐形根部長度WB不超過軸向節(jié)距AP的3.5倍。
圖15詳細(xì)地示出了力在錨固材料橫截面上的分布情況。具體地說，螺釘?shù)腻F形根部906保留在錨固材料1404內(nèi)，從而產(chǎn)生由一系列應(yīng)力線1501分類表示的顯示集中在每個凸角1502附近的應(yīng)力梯度的應(yīng)力圖譜。在該例中示出了三個凸角1502。
交替的應(yīng)力減小和應(yīng)力集中區(qū)域增強(qiáng)了緊固件對由振動或其它外力作用而引起的松動進(jìn)行抵抗的機(jī)械抵抗力。
前面已對本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。在不脫離本發(fā)明宗旨和范圍的情況下，還可作出各種的變型和組合。例如，可改變自攻螺紋的結(jié)構(gòu)，并在另外的實(shí)施例中代之以另外的螺紋牙形。類似地，還可改變連續(xù)螺旋圈或螺紋的數(shù)目等。另外，還可改變螺釘?shù)牟牧虾陀捕纫约暗讓渝^固板的材料。因此，在必須的地方和必要的時候，可對螺釘材料進(jìn)行處理，從而使其可承受(不被破壞)在與預(yù)定類型的特定錨固材料進(jìn)行嚙合時所作用的力矩。這種處理可包括表面硬化和/或感應(yīng)點(diǎn)硬化。因此，說明書僅僅是通過實(shí)施例來進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于連接薄工件且具有確定的中心線和頭部的螺釘，其包括一個本體部分，該本體部分確定了一個多凸角形橫截面；一個錐形尖部分，其確定了一個多凸角形橫截面；位于頭部和本體部分之間的錐形根部，該錐形根部確定了一個變化的橫截面，該變化的橫截面從頭部附近的近似圓形橫截面變化到凸角形本體部分附近的多凸角形橫截面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺釘，其還包括多個導(dǎo)程螺紋，該導(dǎo)程螺紋沿錐形尖部分、本體部分和錐形根部具有一組螺紋牙形，沿錐形根部和錐形根部附近的至少一部分本體部分從轉(zhuǎn)動軸線到每個螺紋的牙頂保持恒定的徑向距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺釘，其中，沿轉(zhuǎn)動軸線測量的相鄰螺紋牙頂之間的距離定義為軸向節(jié)距，且錐形根部具有至少兩倍于軸向節(jié)距的軸向長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺釘，其中，沿轉(zhuǎn)動軸線測量的相鄰螺紋牙頂之間的距離定義為軸向節(jié)距，且錐形根部具有不超過3.5倍于軸向節(jié)距的軸向長度。
5.一種利用螺釘將至少一個第一薄工件和一個第二薄工件連接在一起的方法，該螺釘具有確定的中心線并包括一個本體部分，該本體部分確定了一個多凸角螺紋成型橫截面，一個位于頭部和本體部分之間的錐形根部，該錐形根部確定了一個變化的橫截面，該變化的橫截面從頭部附近的近似圓形橫截面變化到本體部分附近的具有最大凸出量的多凸角形橫截面，一個錐形尖部分，該錐形尖部分確定了一個多凸角螺紋成型橫截面，一個導(dǎo)程螺紋，該導(dǎo)程螺紋沿螺釘本體和錐形根部具有一組螺紋牙形，沿錐形根部和錐形根部附近的至少一部分本體部分從轉(zhuǎn)動軸線到每個螺紋的牙頂保持恒定的徑向距離，該方法包括以下的步驟轉(zhuǎn)動螺釘同時沿轉(zhuǎn)動軸線朝工件方向作用壓力；當(dāng)?shù)谝槐」ぜ谟慑F形根部確定的多凸角橫截面之間發(fā)生松弛時，產(chǎn)生用于抵抗由外力引起的松動的抵抗力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其還包括通過沿螺釘本體設(shè)置的螺紋產(chǎn)生一系列的內(nèi)螺紋。
7.一種用于連接薄工件且具有確定的中心線和頭部的螺釘?shù)溺呭懧葆斆?，其包括一個靠近頭部的錐形根部，該錐形根部沿其軸向長度具有大致圓形的橫截面；一個從錐形根部延伸的本體部分，該本體部分確定了一個多凸角形橫截面；一個從本體部分延伸的錐形尖部分，其確定了一個多凸角形橫截面。
8.一種用于制造連接薄工件的螺釘?shù)姆椒?，其包括將具有凸角形本體部分的鐓鍛毛坯插入到一對模之間，每個模分別具有一組直線槽和位于其一側(cè)的傾斜區(qū)域，其適合于遵照毛坯的圓形錐形部分而布置在鐓鍛毛坯的頭部附近；通過這對模將壓力作用于鐓鍛毛坯；沿直線方向移動其中一個模，從而使鐓鍛毛坯在這對模之間滾動，毛坯的中心線就因此而相對于模之間的間隔中心線形成一條擺動軌跡，模通過使鐓鍛毛坯發(fā)生塑性變形而在本體部分上形成一組螺紋和在錐形部分上形成螺紋錐形根部；其中，錐形根部上的螺紋的外徑與本體部分上的螺紋的外徑基本上相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，移動步驟包括在鐓鍛毛坯上形成至少兩個單獨(dú)的導(dǎo)程螺紋。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其還包括沿鐓鍛毛坯的錐形根部形成變化的橫截面，該變化的橫截面從頭部附近的近似圓形橫截面變化到本體附近的最大突出橫截面。
11.一種用于制造螺紋螺釘毛坯的鐓鍛模，其包括一個用于容納大致為直線的毛坯的成型模腔，成型模腔具有穿過一個軸線的橫截面，并包括用于形成以下部分的壁i.一個錐形部分，該錐形部分在毛坯頭部附近具有圓形橫截面，并從此延伸到本體部分；ii.一個本體部分，該本體部分確定了一個多凸角形橫截面；iii.一個從本體部分延伸的錐形尖部分，其確定了一個多凸角形橫截面。
12.一對用于在多凸角形螺釘毛坯上形成螺紋的滾壓成型模，其包括一個第一模，該第一模具有一個或多個用于滾壓形成螺紋的直線槽，第一模具有朝向其一端的向外的錐形部分，該向外的錐形部分制成可允許對螺釘頭部附近的螺釘毛坯的螺紋錐形根部進(jìn)行滾壓成型；一個第二模，其面向第一模，第一?？上鄬τ诘诙Ｒ詢烧咧g保持一個恒定的間距相對運(yùn)動，第二模具有一個或多個用于滾壓形成螺紋的直線槽，第二模具有朝向其一端的向外的錐形部分，該向外的錐形部分制成可允許對螺釘毛坯的螺紋錐形根部進(jìn)行滾壓成型。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的這對滾壓成型模，其中，第一模和第二模適合于在螺釘毛坯上形成多個單獨(dú)的導(dǎo)程螺紋。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的這對滾壓成型模，其中，第一模的向外錐形部分和第二模的向外錐形部分每個都適合于在錐形根部上形成螺紋，該錐形根部在各相應(yīng)牙頂處的徑向距離大致與螺釘毛坯本體部分的一個至少相鄰的部分的牙頂處的徑向距離相等，且牙頂之間的螺紋牙根沿軸向從本體部分到頭部形成一個連續(xù)的沿徑向向外增大的錐形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的這對滾壓成型模，其中，第一模的向外錐形部分和第二模的向外錐形部分每個都適合于在錐形根部上形成螺紋，該錐形根部從近似圓形橫截面朝頭部變化成靠近本體部分的最大突出橫截面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鐓鍛多凸角毛坯，由該毛坯制造自攻螺釘?shù)姆椒ú⑿纬捎糜谶B接薄工件(1402、1404)的多凸角自攻螺釘(902)，該自攻螺釘在錐形頂端和本體部分上呈現(xiàn)出令人滿意的螺紋成型特性，且提高了頭部附近的抗振松性。由該毛坯和方法所制得的成品螺釘在螺釘頭部(410)和本體部分之間具有一個螺紋錐形根部(906)，其橫截面從位于頭部(410)下側(cè)附近區(qū)域的近似圓形變化成位于錐形根部(906)和螺釘本體相交區(qū)域內(nèi)的最大非圓(或凸角形)橫截面。該形狀與螺紋牙形外徑從本體部分通過錐形根部(906)仍基本上保持恒定以及多個螺旋圈(導(dǎo)程螺紋)形狀一起通過使錨固材料在根部周圍沿軸向向前和向后(1405)受到擠壓而保證了螺釘(902)可牢牢地固定在薄錨固材料(1404)中。
文檔編號B21H3/06GK1527908SQ02811602
公開日2004年9月8日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月13日
發(fā)明者阿蘭·普里查德, 丹尼斯·O·博耶爾, O 博耶爾, 阿蘭 普里查德 申請人:孔締緊固件股份公司