專利名稱：自攻絲螺紋成型螺釘和相應(yīng)的螺紋輥模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在比如合成塑料、樹脂等的工件材料中形成內(nèi)螺紋的螺紋成型螺釘螺紋緊固器以及對(duì)應(yīng)的制造螺釘?shù)穆菁y的螺紋輥模具。
背景技術(shù)：
常規(guī)螺釘經(jīng)常損壞工件的材料，特別是當(dāng)工件的材料為合成塑料、樹脂等時(shí)。通常需要較高的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩緊固工件中的螺釘，這促進(jìn)了當(dāng)螺釘被緊固到工件時(shí)損壞工件材料的可能性。螺釘也可能剝落、破裂、變得粘到材料中，和/或可能在工件材料中形成應(yīng)力裂紋。 對(duì)工件材料和螺釘?shù)倪@種損壞削弱了在工件材料和螺釘之間形成的聯(lián)接部的完整性。已經(jīng)嘗試改進(jìn)螺釘螺紋設(shè)計(jì)。但是如所提到的，常規(guī)螺釘螺紋不足以滿足關(guān)鍵的功能需求，且聯(lián)接部的強(qiáng)度和完整性受損。例如，已經(jīng)公開的先前的一些螺紋包括美國(guó)專利 4，527，932、美國(guó)專利5，544，993、美國(guó)專利6，672，813和美國(guó)專利5，061，135。在一些應(yīng)用中已經(jīng)嘗試在工件材料上采用這些先前的螺釘螺紋設(shè)計(jì)以提供螺釘?shù)焦ぜ械目煽坎迦搿?但是，常規(guī)的螺釘螺紋設(shè)計(jì)在比如形狀配合的聯(lián)接、破壞轉(zhuǎn)矩、抗扭強(qiáng)度等領(lǐng)域還沒有實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。具體地，螺釘至常規(guī)螺釘螺紋設(shè)計(jì)的工件中的組裝效率和靈活性不容易應(yīng)用于產(chǎn)品微型化應(yīng)用，在產(chǎn)品微型化應(yīng)用中利用工件材料形成的螺釘螺紋的聯(lián)接部的不太完整性阻礙了設(shè)計(jì)方案。因此，需要緩解與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題和缺陷的一種螺紋成型螺釘螺紋和相應(yīng)的螺紋輥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是一種自攻絲螺紋成型螺釘螺紋緊固器，用于緊固到由該緊固器在工件中形成的孔內(nèi)，該緊固器包括頭部，該頭部具有與驅(qū)動(dòng)器頭接合的驅(qū)動(dòng)部；以及具有螺紋的柄部(shank)，該螺紋具有帶有小徑和大徑的對(duì)稱的螺紋牙型，大徑限定螺釘螺紋的螺紋頂部，而小徑限定螺釘螺紋的螺紋根部，由螺釘螺紋的在形成螺紋側(cè)面的相鄰螺紋頂部之間的表面限定的螺釘螺紋的牙型，該螺紋側(cè)面沿螺紋根部具有恒定半徑的第一中心部分，該半徑在螺紋根部處、在每個(gè)相鄰的螺紋頂部處，以及在兩個(gè)過渡交點(diǎn)處是共同的， 該螺紋側(cè)面的牙型具有第二部分和第三部分，由在每個(gè)過渡交點(diǎn)和每個(gè)相鄰螺紋頂部之間具有不同曲率半徑的表面限定該第二部分和第三部分。在實(shí)施例中，第二部分和第三部分的不同的曲率半徑相對(duì)于螺釘螺紋牙型的中心部分的恒定半徑沿螺紋根部變化。第二部分和第三部分的不同的曲率半徑可沿螺紋根部小于螺釘螺紋牙型的中心部分的恒定半徑。第二部分和第三部分的螺釘螺紋牙型的表面可以是形成在頂部和相鄰過渡交點(diǎn)之間的筆直刃部。螺紋表面、螺紋頂部、螺紋根部和螺紋側(cè)面布置成使韌性材料在不使工件的周圍的韌性材料開裂或損壞的情況下變形。螺紋布置成使工件的韌性材料抵著螺紋側(cè)面的表面變形。螺紋側(cè)面的第二部分和第三部分布置成使工件的韌性材料抵著螺紋側(cè)面的恒定半徑的中心部分的表面變形。螺紋側(cè)面的具有恒定半徑的中心部分的半徑限定確定螺紋的螺距的構(gòu)造圓。螺紋的螺距由共享螺紋頂部的相鄰構(gòu)造圓之間的切線確定。緊固器的螺紋螺距促使韌性材料朝著螺紋根部移位。本發(fā)明的一方面是一種用于制造螺紋成型螺釘螺紋緊固器的螺紋輥模具，該螺紋成型螺釘螺紋緊固器用于緊固到由該緊固器在工件中形成的孔內(nèi)，該緊固器包括頭部，該頭部具有與驅(qū)動(dòng)器頭接合的驅(qū)動(dòng)部；以及具有螺紋的柄部，該螺紋具有帶有小徑和大徑的對(duì)稱的螺紋牙型，大徑限定螺釘螺紋的螺紋頂部，而小徑限定螺釘螺紋的螺紋根部，由螺釘螺紋的在形成螺紋側(cè)面的相鄰螺紋頂部之間的表面限定的螺釘螺紋的牙型，該螺紋側(cè)面沿螺紋根部具有恒定半徑的第一中心部分，該半徑在螺紋根部處、在每個(gè)相鄰的螺紋頂部處， 以及在兩個(gè)過渡交點(diǎn)處是共同的，該螺紋側(cè)面的牙型具有由在每個(gè)過渡交點(diǎn)和每個(gè)相鄰螺紋頂部之間具有不同曲率半徑的表面限定的第二部分和第三部分。在實(shí)施例中，螺紋輥模具包括具有與螺紋成型螺釘相同的牙型的模具面。


為了可通過非限制性示例從結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述充分地且更清楚地理解本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似或?qū)?yīng)的元件、區(qū)域和部分，且在附圖中圖IA-圖ID顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的螺紋成型螺釘?shù)膫?cè)透視圖(圖1A)、沿圖 IA的線A-A截取的螺釘?shù)臋M截面(圖1B)、螺紋牙型的放大視圖(圖1C)和螺紋成型螺釘?shù)幕緲?gòu)造和幾何形狀(圖1D)；圖2A-圖2B顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的螺釘?shù)膫?cè)視圖和橫截面圖，其中螺紋成型螺釘由柱形墩鍛坯料輥而成(圖2A)，以及沿圖2A的線A-A截取的螺釘?shù)臋M截面(圖2B)；圖3A-圖;3B顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成螺紋的輥螺紋模具的側(cè)視圖(圖3A) 和輥螺紋模具的面(圖3B)；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用附接有緊固器的工件的材料的接合和材料流動(dòng)而組裝的螺紋成型螺釘緊固器的橫截面圖；以及圖5A-圖5B顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的螺紋成型螺釘緊固器的橫截面圖(圖5A) 和曲線圖(圖5B)，其中顯示了在插入工件期間在三個(gè)點(diǎn)處的轉(zhuǎn)矩和插入深度。
具體實(shí)施例方式公開了螺紋成型螺釘螺紋緊固器以及相應(yīng)的用于制造緊固器的螺釘螺紋的螺紋輥模具。螺紋成型螺釘螺紋緊固器用于緊固到由包括諸如合成塑料、樹脂、玻璃填充尼龍、聚丙烯、聚苯醚(polyphenelyne oxide)、聚苯乙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 (ABS)、聚碳酸酯等的低韌性材料的工件的緊固器制成的孔內(nèi)。更具體地，螺紋成型螺釘緊固器是能夠在沒有螺紋的工件中攻出內(nèi)螺紋的自攻絲螺紋，而沒有螺紋的工件可通過比如模鑄、模制、鉆孔等而制成。形成自攻絲螺釘?shù)穆菁y具有對(duì)稱的螺紋牙型，該對(duì)稱的螺紋牙型具有尖銳的過渡頂部和圓形螺紋根部，該對(duì)稱的螺紋牙型在工件中形成具有低安裝轉(zhuǎn)矩的內(nèi)螺紋。低安裝轉(zhuǎn)矩定義為在工件和根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的螺紋成型螺釘之間的安裝或接合期間施加到螺釘?shù)霓D(zhuǎn)矩的量，由此導(dǎo)致工件中較少的應(yīng)力裂紋，避免了螺紋剝落 (strip)，同時(shí)在聯(lián)接部等中保持了較高的夾持載荷。較低的安裝轉(zhuǎn)矩可導(dǎo)致在工件上傳遞較低的摩擦力，由此專門設(shè)計(jì)的螺紋側(cè)面的幾何設(shè)計(jì)促進(jìn)了有效的切割行為，同時(shí)在安裝期間促進(jìn)了工件材料的有效變形并具有高的破壞轉(zhuǎn)矩以提高大的夾持載荷并改進(jìn)工件的塑性材料的匹配部分的聯(lián)接完整性。給定本發(fā)明的實(shí)施例的示例，如果螺紋成型螺釘?shù)钠茐霓D(zhuǎn)矩是1. ONm，則目標(biāo)安裝轉(zhuǎn)矩預(yù)期低于0. 25Nm，相比常規(guī)的緊固器中的先前的螺紋進(jìn)行的某些嘗試，這可導(dǎo)致10-15%的改進(jìn)。當(dāng)然，螺紋成型螺釘?shù)钠茐霓D(zhuǎn)矩和目標(biāo)安裝轉(zhuǎn)矩的值可依賴于很多因素，包括比如材料類型、接合長(zhǎng)度、凸臺(tái)直徑、螺釘尺寸、螺紋成型螺釘?shù)木庸ゎ愋偷?。圖5A-圖5B顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的螺紋成型螺釘緊固器的橫截面圖(圖 5A)和曲線圖(圖5B)，其中顯示了在插入工件期間在三個(gè)點(diǎn)處的轉(zhuǎn)矩和插入深度。圖5A顯示了當(dāng)螺釘開始被組裝時(shí)在工件中在點(diǎn)1處作為螺紋成型轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩和插入深度。點(diǎn)2是螺釘進(jìn)一步被插入的地方且如圖5B所示轉(zhuǎn)矩增加直到螺釘觸到工件基部。在該點(diǎn)處，螺釘已經(jīng)經(jīng)過螺紋摩擦。螺紋成型轉(zhuǎn)矩和克服螺紋摩擦力的轉(zhuǎn)矩的總和被稱為安裝轉(zhuǎn)矩(Ti)。 在該點(diǎn)，得出如下結(jié)論，在聯(lián)接部中不存在正起反作用的夾持載荷(夾持力)。當(dāng)進(jìn)一步對(duì)螺釘施加額外的轉(zhuǎn)矩時(shí)，聯(lián)接部中的張力增加且聯(lián)接部中的夾持力也增加直到其達(dá)到材料和或螺釘將失效的點(diǎn)，如在點(diǎn)3處。夾持載荷可關(guān)于施加的轉(zhuǎn)矩和插入深度逐漸地增加。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝聯(lián)接部的目標(biāo)是具有較低的安裝轉(zhuǎn)矩(Ti)和高的破壞轉(zhuǎn)矩。較低的安裝轉(zhuǎn)矩意味著螺紋和工件之間的較低摩擦力，該摩擦力由有效的螺紋成型引起。參考圖5A圖-5B，點(diǎn)2至點(diǎn)3之間的轉(zhuǎn)矩在聯(lián)接部中提供夾持力，如果點(diǎn)2和點(diǎn) 3之間的間隙是窄的，則意味著安裝轉(zhuǎn)矩是高的和或聯(lián)接部中的破壞轉(zhuǎn)矩是低的，因而提供較低的夾持力或載荷。因?yàn)榇嬖诓蛔愕妮d荷承載能力，所以這可能出現(xiàn)，且當(dāng)在實(shí)時(shí)應(yīng)用中經(jīng)受震動(dòng)或振動(dòng)時(shí)，這可導(dǎo)致松動(dòng)，這促進(jìn)組裝聯(lián)接部的破壞。在實(shí)施例中，螺紋成型螺釘包括一定的尺寸范圍，對(duì)于電子器件應(yīng)用在尺寸上從 0. 8mm至3mm，且尺寸范圍基于應(yīng)用需要而能夠擴(kuò)展到較大的范圍。螺紋成型螺釘?shù)牟牧匣趹?yīng)用需求而通常利用鋼、不銹鋼和其它材料來制造。本發(fā)明的實(shí)施例涉及具有對(duì)稱的螺紋牙型的自攻絲螺釘，在側(cè)面和圓形螺紋根部之間具有尖銳的過渡。螺釘柄部由從螺紋的根部徑向地突出的螺旋形圓周切割刃部包圍。 螺紋側(cè)面構(gòu)造有尖銳的頂部，例如具有30度的角度，頂部被設(shè)計(jì)成使工件的基部材料變形和或切割工件的基部材料。工件可能不需要被攻絲且螺紋根部為圓形形狀，該圓形形狀從一個(gè)側(cè)面徑向地連接到另一側(cè)面以促進(jìn)工件材料的有效流動(dòng)并促進(jìn)工件材料朝著螺紋的根部變形。側(cè)面本身設(shè)置有從螺紋的根部的恒定螺距使得在兩個(gè)側(cè)面線之間存在恒定的螺紋角。應(yīng)理解，螺紋可能構(gòu)造有用單螺旋和具有同一螺距和幾何形狀的雙螺旋。實(shí)施例提供了通用的螺釘，其以較低的安裝轉(zhuǎn)矩確保了螺釘和工件材料比如塑料之間的可高應(yīng)力連接，甚至所述塑料具有不同的塑料一致性。當(dāng)具有60度角的螺紋側(cè)面的常用自攻絲螺釘增加可能導(dǎo)致工件開裂和破裂的徑向力和環(huán)向應(yīng)力時(shí)，被視為是可高應(yīng)力連接。在本發(fā)明的實(shí)施例，這通過具有尖銳的螺紋頂部來實(shí)現(xiàn)。尖銳的螺紋頂部使材料變形，以形成螺紋并且有效地促進(jìn)材料朝著具有圓形芯的根部流動(dòng)。這減小了螺釘和塑料之間的徑向應(yīng)力，這防止過早的破壞，比如凸臺(tái)破裂、裂紋和剝落。改進(jìn)的緊固器包括具有30 度等腰三角形作為側(cè)面的尖銳頂部，其是總側(cè)面高度的一半，其與形成螺紋根部的基礎(chǔ)的基圓相交。
由于從側(cè)面的尖銳的螺紋頂部并繼續(xù)朝著螺紋的圓形根部的平滑過渡，安裝期間的應(yīng)力和摩擦力被減小且提高了緊固器所固定的工件材料的平穩(wěn)材料流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了制造所述螺紋的相應(yīng)的螺紋輥模具。參考圖IA-圖1D，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的螺紋成型螺釘10如圖IA-圖ID所示。 在圖IA中，顯示了具有圍繞中心軸線11對(duì)稱的螺紋牙型的螺紋成型螺釘，所述螺紋牙型具有從交點(diǎn)46且至螺紋的根部18的恒定半徑過渡。在圖IA中，顯示了螺釘螺紋的牙型，其中牙型為沿螺釘?shù)目v向中心軸線11截取的橫截面。螺紋的側(cè)面20由具有兩個(gè)圓點(diǎn)的交點(diǎn) 46形成且與公共點(diǎn)50相遇，例如在一個(gè)實(shí)施例中，公共點(diǎn)50形成30度角度48的等腰三角形，如圖ID所示。側(cè)面20、螺紋根部半徑18和螺距32在整個(gè)螺紋中是恒定的。但是，基于應(yīng)用需要，導(dǎo)螺紋30和螺紋端觀可用各種形狀制造。緊固器具有頭部12，該頭部12具有與驅(qū)動(dòng)器頭接合的驅(qū)動(dòng)部。實(shí)施例具有螺紋成型螺釘螺紋，其具有切割和使諸如合成塑料、樹脂、玻璃填充尼龍、聚丙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABQ、聚碳酸酯等的低韌性材料變形的能力。具有30度角度48的尖銳的螺紋側(cè)面20促進(jìn)切割行為，其將分開塑性材料并容納塑性材料以在螺紋的圓形谷中容易地流動(dòng)且流出至根部18。這最小化導(dǎo)向孔和或凸臺(tái)中的徑向應(yīng)力且消除應(yīng)力裂紋。螺紋大徑沈和小徑M的橫截面構(gòu)造是柱形形狀的。在本發(fā)明的另一方面，顯示了制造螺紋成型螺釘?shù)穆菁y輥模具52，螺紋輥模具52 包括具有螺紋深度56、螺紋根部半徑58、模具面M、螺紋螺距60和螺紋頂部62的螺紋成型螺釘?shù)溺R像牙型。公開了螺釘螺紋的實(shí)施例，即形成根據(jù)本發(fā)明的用于塑料的螺釘?shù)穆菁y的實(shí)施例。此外，公開了圖3A-圖;3B中所示的制造螺紋的相應(yīng)的輥螺紋模具。螺紋成型螺釘具有高的抗扭強(qiáng)度、有效的螺紋成型能力(這消除了攻絲過程)、較低的螺紋成型轉(zhuǎn)矩、高的破壞和或剝落轉(zhuǎn)矩，改進(jìn)了組裝效率，降低了環(huán)形應(yīng)力并且能重新用于多次組裝。本發(fā)明的物理特性還有利于可靠的聯(lián)接，這提供組裝和破壞轉(zhuǎn)矩之間的充裕的余裕。該寬的轉(zhuǎn)矩范圍確保了所有螺釘被完全上緊，從而消除了剝落組件的可能性。螺紋成型螺釘被設(shè)計(jì)(engineered)成主要用于設(shè)計(jì)塑料應(yīng)用，與較小的直徑和長(zhǎng)度的微型化兼容性，以及以較低成本制造的可行性。螺紋成型螺釘?shù)牟牧贤ǔＳ娩?、不銹鋼和可基于應(yīng)用需求來選擇的其它材料制造。在實(shí)施例中，圖IA-圖ID和圖2A-圖2B中的螺紋成型螺釘10 (具有頭部12、凹部14)的頭部形狀是平的且能擴(kuò)展到各種形狀比如圓形，埋頭形、橢圓形等。螺紋成型螺釘 10能由任何合適的材料形成，比如具有適當(dāng)?shù)谋匾阅艿匿?、不銹鋼等，且基于需要由具有可變直徑和長(zhǎng)度的柱形冷成型坯40輥制而成。螺紋從頭部12的支承表面44朝著螺紋端觀延伸并且是螺釘?shù)恼麄€(gè)長(zhǎng)度?；诔叽绾蛻?yīng)用需要，比如，螺紋成型螺釘?shù)穆菁y長(zhǎng)度可在 2mm和上述的范圍內(nèi)。從支承表面44到第一完整螺紋36的頂部區(qū)域是螺紋尾部16。底部區(qū)域，螺紋端觀是導(dǎo)螺紋，螺紋端觀不限于如所示的平坦表面，而且按照預(yù)期的應(yīng)用也能夠以變化的形狀比如錐形、圓形、尖形、鎖定點(diǎn)(dog point)和其它形狀制造。中心是完全成型的螺紋，具有尖銳的側(cè)面20、圓形螺紋根部18、大徑沈、小徑M、螺紋螺距32和螺紋高度22。螺紋成型螺釘?shù)臋M截面構(gòu)造是柱形的，這使得具有由整個(gè)圓周接合形成的接合的匹配部分能在匹配構(gòu)件中實(shí)現(xiàn)堅(jiān)固的接觸(這防止振動(dòng)松動(dòng))、高的拉出力、高的破壞轉(zhuǎn)矩、螺紋剝落和多次使用的能力。根據(jù)本發(fā)明的螺紋成型螺釘螺紋具有尖銳的側(cè)面20，該尖銳的側(cè)面20形成30度角度48的等腰三角形，連接至基礎(chǔ)的構(gòu)造圓的交點(diǎn)46，并且從交點(diǎn)46的凹陷(concavity) 是連續(xù)的，這是因?yàn)樵摪枷萦删哂泻愣ò霃降幕A(chǔ)的根部半徑18形成且其中心布置在同一平面中。尖銳的螺紋側(cè)面20能夠在安裝期間利用低的轉(zhuǎn)矩傳遞有效地切割塑性材料64 等而沒有任何裂紋，且最大化匹配部件中的材料接合，并且該尖銳的螺紋側(cè)面20以圓形螺紋根部半徑18進(jìn)行延伸，這允許材料66沒有任何中斷地朝著根部的平穩(wěn)移位流動(dòng)。這樣， 緊固器具有帶有螺紋的柄部，該螺紋具有帶有小徑和大徑的對(duì)稱的螺紋牙型。螺紋的大徑限定螺釘螺紋的螺紋頂部，而螺紋的小徑限定螺釘螺紋的螺紋根部。螺釘螺紋的牙型由螺釘螺紋的形成螺紋側(cè)面的相鄰螺紋頂部之間的表面限定。螺紋側(cè)面沿螺紋根部具有恒定半徑的第一中心部分。恒定半徑被限定為圖ID所示的由螺紋側(cè)面的中心區(qū)域部分的牙型的表面形成而所得到的圓。由螺紋側(cè)面的中心區(qū)域部分形成的相同圓的半徑在兩個(gè)相應(yīng)的螺紋頂部處也是共同的。鄰近側(cè)面的中心部分的中心恒定半徑表面的任一側(cè)并在該任一側(cè)上形成的兩個(gè)相應(yīng)的螺紋頂部共用相同的半徑。提供了兩個(gè)過渡交點(diǎn)46，其分別限定螺紋側(cè)面的表面的第二部分和第三部分，該第二部分和第三部分提供螺紋側(cè)面的、形成側(cè)面的尖銳部分的螺紋牙型，使得由在每個(gè)過渡交點(diǎn)46和每個(gè)相鄰的螺紋頂部50之間具有不同的曲率半徑的表面限定第二部分和第三部分。從一個(gè)過渡交點(diǎn)穿過根部18至另一過渡交點(diǎn)的凹陷是連續(xù)的，這是因?yàn)樵摪枷萦苫A(chǔ)的構(gòu)造圓46的圓弧形成，該構(gòu)造圓46具有恒定半徑且該構(gòu)造圓46的中心76布置在同一平面中。螺紋頂部20也共享同一半徑且布置在與恒定半徑的中心側(cè)面部分相同的平面上。平滑半徑的頂部20、側(cè)面44能夠使工件、凸臺(tái)、板等的韌性材料有效地變形而沒有任何或最小化安裝期間的裂紋、最小的碎屑、低摩擦力和側(cè)面44在匹配部分中的最大接合。與不具有恒定半徑的螺紋側(cè)面構(gòu)造的常規(guī)螺釘螺紋相比，由恒定半徑螺紋側(cè)面的螺釘設(shè)計(jì)確定的寬間隔的螺紋螺距32允許朝向螺紋根部18的最大的材料位移而沒有對(duì)工件、凸臺(tái)、板等的韌性材料的內(nèi)結(jié)構(gòu)的任何中斷或損壞。本發(fā)明的實(shí)施例涉及圖IA-圖ID所示的螺紋成型螺釘10。在圖IA中，螺紋成型螺釘被顯示為具有圍繞中心軸線11對(duì)稱的螺紋牙型，在中心側(cè)面部分中過渡交點(diǎn)46之間具有恒定的半徑過渡且包括螺紋的根部點(diǎn)18。螺紋的中心側(cè)面部分以恒定的構(gòu)造圓46形成。螺紋的螺距32可由相鄰的構(gòu)造圓中的每一個(gè)之間的切線78確定，該相鄰的構(gòu)造圓在任一側(cè)上靠近或共享公同的或相同的螺紋頂部20。圖ID顯示了構(gòu)造圓46。因?yàn)榛鶊A46 的同一圓弧形成根部半徑，所以根部半徑18是恒定且連續(xù)的。每個(gè)過渡交點(diǎn)和相應(yīng)的頂部點(diǎn)之間的區(qū)域中，半徑不同于構(gòu)造圓的半徑。然而，將理解，基于應(yīng)用需要，導(dǎo)螺紋30和螺紋端觀能以錐形端、圓形、柱端和/或尖銳點(diǎn)制造。本發(fā)明的實(shí)施例是改進(jìn)的螺紋成型螺釘，其具有使比如鎂、軟鋁、熱固性塑料的低韌性材料和其它低韌性材料變形的能力。頂部20的平滑的半徑側(cè)面44朝根部平穩(wěn)地增加， 其容納材料以在螺紋的谷中容易地變形且流出至根部18。避免了裂紋形成、凸臺(tái)破裂和碎屑，因此提供了聯(lián)接部中的形狀配合的且最佳的側(cè)面接合56。螺紋大徑沈和小徑或根部直徑M之間的橫截面構(gòu)造是柱形形狀。圖3A-圖;3B顯示了用于制造螺紋的螺紋成型螺釘輥螺紋模具52，螺紋輥模具52 包括利用螺紋模具深度56、螺紋根部半徑58、模具面M、螺紋螺距60和螺紋頂部62形成的相同螺紋牙型。 圖4A顯示了預(yù)期的塑料材料等64中組裝的螺紋成型螺釘?shù)臋M截面圖。螺紋成型螺釘?shù)膶?shí)施例具體地設(shè)計(jì)成通過螺紋側(cè)面20的完美的材料接合和材料朝螺紋根部18的變形而消除攻絲操作并形成堅(jiān)固的螺紋，用于堅(jiān)固的聯(lián)接可靠性。 應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可構(gòu)造為雙螺旋螺紋，用于快速地插入工件，但是，為了清楚起見且為了清晰地說明本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于單螺紋進(jìn)行了描述。因而，公開了用于緊固到包括比如合成塑料、樹脂等的材料的工件的孔內(nèi)的自攻絲螺紋成型螺釘螺紋緊固器和相應(yīng)的螺紋輥模具。更具體地，螺紋成型螺釘緊固器是具有對(duì)稱的螺紋牙型的自攻絲螺釘，該對(duì)稱的螺紋牙型具有尖銳的過渡側(cè)面和圓形的螺紋根部，該對(duì)稱的螺紋牙型形成工件中的內(nèi)螺紋，該螺釘緊固器在安裝期間具有低轉(zhuǎn)矩同時(shí)促進(jìn)工件材料的有效變形并具有高的破壞轉(zhuǎn)矩以提高高的夾持載荷并改進(jìn)與工件的低韌性材料的匹配部分的接合完整性。盡管已經(jīng)描述和示出了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下可對(duì)設(shè)計(jì)或構(gòu)造的細(xì)節(jié)做出許多變化或修改。
權(quán)利要求
1.一種螺紋成型螺釘螺紋緊固器，用于緊固到由所述緊固器在工件中形成的孔中， 所述緊固器包括頭部，所述頭部具有與驅(qū)動(dòng)器頭接合的驅(qū)動(dòng)部；和柄部，所述柄部具有螺紋，所述螺紋具有帶有小徑和大徑的對(duì)稱的螺紋牙型，所述大徑限定所述螺釘螺紋的螺紋頂部，而所述小徑限定所述螺釘螺紋的螺紋根部，由所述螺釘螺紋的在形成螺紋側(cè)面的相鄰螺紋頂部之間的表面限定所述螺釘螺紋的牙型，所述螺紋側(cè)面沿所述螺紋根部具有恒定半徑的第一中心部分，所述半徑在所述螺紋根部處、在每個(gè)相鄰的螺紋頂部處，以及在兩個(gè)過渡交點(diǎn)處是共同的，所述螺紋側(cè)面的牙型具有第二部分和第三部分，由在每個(gè)過渡交點(diǎn)和每個(gè)相鄰螺紋頂部之間具有不同曲率半徑的表面限定所述第二部分和所述第三部分。
2.如權(quán)利要求1所述的緊固器，其中所述第二部分和所述第三部分的不同的曲率半徑沿所述螺紋根部相對(duì)于所述螺釘螺紋牙型的中心部分的恒定半徑變化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的緊固器，其中所述第二部分和所述第三部分的不同的曲率半徑沿所述螺紋根部小于所述螺釘螺紋牙型的中心部分的恒定半徑。
4.如權(quán)利要求1或2所述的緊固器，其中所述第二部分和第三部分的螺釘螺紋牙型的表面是形成在頂部和相鄰過渡交點(diǎn)之間的筆直刃部。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的緊固器，其中所述螺紋的表面、螺紋頂部、螺紋根部和螺紋側(cè)面布置成使韌性材料在不使所述工件的周圍的韌性材料開裂或損壞的情況下變形。
6.如權(quán)利要求5所述的緊固器，其中所述螺紋布置成使所述工件的材料抵著所述螺紋側(cè)面的表面變形。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的緊固器，其中所述螺紋側(cè)面的所述第二部分和第三部分布置成使所述工件的韌性材料抵著所述螺紋側(cè)面的恒定半徑的中心部分的表面變形。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的緊固器，其中所述螺紋側(cè)面的具有恒定半徑的中心部分的半徑限定構(gòu)造圓，所述構(gòu)造圓確定所述螺紋的螺距。
9.如權(quán)利要求8所述的緊固器，其中由共享螺紋頂部的相鄰構(gòu)造圓之間的切線確定所述螺紋的螺距。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的緊固器，其中所述緊固器的螺紋螺距促使韌性材料朝著所述螺紋根部移位。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的緊固器，其中所述工件的材料是合成塑料。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的緊固器，其中所述工件的材料是樹脂。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的緊固器，其中所述緊固器的材料是鋼或不銹鋼。
14.一種用于制造螺紋成型螺釘螺紋緊固器的螺紋輥模具，所述緊固器用于緊固到由所述緊固器在由韌性材料構(gòu)成的工件中形成的孔中，所述緊固器包括頭部，所述頭部具有與驅(qū)動(dòng)器頭接合的驅(qū)動(dòng)部；和柄部，所述柄部具有螺紋，所述螺紋具有帶有小徑和大徑的對(duì)稱的螺紋牙型，所述大徑限定所述螺釘螺紋的螺紋頂部，而所述小徑限定所述螺釘螺紋的螺紋根部，由所述螺釘螺紋的在形成螺紋側(cè)面的相鄰螺紋頂部之間的表面限定所述螺釘螺紋的牙型，所述螺紋側(cè)面沿所述螺紋根部具有恒定半徑的第一中心部分，所述半徑在所述螺紋根部處、在每個(gè)相鄰的螺紋頂部處，以及在兩個(gè)過渡交點(diǎn)處是共同的，所述螺紋側(cè)面的牙型具有第二部分和第三部分，由在每個(gè)過渡交點(diǎn)和每個(gè)相鄰螺紋頂部之間具有不同曲率半徑的表面限定所述第二部分和所述第三部分。
15.如權(quán)利要求14所述的螺紋輥模具，所述螺紋輥模具包括具有與所述螺紋成型螺釘相同的牙型的模具面。
全文摘要
一種螺紋成型螺釘螺紋緊固器，用于緊固到由該緊固器在工件中形成的孔內(nèi)，該緊固器包括頭部，該頭部具有與驅(qū)動(dòng)器頭接合的驅(qū)動(dòng)部；和柄部，該柄部具有螺紋，該螺紋具有帶有小徑和大徑的對(duì)稱的螺紋牙型，大徑限定螺釘螺紋的螺紋頂部，而小徑限定螺釘螺紋的螺紋根部，由螺釘螺紋的在形成螺紋側(cè)面的相鄰螺紋頂部之間的表面限定螺釘螺紋的牙型，螺紋側(cè)面沿螺紋根部具有恒定半徑的第一中心部分，該半徑在螺紋根部處、在每個(gè)相鄰的螺紋頂部處，和在兩個(gè)過渡交點(diǎn)處是共同的，螺紋側(cè)面的牙型具有第二部分和第三部分，由在每個(gè)過渡交點(diǎn)和每個(gè)相鄰螺紋頂部之間具有不同曲率半徑的表面限定該第二部分和第三部分。
文檔編號(hào)F16B25/00GK102369362SQ200980156827
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
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