專(zhuān)利名稱(chēng)：自鉆盲鉚釘及利用它形成壓力密封鉚接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盲鉚接，更具體地說(shuō)，涉及利用一種根據(jù)附屬的權(quán)利權(quán)利1的前序部分所述的自鉆盲鉚釘形成壓力密封的鉚釘接合的方法，它以DE—A—2,554,577中公開(kāi)的技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)此將在下面討論。
本發(fā)明也涉及一種根據(jù)附屬的權(quán)利要求2的前言部分所述的自鉆盲鉚釘，它也是以上述DE公開(kāi)為基礎(chǔ)的。
盲鉚接是最早在19世紀(jì)末開(kāi)發(fā)的一種最有用的接合方法。該方法特別適用于接合金屬板。
在常規(guī)的盲鉚接中，通過(guò)例如兩塊疊合的待接合的金屬板預(yù)鉆或沖穿一個(gè)洞孔，而后將盲鉚釘安置在洞孔中。盲鉚釘包括一個(gè)軸和一個(gè)套管或管狀鉚釘，后者在軸上滑動(dòng)并有一個(gè)管柄和一個(gè)鉚釘頭。在鉚釘管柄端部外邊，軸形成一個(gè)加粗部分，當(dāng)對(duì)軸施加拉力時(shí)，該加粗部分被拉入并膨脹鄰接的管柄端部。當(dāng)繼續(xù)施加拉力時(shí)，軸達(dá)到極限強(qiáng)度而在套管內(nèi)斷裂，從而完成鉚釘接合(鉚接)。
常規(guī)盲鉚接的一個(gè)缺點(diǎn)是必須預(yù)先鉆孔，它需要兩個(gè)工具，一臺(tái)鉆孔機(jī)和一臺(tái)拉拔工具，一把所謂鉚釘鉗。上述DE—A—2,554,577中敘述了一種克服該缺點(diǎn)的建議，它公開(kāi)了一種自鉆盲鉚釘。這種自鉆功能是通過(guò)在軸的下端設(shè)置一個(gè)鉆頭而達(dá)到的。在驅(qū)入操作中，軸和套管通過(guò)軸上平面形式的轉(zhuǎn)矩吸收機(jī)構(gòu)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
但是，利用DE公開(kāi)的盲鉚釘，不能形成壓力密封的接合，因?yàn)橥ǔＴ谔坠芎豌@成的洞孔之間存在一個(gè)可以通過(guò)空氣的空隙。而且，在實(shí)際操作中常常發(fā)生鉆頭松動(dòng)而從變形的套管掉下，從而使空氣可以自由流動(dòng)通過(guò)套管。這造成鉚接例如通風(fēng)管部件時(shí)產(chǎn)生新的不方便，因?yàn)榈粝碌你@頭會(huì)進(jìn)入通風(fēng)管。
US—A—4,990,042公開(kāi)了一種自鉆盲鉚釘，它雖然討論了流體密封的鉚釘接合，但沒(méi)有提出具體的裝置以防止在鉚接操作期間或之后鉆頭松動(dòng)。該美國(guó)專(zhuān)利的發(fā)明的主要目的是提供一種對(duì)軸的材料進(jìn)行特別的弱化的方法，使得可以施加一個(gè)相當(dāng)大的拉力，因而在軸斷裂之前使套管完全變形。這是利用軸中的許多傾斜溝槽而達(dá)到的。
本發(fā)明的目的是通過(guò)利用自鉆盲孔鉚釘形成壓力密封的鉚釘接合的有效方法而克服上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種消除上述缺點(diǎn)的自鉆盲鉚釘，并可以利用這種鉚釘獲得壓力密封的鉚釘接合。
從下述說(shuō)明中將會(huì)明白上述和其它目的是通過(guò)一種所介紹的方法而達(dá)到的，此外，該方法具有附屬的權(quán)利要求1的特征部分中限定的特點(diǎn)。
這些目的也利用一種所介紹的自鉆盲鉚釘而達(dá)到，這種鉚釘具有附屬的權(quán)利要求2的特征部分中限定的附加特點(diǎn)。
附屬的權(quán)利要求書(shū)中說(shuō)明了優(yōu)選的實(shí)施例和變化方案。
現(xiàn)在參照例示不受限制的實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1是表示一個(gè)自鉆盲鉚釘如何插入工件的示意截面圖2表示完全插入的盲鉚釘；圖3表示鉚釘?shù)淖冃?；圖4表示完成的鉚釘接合；圖5—7表示盲鉚釘截面的不同替代方案；圖8用稍大比例表示本發(fā)明的在變形前的自鉆盲鉚釘?shù)南虏浚粓D9用更大比例表示變形后的圖8中的盲鉚釘。
圖1表示一個(gè)盲鉚釘，它包括一個(gè)用1總體表示的管狀鉚釘或套管和通過(guò)它伸出的軸2。在一種先有技術(shù)方式中(參見(jiàn)DE—A—2,554,557)，該套管1包括一個(gè)管狀柄3和一個(gè)沿徑向突出的圓周邊法蘭4。軸2的上端部分伸出套管1并可以由示意表示的工具5夾住，工具5將在下面更詳細(xì)地說(shuō)明。軸2的另一端裝配一個(gè)鉆頭6，用于提供自鉆功能。此外，軸2有一個(gè)位于套管1中的減弱部分7。
例示的鉚接適用于接合例如兩塊互相疊合的金屬板，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，它們被聯(lián)合地稱(chēng)做工件8。當(dāng)然可以理解，鉚接可以用于接合其它物件。
現(xiàn)在說(shuō)明盲鉚接步驟。盲鉚釘?shù)你@頭6接靠工件8的上側(cè)面，而軸2利用夾住軸2的工具5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檩S2被緊配合地安置在套管1中，所以套管1、軸2及其鉆頭6形成一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的單元。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸2時(shí)，該單元迅速地穿過(guò)工件8到達(dá)圖2中例示的位置。這樣，套管1通入工件8中的洞孔，該洞孔是由鉆頭6鉆成的。整個(gè)盲鉚釘是這樣旋轉(zhuǎn)的，使得套管1在一次操作中穿過(guò)工件8，而鉆頭6完全穿過(guò)工件。最好是，套管1為常規(guī)的圓筒形，而鉆頭6的最大截面尺寸為同一尺寸，但稍大于套管1的外徑。
當(dāng)軸2利用工具5繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)(為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖2—4中沒(méi)有示出工具5)，法蘭4緊靠工件8，如圖2中所示?，F(xiàn)在中斷工具5的旋轉(zhuǎn)，而將某種可能與工具5聯(lián)結(jié)的抵靠部件(未示出)頂住法蘭4，以保持套管1貼靠工件8。
利用工具5，軸2沿鉆進(jìn)方向的相反方向受到不旋轉(zhuǎn)的拉動(dòng)，例如從圖2中的位置拉動(dòng)到圖3中的位置從而使鉆頭6被完全拉入鄰近的套管1端部并使該端部膨脹。在工件的外側(cè)直接形成盲鉚釘?shù)挠谰眯詳U(kuò)大部。最好是，管柄3的大約一半受到變形。因?yàn)殂@頭6在開(kāi)始位置中被安置成直接連接鄰近的套管1端部，所以當(dāng)施加上述拉力時(shí)，變形立即開(kāi)始。
當(dāng)施加一定量的拉力時(shí)，如圖4所示，軸2在套管7內(nèi)部的減弱部分7斷開(kāi)，由此完成鉚接。減弱部分7最好是一個(gè)截面縮小的部分。
圖1—4中所示的軸2可以是一個(gè)截面為圓形或橢圓形的標(biāo)準(zhǔn)型軸，套管1中的孔具有可與軸緊配合的截面。為了獲得特別良好的轉(zhuǎn)矩吸收效果，可以對(duì)軸和套管提供相互配合的嚙合機(jī)構(gòu)。圖5—7中減弱部分和鉆頭之間部分的截面圖例示了此種嚙合機(jī)構(gòu)的實(shí)例。
圖5表示一種變化方案，其中軸2a形成有凸部9，與管柄3a中的配合凹部嚙合。具有一定軸向長(zhǎng)度的凸部，在軸的轉(zhuǎn)動(dòng)期間起鉆進(jìn)操作的承載部件的作用。在轉(zhuǎn)動(dòng)期間產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力被嚙合機(jī)構(gòu)9、10吸收，因此，減弱部分7尺寸的確定主要考慮軸2a在鉚接步驟最后拉斷時(shí)應(yīng)當(dāng)受到的拉力。軸2a在鉆孔期間在減弱部分中以不希望有的方式斷裂的危險(xiǎn)，由于相互配合的轉(zhuǎn)矩吸收嚙合機(jī)構(gòu)9、10而消除。
圖6例示另一種變化方案，其中嚙合機(jī)構(gòu)是由截面呈多邊形的軸2a和具有相應(yīng)截面的管柄3b的孔形成的，從而達(dá)到良好的轉(zhuǎn)矩吸收。圖7例示又一種以同一多邊形截面的概念為基礎(chǔ)的變化方案，其中由2c和管柄3c的孔的截面為方形。
嚙合機(jī)構(gòu)即凸部9和凹部10或多邊形截面的部分2a、2b、2c、3a、3b、3c當(dāng)然只需要沿軸在套管中的軸向部分設(shè)置。軸的其余部分可以具有不同的截面，例如圓形。
圖8表示鉆頭6是如何根據(jù)本發(fā)明連接到鄰近的套管1的管柄3的端部上的。這種永久性連接部11最好通過(guò)焊接產(chǎn)生，但可以理解，也可采用其它等價(jià)的連接方法。但是，連接部11必須能夠安全地承受鉚接步驟期間的應(yīng)力。一種壓力密封的連接部11例如可以通過(guò)圓周焊接來(lái)達(dá)到。重要的事情是鉆頭6要永久性地保持在擴(kuò)大部上。
圖9表示套管1的管柄3的下部是如何由于上述連接部11而變形的。如上所述，鉆頭6被完全拉入以特征方式變形的管柄3。圍繞鉆孔，擴(kuò)大部外側(cè)的圓周部分12被帶入與工件8的下側(cè)的緊密接合。
利用如圖8—9所示的發(fā)明實(shí)施列，得到一種壓力密封的鉚接接合，其中，由于接合部分12或由于與仍然保留的鉆頭6的永久性密封連接，空氣不可能穿過(guò)鉆孔，也不可能穿過(guò)套管1。
本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)，自鉆盲鉚釘被設(shè)計(jì)成極其簡(jiǎn)單因而廉價(jià)的方式，不存在會(huì)增加費(fèi)用的螺紋。具有與鄰近的套管端部連接的鉆頭的鉚釘?shù)木o湊設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生一種非常快速的鉚接步驟，其中整個(gè)鉚釘作為一個(gè)單元旋轉(zhuǎn)。一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)鉆頭被拉入套管，使得鉆頭的頂部不會(huì)突出。鉆頭頂部也不會(huì)斷掉，這是前言部分討論的某些鉚接方法的缺點(diǎn)。
上面已經(jīng)討論了由于軸上和套管中的嚙合機(jī)構(gòu)而獲得的特別優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明可對(duì)鉚接使用一個(gè)和同一個(gè)簡(jiǎn)單工具。要求是該工具應(yīng)當(dāng)能夠完成軸的旋轉(zhuǎn)和拉動(dòng)兩種操作。工具可以具有例如夾住軸用的卡盤(pán)似的夾爪。這些夾爪形成特殊的內(nèi)部溝槽，一方面是在旋轉(zhuǎn)期間起作用的軸向溝槽，另一方面是在拉動(dòng)期間起作用的橫向溝槽。
最后，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)本發(fā)明絕不限制于上述實(shí)施例，而可以采用在附屬的權(quán)利要求中敘述的發(fā)明思想范圍內(nèi)的若干種變化方案。盲鉚釘中包括的部件用合適的材料制成，軸一定要易于變形，而鉆頭當(dāng)然要有必需的硬度。最好是，鉆頭用回火鋼制成。
權(quán)利要求
1.利用自鉆盲鉚釘形成鉚釘接合的方法，該自鉆盲鉚釘包括一個(gè)套管(1)和一個(gè)穿過(guò)該套管伸出的軸(2)，該套管(1)的一端有一個(gè)沿徑向突出的圓周邊法蘭(4)，而該軸(2)的一端越過(guò)法蘭(4)伸出，該軸(2)的另一端在與法蘭端相對(duì)的套管(1)端部處有一個(gè)鉆頭(6)，所述方法包括下列步驟使上述盲鉚釘(1，2)的鉆頭(6)緊靠待鉚接的工件(8)的一側(cè)，使整個(gè)盲鉚釘(1，2)旋轉(zhuǎn)從而使鉆頭(6)完全穿過(guò)工件(8)到達(dá)工件相對(duì)一個(gè)側(cè)外面的位置，同時(shí)將套管(1)拉入由工件(8)中的鉆頭(6)鉆成的洞孔，直到法蘭(4)緊靠上述工件(8)的一側(cè)，將上述套管(1)保持在該位置中，而將軸(2)沿相反方向拉動(dòng)，使得鉆頭(6)拉入并膨脹鄰近的套管(1)的端部，通過(guò)這種膨脹在上述工件(8)的相對(duì)側(cè)面外邊直接形成一個(gè)永久性的盲鉚釘(1，2)的擴(kuò)大部，以便形成鉚釘接合，并繼續(xù)沿同一方向拉動(dòng)上述軸(2)，直到它在套管(1)中斷開(kāi)，其特征在于，鉚釘接合形成壓力密封，方法是一方面通過(guò)在上述膨脹期間將鉆頭(6)完全拉入擴(kuò)大部，由此將其外側(cè)(12)帶入對(duì)工件(8)的相對(duì)側(cè)面的密封和永久性接靠，另一方面通過(guò)將鉆頭(6)密封地連接到相鄰的套管(1)端部上，由此通過(guò)該連接部(11)將鉆頭(6)永久性地保持在擴(kuò)大部?jī)?nèi)部。
2.一種自鉆盲鉚釘，它包括一個(gè)套管(1)和一個(gè)穿過(guò)該套管伸出的軸(2)，該套管的一端有一個(gè)沿徑向突出的圓周邊法蘭(4)，用于緊靠待鉚接的工件(8)，軸(2)的適合于嚙合拉拔工具(5)的一端越過(guò)法蘭(4)伸出，而軸(2)的另一端有一個(gè)用于穿通工件(8)的鉆頭(6)，軸(2)在套管(1)中安置成這樣一種緊配合，或者軸(2)和套管(1)具有這樣的轉(zhuǎn)矩吸收嚙合機(jī)構(gòu)，使得上述套管(1)、軸(2)及其鉆頭(6)組成一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的單元，而鉆頭(6)被安置成直接連接與法蘭端部相對(duì)的套管(1)端部，其特征在于，鉆頭(6)的面對(duì)上述套管(1)的部分密封地連接到鄰近的套管(1)的端部上，而上述鉆頭(6)被配置成當(dāng)沿與鉆進(jìn)方向相反的方向向軸(2)施加拉力時(shí)鉆頭(6)被完全拉入上述套管(1)并使套管(1)變形。
3.如權(quán)利要求2所述的盲鉚釘，其中，上述鉆頭(6)與上述套管(1)的端部的連接部(11)是通過(guò)圓周焊接形成的。
4.如權(quán)利要求2或3所述的盲鉚釘，其中，嚙合機(jī)構(gòu)是由具有至少一個(gè)與上述套管(1a)中互配的凹部(10)相嚙合的凸部(9)的軸(2a)構(gòu)成的。
5.如權(quán)利要求2—4中任何一項(xiàng)所述的盲鉚釘，其中，上述嚙合機(jī)構(gòu)是由截面為多邊形的軸(2b，2c)和具有相應(yīng)的多邊形截面的套管(1b，1c)的孔構(gòu)成的。
6.如權(quán)利要求2—5中任何一項(xiàng)所述的盲鉚釘，其中，上述軸(2)在上述套管(1)內(nèi)有一個(gè)減弱部分(7)，當(dāng)沿與鉆進(jìn)方向相反的方向施加一定量的拉力時(shí)，上述軸(2)在減弱部分處斷裂。
7.如權(quán)利要求6所述的盲鉚釘，其中，上述軸(2)的減弱部分是一個(gè)截面縮小的部分。
8.如權(quán)利要求2—7中任何一項(xiàng)所述的盲鉚釘，其中，上述套管(1)為圓筒形，而上述鉆頭(6)的最大截面尺寸為同一尺寸，但稍大于上述套管(1)的外徑。
全文摘要
一種形成壓力密封的鉚釘接合的自鉆盲鉚釘，包括一個(gè)套管和一個(gè)穿過(guò)套管伸出的帶鉆頭(6)的軸。軸(2)配置在套管中，使套管、軸及其鉆頭(6)組成一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的單元。鉆頭(6)連接在鄰近的套管端部上。軸和套管具有相互配合的嚙合機(jī)構(gòu)，以吸收鉆孔時(shí)的轉(zhuǎn)矩。在利用這種自鉆盲鉚釘形成鉚接的方法中，使整個(gè)盲鉚釘轉(zhuǎn)動(dòng)，使套管在一次操作中穿過(guò)工件(8)，而鉆頭(6)從中鉆穿。將鉆頭(6)完全拉入套管，圓周邊接合部分(12)產(chǎn)生壓力密封的鉚接。利用連接部(11)，鉆頭(6)永久性保持在其位置中，從而保證壓力密封的功能。
文檔編號(hào)F16B19/08GK1125474SQ94192478
公開(kāi)日1996年6月26日 申請(qǐng)日期1994年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月16日
發(fā)明者卡爾·G·桑德恩, 肯尼斯·林納爾特森 申請(qǐng)人:林登公司