專利名稱：封閉鉚釘及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封閉鉚釘。封閉鉚釘是只需接近要被鉚接在一起的帶孔構(gòu)件一側(cè)就能插入和固定的鉚釘。
尤其是，本發(fā)明涉及一種自堵塞封閉鉚釘，它包括一根管狀套管以及一根心柱，所述套管具有一個(gè)在一端的預(yù)成形徑向頭部，而所述心柱延伸穿過管狀套管并具有一個(gè)與套管尾端鄰接的心柱頭部。在使用中，先插入鉚釘，套管尾端首先穿過被鉚接構(gòu)件的孔直到套管頭部接觸較接近構(gòu)件并且套管尾端伸出超過較遠(yuǎn)構(gòu)件為止。為了固定鉚釘，用一個(gè)支座支承住套管頭部，然后拉拔心柱，因而心柱頭部壓縮緊靠支座的套管，造成套管的至少一部分軸向縮短和徑向脹大，從而形成一個(gè)與預(yù)成形頭部共同將構(gòu)件夾緊在一起的封閉頭部。心柱的至少鄰接其頭部的部分被保留在套管內(nèi)部以便在鉚釘被固定之后堵塞住套管。心柱的保留部分(即遠(yuǎn)離其頭部的尾端)最好被斷開，以避免從套管頭部伸出。
這樣的自堵塞封閉鉚釘是眾所周知并且被廣泛應(yīng)用的。實(shí)際上固定后的鉚釘顯示出許多不同的領(lǐng)先特征，例如寬廣的夾緊范圍(用多個(gè)同樣鉚釘滿意地完成夾緊的構(gòu)件總厚度范圍)；良好的夾緊特性(把原先分離的構(gòu)件拉在一起的能力)；良好的孔充填(充填被鉚構(gòu)件孔的能力)；高剪切強(qiáng)度；良好的心柱保持；固定后鉚釘在整個(gè)夾緊范圍內(nèi)的高拉伸強(qiáng)度；以及心柱保留部分不從固定后鉚釘?shù)念A(yù)成形頭部伸出；因而能很好地符合要求。
這些特征包含著不同的設(shè)計(jì)特色，其中一些是互相矛盾的。本發(fā)明力圖提供一種鉚釘，它匯合這些特征并且簡單、易于制造。為了獲得寬廣的夾緊范圍，鉚釘必需在最小夾緊情況下在與后薄板接觸的位置形成一個(gè)令人滿意的封閉頭部，并且在直到最大夾緊范圍的較厚薄板情況下也能提供令人滿意的封閉頭部。一個(gè)好的封閉頭的本質(zhì)在于是否能獲得高拉伸強(qiáng)度。良好的心柱保持需要靠心柱和套管可靠的相互鎖緊來完成，它不僅防止心柱掉出和損壞孔洞，而且還有助于形成接縫水密性?？壮涮钅芡ㄟ^保證鉚釘柄比較軟的方法達(dá)到，以致于在固定期間鉚釘柄縮短并脹大從而充填孔洞。這一效果也提供良好的夾緊特性。如果要保持高剪切強(qiáng)度，在已固定鉚釘內(nèi)的心柱剩余部分必需位于被鉚接構(gòu)件內(nèi)部并穿過構(gòu)件的可劈開或者說接觸平面。而如果在此同時(shí)心柱剩余部分沒有伸出超過預(yù)成形套管頭部，鉚釘?shù)目傞L度必然在整個(gè)夾緊范圍內(nèi)稍有變化。
EP-A-0398512披露一種包括一個(gè)管狀套管柄的自堵塞封閉鉚釘，所述套管柄具有一個(gè)在一端的預(yù)成形徑向加大頭部，以及一個(gè)在尾端與心柱頭部鄰接的直徑和硬度加大區(qū)域。該鉚釘采用在一個(gè)具有尾端區(qū)域加大孔直徑部分的鉚頭模中壓縮心柱和平坦的圓筒形套管的方法做成，借此套管脹大成加大孔部分并獲得由此產(chǎn)生的加工硬化。在使用中，與頭部鄰接的柄的相對較軟區(qū)域在軸向壓縮力作用下優(yōu)先彎曲并形成一個(gè)將工件夾緊在一起的封閉頭部。
EP-A-0398512披露的鉚釘需要使用劈開鉚頭模，以便能取走鉚釘。劈開鉚頭模使用起來麻煩并且易受磨損。此外，柄主要部分的直徑減小使提供孔充填更加困難。
這些問題的一種解決辦法是使用具有一個(gè)圓周溝槽的心柱，所述溝槽位于緊接頭部下方的心柱柄上，為了形成該鉚釘，采用在一個(gè)堅(jiān)硬的鉚頭模中軸向壓縮心柱和平坦圓筒形套管的方法，因而套管材料被迫進(jìn)入圓周溝槽之中，以便提供硬度增大的加厚套管壁。這種結(jié)構(gòu)的鉚釘在GB 2233059B中可以看到。如同在EP-A-0398512中的情況一樣，在使用中，鄰接頭部的柄相對較軟區(qū)域在軸向壓縮力作用下優(yōu)先彎曲，并且形成一個(gè)把工件夾緊在一起的封閉頭部。
在心柱頭部下方提供一個(gè)圓周溝槽降低了心柱在此點(diǎn)的強(qiáng)度，因而必需相應(yīng)地降低確定安裝鉚釘時(shí)心柱斷裂位置的斷頸的強(qiáng)度。這種效果限制了心柱柄直徑和套管壁厚的可工作范圍，因而有損于鉚釘性能。
此外，除非斷頸具有最小長度，填充心柱頭部下方溝槽所需的軸向載荷也充填斷頸，這會(huì)影響鉚釘?shù)墓δ?，因?yàn)樵谠O(shè)置鉚釘期間必需剪斷被迫進(jìn)入斷頸的材料。
本發(fā)明的第一方面是提供一種將有孔的構(gòu)件緊固在一起的自堵塞封閉鉚釘，所述鉚釘包括一個(gè)管狀套管和心柱，所述套管具有一個(gè)在一端的尾端面以及一個(gè)在另一端的預(yù)成形徑向加大頭部，而所述心柱延伸穿過套管并具有一個(gè)鄰近套管尾端面的心柱頭部，而且其中與心柱頭部鄰近的區(qū)域具有相對心柱柄其余部分的加大直徑并其有多個(gè)在其內(nèi)形成的軸向凹槽，套管的相應(yīng)區(qū)域被設(shè)置填充心柱的軸向凹槽并比在鄰近徑向加大頭部區(qū)域內(nèi)的套管材料硬，由此，在使用中以及在套管的軸向壓縮加載期間，套管在鄰近遠(yuǎn)離預(yù)成形頭部的構(gòu)件的區(qū)域內(nèi)彎曲，以便形成一個(gè)與所述構(gòu)件接觸的封閉頭部，從而把所述有孔構(gòu)件夾緊在一起。
最好是，在鄰近心柱頭部區(qū)域內(nèi)的心柱橫截面積和強(qiáng)度基本上等于心柱圓柱部分的橫截面積和強(qiáng)度。橫過凹槽口的距離可在突起區(qū)域圓周寬度的25％至75％之間變化，所述突起區(qū)域位于凹槽之間并限定該凹槽，而且其最好是在45％到55％之間，例如為50％。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種組裝鉚釘?shù)姆椒?，所述鉚釘包括一個(gè)管狀鉚釘套管和心柱，所述套管在一端具有一個(gè)預(yù)成形徑向加大頭部，而所述心柱包括一個(gè)頭部和一個(gè)具有用多個(gè)鄰近頭部的軸向凹槽形成的直徑加大區(qū)域的柄，所述方法包括將套管插入具有一個(gè)孔的鉚頭模中，所述孔的第一部分與套管外直徑緊配合，套管的尾端伸入所述孔的直徑較大的第二部分，由一個(gè)支座支承住套管的頭部，插入一個(gè)具有第一直徑、第二直徑和第三直徑的沖頭，所述第一直徑與鉚釘套管孔緊配合，第二直徑等于在心柱頭部之下的被加大直徑，而第三直徑等于鉚頭模的較大孔；在沖頭和支座之間施加壓力，從而把套管的尾端的孔擴(kuò)大到等于在心柱頭部之下的被加大直徑，然后壓縮套管的尾端從而增加其壁厚；移去支座和沖頭，插入一根心柱；從鉚頭模中頂出被組裝在一起的心柱和套管。在組裝期間套管的材料被迫進(jìn)入心柱的縱向凹槽，最好在被組裝鉚釘尾端提供一個(gè)加工硬化區(qū)域。
最好是，在組裝后的鉚釘中套管外徑等于心柱頭部直徑。為此，第一鉚頭模孔應(yīng)具有與心柱頭部相同的直徑，盡管這對于實(shí)際安排來說可能有困難。因此最好是，心柱頭部在鉚釘組裝之前稍大于第一鉚頭?？?，以致于當(dāng)該組件被頂出時(shí)，心柱頭部被精壓到第一孔的直徑尺寸。因而被精壓到套管的直徑尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種封閉鉚釘，其中，心柱包括一個(gè)第一心柱部分以及一個(gè)銷尾，一個(gè)斷開頸被設(shè)置在第一心柱部分和銷尾之間，而且第一心柱部分位于斷開頸的心柱頭部側(cè)，全部的第一心柱部分被保留在鉚釘內(nèi)部并具有比銷尾大的直徑，以致于當(dāng)鉚釘被裝入時(shí)，第一心柱部的較大直徑不能穿過安裝工具鼻部的孔并且銷尾在鉚釘頭部處斷開。
現(xiàn)在參照附圖，以舉例的方式介紹本發(fā)明的一些實(shí)施例，其中

圖1是組裝前的鉚釘套管的縱向割視圖；圖2是組裝前的鉚釘心柱的側(cè)視圖；圖3是一種心柱替換形式的側(cè)視圖；圖4是沿著圖2和圖3的A-A線所取的剖視圖；圖5是一個(gè)鉚頭模的剖視圖，該鉚頭模含有在組裝工序第一階段開始前的鉚釘體；圖6與圖5類似，但顯示組裝工序第一階段完成后的狀態(tài)；圖7與圖6類似，但顯示已被插入鉚釘中的心柱；圖8表示組裝工序結(jié)束并且組裝后的鉚釘已從鉚頭模頂出；圖9、10和11分別是在最大、中等和最小厚度薄板的情況下，使用圖2心柱的鉚釘?shù)钠室晥D；圖12表示使用圖3心柱的鉚釘如何總是保證與鉚釘頭部齊平地?cái)嚅_。
首先參見圖1，套管17包括一個(gè)管狀本體11，本體11具有一個(gè)同心圓柱孔12以及一個(gè)在一端的徑向加大的頭部13。套管尾端16是平的，且與套管軸線成直角。
圖2所示的心柱是伸長的并且通常呈圓柱狀。在其一端具有一個(gè)整體的徑向加大頭部22，頭部22又具有一個(gè)朝遠(yuǎn)離心柱柄25方向凸出的凸面23以及一個(gè)朝向心柱柄25的平坦環(huán)形面24。心柱頭部直徑大于套管本體11的直徑。心柱柄在緊鄰桿頭部處具有多個(gè)軸向凹槽26。這些凹槽用一種成形工序制成，以便凹槽的心柱材料形成位于凹槽之間的突起28，而且在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的橫截面積和它的強(qiáng)度相應(yīng)都基本不變。
圖4是通過一個(gè)典型心柱的截面。在這個(gè)實(shí)例中，橫過凹槽26口部的寬度是突起28圓周寬度的一半。
溝槽27與心柱頭部較遠(yuǎn)地間隔，它構(gòu)成一個(gè)斷開頸，該斷開頸確定設(shè)置鉚釘時(shí)心柱斷開位置。
銷尾29的直徑等于心柱柄25的直徑。
圖3表示一個(gè)圖2心柱的替代物并且這樣設(shè)置，在被組裝到鉚釘套管以及固定鉚釘時(shí)，心柱總是與鉚釘套管頭部齊平地?cái)嚅_。為此銷尾30相對于心柱柄25具有一個(gè)較小的直徑，并且斷開頸在心柱柄25和銷尾30的連接處形成。在其他方面圖3心柱與圖2心柱是相同的。
圖5表示一個(gè)放置在鉚頭模40中的鉚釘套管17。鉚頭模40具有一個(gè)與鉚釘套管外徑緊密地配合的小孔41，而鉚釘套管的尾部18伸入一個(gè)稍大的孔42。鉚釘頭部13由一個(gè)與鉚釘頭部接近一致并具有一個(gè)中心孔44的支座43支承著。沖頭45插入鉚頭模的大孔42中，以使鉚頭模的最小直徑46進(jìn)入鉚釘套管孔12呈緊配合狀態(tài)。沖頭45還具有一個(gè)直徑基本等于心柱頭部下方心柱較大直徑的部分47。沖頭最大直徑48被緊配合在鉚頭模較大孔42之中。
圖6表示組裝第一階段結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。沖頭45朝支座43推進(jìn)。沖頭45的中間直徑47已經(jīng)進(jìn)入鉚釘尾部18，從而膨脹后者以便與心柱26頭部下方較大直徑匹配，隨后鉚釘套管尾部18被壓縮以便充滿鉚頭模的較大直徑42，結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)加大的尾部49。
為了實(shí)施組裝的第二階段，抽出沖頭45，撤回支座43，把鉚頭模40連同成形后的鉚釘套管17移到一個(gè)第二組裝位置(圖7)。在此處插入心柱21?，F(xiàn)在鉚頭模40由零件50支承?，F(xiàn)在通過沖頭51施加壓力，把鉚釘48從鉚頭模中頂出，所用的方法是如圖8所示，將加大的鉚釘尾部49擠入縱向凹槽26，并使鉚釘尾部加工硬化。此外，心柱頭部22被精壓到完成組裝的精確直徑58。
因?yàn)樵诒患哟笪膊恐械倪^剩材料被擠出以形成與凹槽鄰近的鉚釘柄的一部分，將鉚釘尾端49擠入縱向凹槽26不僅使緊鄰凹槽的鉚釘尾部增加強(qiáng)度和加工硬化，而且還使相對鉚釘頭一段距離內(nèi)的鉚釘柄加工硬化，這種加工硬化的程度取決于被加大尾部和縱向凹槽的相關(guān)體積。
圖9、圖10和圖11畫出分別安裝在標(biāo)號(hào)為52、53和54的最大厚度薄板、中等厚度薄板和最小厚度薄板中的鉚釘。這些鉚釘被插在各自的孔55、56和57中，并用一種適當(dāng)?shù)睦喂ぞ吖潭?，所述拉拔工具具有一個(gè)貼近頭部的環(huán)形砧座以及夾住鉚釘心柱伸出部分的夾鉗。操作該固定工具能使夾鉗相對于砧座縮回。這樣的夾鉗在封閉鉚接技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。
在最大厚度薄板中固定的鉚釘60(圖9)顯示出球部61怎樣在鄰接薄板52背面處形成，但鉚釘尾部49實(shí)際上沒有變形。因此，心柱62的殘留部分保持鎖緊在套管上。
圖10和11表示由于柄的逐步加工硬化，球部總是在鄰近背薄板處形成。
值得注意的是，心柱62不是在相對于鉚釘頭部的嚴(yán)格相同位置處斷開，盡管這種變化不是過大。圖12表示一種與采用圖3心柱的鉚釘一起使用的鉚釘固定工具。在此處固定工具鼻部63的孔64與銷尾30緊配合并且比心柱柄25略小。斷開頸31的強(qiáng)度足以保證桿柄25總是接觸鼻部63，以致于在所有薄板厚度情況下均能獲得一個(gè)齊平的斷口。該鉚釘?shù)墓δ芘c圖9、10和11鉚釘?shù)墓δ茴愃啤?br> 權(quán)利要求
1.一種將有孔構(gòu)件緊固在一起的自堵塞封閉鉚釘，所述鉚釘包括一個(gè)管狀套管(11)和心柱，所述套管(11)具有一個(gè)在一端的尾端面(16)以及一個(gè)在另一端的預(yù)成形徑向加大頭部(13)，而所述心柱延伸穿過套管并具有一個(gè)鄰近套管(11)的尾端面(16)的心柱頭部(22)，其中與心柱頭部(22)鄰近的區(qū)域具有相對心柱柄其余部分的加大直徑并其有多個(gè)在其內(nèi)形成的軸向凹槽(26)，套管的相應(yīng)區(qū)域被設(shè)置填充心柱的軸向凹槽(26)并且其比在鄰近徑向加大頭部(13)區(qū)域內(nèi)的套管(11)材料硬，由此，在使用中以及在套管的軸向壓縮加載期間，套管(11)在鄰近遠(yuǎn)離預(yù)成形頭部的構(gòu)件的區(qū)域內(nèi)彎曲，以便形成一個(gè)與所述構(gòu)件接觸的封閉頭部，從而把所述有孔構(gòu)件夾緊在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的封閉鉚釘，其特征為，在鄰近心柱頭部區(qū)域內(nèi)的心柱橫截面積和強(qiáng)度基本上等于心柱圓柱部分的橫截面積和強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的封閉鉚釘，其特征為，橫過凹槽(26)口的距離是在突起區(qū)域(28)圓周寬度的25％至75％之間的距離，所述突起區(qū)域位于凹槽(26)之間并限定該凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的封閉鉚釘，其特征為，橫過凹槽(26)口的距離是在突起區(qū)域(28)圓周寬度的45％至55％之間的距離，所述突起區(qū)域位于凹槽(26)之間并確定該凹槽。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一權(quán)利要求的封閉鉚釘，其特征為，心柱包括第一心柱部分(25)和銷尾(30)，一斷開頸(31)被設(shè)置在第一心柱部分(25)和銷尾(30)之間，而且第一心柱部分(25)位于斷開頸(31)的心柱頭部側(cè)，全部的第一心柱部分(25)被保持在鉚釘內(nèi)部并具有比銷尾(30)大的直徑，以便當(dāng)鉚釘被裝入時(shí)，第一心柱部(25)的較大直徑不能穿過安裝工具鼻部的孔并且銷尾(30)在鉚釘頭部處斷開。
6.一種組裝鉚釘?shù)姆椒?，所述鉚釘包括一個(gè)管狀鉚釘套管(11)和心柱，所述套管(11)在一端具有一個(gè)預(yù)成形徑向加大頭部(13)，而所述心柱包括一個(gè)頭部(22)和一個(gè)具有用多個(gè)鄰近頭部(22)的軸向凹槽(26)形成的直徑加大區(qū)域的柄(25)，所述方法包括將套管(11)插入具有一個(gè)孔的鉚頭模(40)中，所述孔的第一部分(41)與套管(11)外直徑緊配合，套管(11)的尾端(16)伸入所述孔(40)的直徑較大的第二部分(42)，由一個(gè)支座(43)支承套管(11)的頭部(13)，插入一個(gè)具有第一直徑(46)、第二直徑(47)和第三直徑(48)的沖頭(45)，所述第一直徑與鉚釘套管(11)的孔(12)緊配合，第二直徑(47)等于在心柱頭部(22)之下的被加大直徑，而第三直徑(48)等于鉚頭模(40)的較大孔(42)；在沖頭(45)和支座(43)之間施加壓力，從而把套管(11)的尾端(16)的孔擴(kuò)大到等于在心柱頭部(22)之下的被加大直徑，并且壓縮套管(11)的尾端(16)從而增加其壁厚；移去支座(43)和沖頭(45)，插入一根心柱(21)；從鉚頭模中頂出被組裝在一起的心柱和套管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征為，在組裝期間套管的材料被迫進(jìn)入心柱的縱向凹槽，從而在被組裝鉚釘尾端提供一個(gè)加工硬化區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征為，第一鉚頭?？?41)具有與心柱頭部(22)相同的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征為，第一鉚頭模孔(41)具有比心柱頭部(22)稍大的直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征為，心柱頭部(22)在鉚釘組裝之前稍大于第一鉚頭模孔(41)，以便當(dāng)該組件被頂出時(shí)，心柱頭部(22)被精壓到第一孔(41)的直徑尺寸。
11.一種基本如同在此以前參照附圖中的圖8所描述的自堵塞封閉鉚釘。
12.一種基本如同在此以前參照附圖中的圖1至7所描述的自堵塞封閉鉚釘組裝方法。
全文摘要
一種將有構(gòu)件緊固在一起的自堵塞封閉鉚釘,所述鉚釘包括一個(gè)管狀套管(11)和心柱,所述套管(11)具有一個(gè)在一端的尾端面(16)以及一個(gè)在另一端的預(yù)成形徑向加大頭部(13),而所述心柱延伸穿過套管并具有一個(gè)鄰近套管(11)的尾端面(16)的心柱頭部(22)。與心柱頭部(22)鄰近的區(qū)域具有相對心柱柄其余部分的加大直徑并其有多個(gè)在其內(nèi)形成的軸向凹槽(26),套管的相應(yīng)區(qū)域被安排填充心柱的軸向凹槽(26)并且其比在鄰近徑向加大頭部(13)區(qū)域內(nèi)的套管(11)材料硬。在使用中以及在套管的軸向壓縮加載期間,套管(11)在鄰近遠(yuǎn)離預(yù)成形頭部的構(gòu)件的區(qū)域內(nèi)彎曲,以便形成一個(gè)與所述構(gòu)件接觸的封閉頭部,從而把所述有孔構(gòu)件夾緊在一起。
文檔編號(hào)B21J15/00GK1245548SQ97181517
公開日2000年2月23日 申請日期1997年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月28日
發(fā)明者F·蘇姆默林, H·P·杰爾 申請人:恩哈特有限公司