專利名稱：自穿孔盲螺母插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及盲螺紋插件，更具體而言涉及被構(gòu)造為在不使用背襯模具(backing die)的情況下就可對(duì)工件完成穿孔、并被構(gòu)造為在穿孔之后留下附裝至工件的沖料(slug)的盲螺紋插件。
背景技術(shù)：
因?yàn)槠湓趶?qiáng)度重量比方面的優(yōu)勢(shì)，在新的機(jī)動(dòng)車設(shè)計(jì)中大量應(yīng)用了管狀結(jié)構(gòu)構(gòu)件。這些管狀部件通常通過(guò)液壓成形，并且無(wú)論其如何形成，均對(duì)緊固匹配部件提出了挑戰(zhàn)。在中空的情況下，在管的整個(gè)長(zhǎng)度上進(jìn)行緊固易于使管破裂。因此，在很多情況下，使用盲插件螺母來(lái)緊固至僅一側(cè)。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)"盲"意指僅可進(jìn)入工件的'」側(cè)，而工件的不能被進(jìn)入的一側(cè)被稱為工件的"盲"側(cè)。常規(guī)嵌縫(staking)緊固件需要背襯模具，但管的特性通常使得在安裝之前不能使用背襯模具。因此，盲螺紋插件通常要求在安裝盲螺紋插件之前在管中形成孔。形成上述孔需要進(jìn)行額外的操作，例如鉆孔或激光切割。這些額外操作耗時(shí)，并會(huì)使成本增加。
數(shù)件美國(guó)專利文獻(xiàn)均涉及在管(例如，常用于機(jī)動(dòng)車工業(yè)的那些管)中進(jìn)行穿孔。例如，美國(guó)專利號(hào)5,398,533揭示了一種用于在管被液壓成形時(shí)對(duì)管進(jìn)行模具內(nèi)穿孔的設(shè)備。該設(shè)備使用模具，并產(chǎn)生隨后排出的沖料。通常，因?yàn)闆_料會(huì)在管中碰撞并產(chǎn)生不希望的噪音，故在使用管之前
5將沖料從管中取出非常重要。類似的，美國(guó)專利號(hào)5,666,840揭示了一種 設(shè)備，其在管被液壓成形時(shí)穿過(guò)管進(jìn)行穿孔形成一對(duì)對(duì)準(zhǔn)孔。使用了模 具，并且形成了通過(guò)模具排出的兩個(gè)沖料。
美國(guó)專利號(hào)6,305,201揭示了一種設(shè)備，其在液壓形成部件中形成 孔，并且形成多個(gè)完整的沖料。但是，孔切割操作是與可能的將螺紋插件 安裝在孔內(nèi)的其后操作相獨(dú)立的操作。美國(guó)專利號(hào)6，658,908揭示了一種 用于穿孔并密封液壓成形部件的打孔機(jī)。打孔操作產(chǎn)生了從結(jié)構(gòu)壁脫離的 沖料。類似的，美國(guó)專利號(hào)6,672,120揭示了一種模具內(nèi)液壓成形設(shè)備， 其被構(gòu)造成從液壓成形部件切割出沖料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)目的在于提供一種螺紋插件，其用于在工件中 穿孔。
本發(fā)明的實(shí)施例的另一目的在于提供一種螺紋插件，其用于在工件中 穿孔，并用于產(chǎn)生完整且仍然連接至工件的沖料。
本發(fā)明的實(shí)施例的另一目的在于提供一種螺紋插件，其被構(gòu)造成無(wú)需 使用背襯模具就可在工件中穿孔。
簡(jiǎn)言之，根據(jù)上述目的中的至少一者，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種螺 紋插件，在其外表面上具有切割邊緣。該切割邊緣被構(gòu)造成在留下仍然連 接至工件結(jié)構(gòu)的、完整的沖料的情況下在工件中穿孔。該切割邊緣被構(gòu)造 成使得無(wú)需使用背襯模具就可在工件中形成孔。螺紋插件包括內(nèi)螺紋部和 可變形側(cè)壁，可變形側(cè)壁被構(gòu)造成在安裝螺紋插件時(shí)發(fā)生變形。更具體而 言，可變形側(cè)壁具有充分的柔性以在安裝工具的作用下塑性變形，由此形 成抵靠工件并抵靠沖料的盲側(cè)凸緣(blind-sidebulb)。
螺紋插件被構(gòu)造成使得安裝工具可旋擰入螺紋插件，螺紋插件(10) 穿透工件(24)，從而在沖料保持完整的情況下形成孔。然后，對(duì)安裝工 具進(jìn)行致動(dòng)以使螺紋插件的可變形側(cè)壁發(fā)生塑性變形并形成抵靠工件并抵 靠沖料的盲側(cè)凸緣。


結(jié)合附圖，通過(guò)參考以下描述，將最佳地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及 操作的方式，以及本發(fā)明的其他目的及優(yōu)點(diǎn)，類似的附圖標(biāo)記表示類似的 元件，在附圖中-
圖1是在已經(jīng)安裝了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的螺紋插件之后工件的盲側(cè) 的立體圖2-5是示出安裝圖1的螺紋插件的一系列局部剖視圖6a-6g是示出安裝圖1-5的螺紋插件的第一種方法的一系列示意
圖7a-7f是示出安裝圖1-5的螺紋插件的第二種方法的一系列示意并且
圖8a-8f是示出安裝圖1-5的螺紋插件的第三種方法的一系列示意圖。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明可能會(huì)受到這里詳細(xì)描述的在圖中示出的不同形式的實(shí)施 例的影響，但這里對(duì)其實(shí)施例的描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)本發(fā)明的原理的示例 說(shuō)明，并且并非意在將本發(fā)明限制在這里示出及描述的發(fā)明。
業(yè)界公知各種螺紋插件。但是，現(xiàn)有技術(shù)的螺紋插件被設(shè)計(jì)成必須在 安裝螺紋插件之前在工件中就要預(yù)先形成孔。本發(fā)明旨在提供一種螺紋插 件，其被構(gòu)造成使得無(wú)需使用背襯模具就可在工件中穿孔，并使得沖料保 持附裝至工件。 .
圖1-5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的螺紋插件10。螺紋插{牛10具有 設(shè)置有末端14的外表面12，末端14包括具有切割邊緣18的導(dǎo)引表面 16，以及鄰接導(dǎo)引表面16的成角度的表面20。如圖1、 4及5所示，末端 14被設(shè)置成在使仍然連接至工件結(jié)構(gòu)24的沖料26保持完整的同時(shí)在工件 24中沖出孔22。切割邊緣18被構(gòu)造使得無(wú)需使用背襯模具就可在工件24 中形成孔22。如圖5所示，螺紋插件IO還包括唇緣或臺(tái)肩部28，其被構(gòu) 造成接觸并抵靠工件的非盲可進(jìn)入的一側(cè)30。
如圖5所示，螺紋插件IO還包括內(nèi)螺紋部分32，以及被構(gòu)造成在安
7裝螺紋插件10時(shí)變形的可變形側(cè)壁34。更具體而言，可變形側(cè)壁34具有 足夠的撓性，以在安裝工具的動(dòng)作下塑性變形，而形成凸緣36，該凸緣 36抵靠工件24的盲側(cè)38并抵靠沖料26。
可通過(guò)使用常規(guī)的旋轉(zhuǎn)提拉安裝工具(spin-pull installation tool)來(lái)執(zhí) 行對(duì)螺紋插件10的安裝，其中該工具包括可旋轉(zhuǎn)并伸縮的芯軸。這種安 裝工作是業(yè)界公知的。
如圖2-5所述，螺紋插件IO被構(gòu)造成使得可以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)(即，安裝 工具)的芯軸而將其旋擰到(圖2中箭頭40所示的所述旋擰動(dòng)作)螺紋 插件10的內(nèi)螺紋部分32內(nèi)。然后，如圖3-4所示，芯軸沿軸向以不可轉(zhuǎn) 動(dòng)的方式朝向工件24前進(jìn)(圖2中箭頭42所示的所述前進(jìn)動(dòng)作)，使得 螺紋插件10穿透工件24。螺紋插件10的末端14的構(gòu)造使得當(dāng)螺紋插件 10穿過(guò)工件24時(shí)，在沖料26仍然附裝至工件24并保持完整的情況下， 形成孔22。然后，對(duì)安裝工具進(jìn)行致動(dòng)(圖5中箭頭44所示的所述致 動(dòng))以使螺紋插件IO的可變形側(cè)壁34發(fā)生塑性變形，并且形成抵靠工件 24并抵靠沖料26的盲側(cè)凸緣36。
對(duì)于安置螺紋插件IO的安裝工具的致動(dòng)，在圖l-5中示出的嫘紋插件 10具有封閉末端14。因此，使用"旋轉(zhuǎn)提拉"技術(shù)來(lái)安裝螺紋插件10。 具體而言，安裝工具使芯軸旋轉(zhuǎn)到螺紋插件10內(nèi)(即，實(shí)現(xiàn)與螺紋插件 10的內(nèi)螺紋部分32的螺紋配合)。然后，如圖3-4所示，安裝工具使芯 軸前進(jìn)(即，使芯軸朝向工件24向前移動(dòng))，使得螺紋插件10穿過(guò)工件 24。隨后，安裝工具在保持與螺紋插件10的頂表面46接觸(由圖5中的 箭頭48所表示的所述接觸)的同時(shí)使芯軸縮回(即，使芯軸以離開(kāi)工件 24的方式移動(dòng))，由此安置螺紋插件10。最后，安裝工具使芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)而 解除與螺紋插件10的螺紋配合。
雖然已經(jīng)示出并描述了具有封閉末端14的螺紋插件，但也可替代地 將螺紋插件IO設(shè)置為具有開(kāi)放末端，其中內(nèi)螺紋部分32延伸過(guò)螺紋插件 的整個(gè)長(zhǎng)度。在此情況下，可使用"旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)"法代替"旋轉(zhuǎn)-提拉"法 來(lái)安裝螺紋插件。具體而言，雖然已經(jīng)將具有封閉末端14的螺紋插件描 述為通過(guò)將芯軸旋轉(zhuǎn)到螺紋插件10內(nèi)然后在芯軸上提拉以安置螺紋插件10來(lái)進(jìn)行安裝，但是如果螺紋插件10設(shè)置有開(kāi)放末端，則可僅通過(guò)繼續(xù) 旋轉(zhuǎn)芯軸來(lái)安置螺紋插件10，而無(wú)需在芯軸上提拉。對(duì)于螺紋插件，與
"旋轉(zhuǎn)-提拉"法類似，該"旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)"法也是業(yè)界公知的。
對(duì)于制造螺紋插件而言，可以冷成形螺紋插件。美國(guó)專利申請(qǐng)Na 10/415,178揭示了一種制造盲螺紋插件的方法，并通過(guò)引用將該申請(qǐng)的全 部?jī)?nèi)容包含在本說(shuō)明書(shū)中。
圖6a-6g, 7a-7f及8a-8f示出了三種不同的自動(dòng)化方法，其可用于安 裝圖1-5所示的螺紋插件10。每種方法分別包括使用具有芯軸的驅(qū)動(dòng)機(jī) (即，安裝工具)100，所述芯軸可以旋轉(zhuǎn)并伸縮。上述安裝工具是業(yè)界 公知的。每種方法還包括使用供給機(jī)構(gòu)102和往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)104，供給機(jī) 構(gòu)102用于自動(dòng)供給螺紋插件用于自動(dòng)安裝，往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)104用于使螺 紋插件一個(gè)接一個(gè)地往復(fù)移動(dòng)到位，以通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)IOO進(jìn)行安裝。
圖6a-6g示出了在利用液壓作為背襯的液壓成形模具中安裝的螺紋插 件10。圖6a示出了設(shè)置在其粗加工狀態(tài)的管106。如圖6b所示，管106 被裝載在模具108中，驅(qū)動(dòng)機(jī)100縮回，并且螺紋插件10被移動(dòng)到位。如 圖6c所示，管106接著在模具108中加壓，由此使管106具有模具108的 形狀。驅(qū)動(dòng)機(jī)(即，驅(qū)動(dòng)機(jī)的芯軸)100與保持在管106上方的位置處的 螺紋插件10螺紋配合，并且下一螺紋插件10被供應(yīng)到往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)104 中。如圖6d所示，在管106受壓的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)IOO壓迫螺紋插件10穿 過(guò)管106，(還可參見(jiàn)圖2-4)。如上所述，插件IO的末端14被構(gòu)造成使 得在穿透操作過(guò)程中沖料26保留附裝的狀態(tài)。如圖6e所示， 一旦插件IO 處于正確位置，驅(qū)動(dòng)機(jī)100的芯軸就被提起，使得插件10留下并安置 (除非使用了 "旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)"技術(shù)，在該情況下芯軸向前旋轉(zhuǎn))(還可參見(jiàn) 圖5)。如圖6f所示， 一旦安置了插件10，芯軸就從插件10擰出并縮 回。圖6g示出了安裝了插件10、處于成品狀態(tài)的管106。
圖7a-7f示出了通過(guò)利用與使用射釘槍時(shí)相似的速度射出螺紋插件10 穿過(guò)未被支撐的管106的壁IIO來(lái)安裝的螺紋插件10。圖7a示出了設(shè)置 于其粗加工狀態(tài)的管106。如圖7b所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)100的芯軸擰入螺紋插件 10，并且螺紋插件IO被壓靠至管106。同時(shí)，優(yōu)選地使用機(jī)械或磁性力來(lái)保持工具112抵靠管106，由此有助于吸收因插件IO穿過(guò)管106而造成的 一些沖擊力。如圖7c所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)IOO然后以高速射出螺紋插件10，使 得螺紋插件IO穿過(guò)管106 (還可參見(jiàn)圖2-4)。如上所述，螺紋插件10的 末端14被構(gòu)造成使得在穿透操作過(guò)程中沖料26保留附裝的狀態(tài)。如圖7d 所示， 一旦插件10處于正確位置，驅(qū)動(dòng)機(jī)100的芯軸就被提起，使得插 件10留下并安置(除非使用了 "旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)"技術(shù)，在該情況下芯軸向前 旋轉(zhuǎn))(還可參見(jiàn)圖5)。如圖7e所示， 一旦安置了插件IO，芯軸就從插 件IO擰出并且驅(qū)動(dòng)機(jī)100縮回。圖7f示出了安裝了插件10、處于成品狀 態(tài)的管106。
圖8a-8f示出了通過(guò)利用與使用射釘槍時(shí)相似的速度射出螺紋插件10 穿過(guò)未被支撐的材料平板BO來(lái)安裝的螺紋插件10。圖8a示出了處于其 粗加工狀態(tài)的平板130。如圖8b所示，將工具IOO壓靠平板，驅(qū)動(dòng)機(jī)100 的芯軸擰入螺紋插件10，并且將插件10壓靠平板130。同時(shí)，優(yōu)選地使 用機(jī)械或磁性力來(lái)保持工具IOO抵靠平板130，由此有助于吸收因插件10 穿過(guò)平板130而造成的一些沖擊力。如圖8c所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)100然后以高速 射出插件10，使得插件IO穿過(guò)平板130 (還可參見(jiàn)圖2-4)。如上所述， 螺紋插件10的末端14被構(gòu)造成使得在穿透操作過(guò)程中沖料26保留為附裝 狀態(tài)。如圖8d所示， 一旦插件10處于正確^(立置，驅(qū)動(dòng)機(jī)100的芯軸就被 提起，使得螺紋插件10留下并安置(除非使用了 "旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)"技術(shù)，在 該情況下芯軸向前旋轉(zhuǎn))(還可參見(jiàn)圖5)。如圖8e所示， 一旦安置了插 件IO，芯軸就從插件IO擰出并且驅(qū)動(dòng)機(jī)IOO縮回。圖8f示出了安裝了插 件IO、處于成品狀態(tài)的管130。
雖然示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但可以想到本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 在不脫離本發(fā)明精神及范圍的前提下構(gòu)思本發(fā)明的各種修改方案。
權(quán)利要求
1.一種自穿孔插件(10)，用于在工件(24)中沖出孔(22)，所述自穿孔插件(10)的特征在于主體，所述主體具有外表面(12)和內(nèi)螺紋部分(32)，所述外表面(12)設(shè)置了切割邊緣(18)，所述切割邊緣(18)被構(gòu)造成在所述工件(24)中沖出所述孔(22)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述自穿孔 插件(10)具有封閉末端(14)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述切割邊 緣(18)被構(gòu)造成在留下仍然連接至所述工件(24)的、完整的沖料(26)的情況下在所述工件(24)中沖出所述孔(22)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述切割邊 緣(18)被構(gòu)造成使得無(wú)需使用背襯模具來(lái)在所述工件(24)中形成所述 孔(22)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征還在于可變形側(cè) 壁(34)，其被構(gòu)造成在將所述自穿孔插件(10)安裝到所述工件(24) 中時(shí)發(fā)生變形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述切割邊 緣(18)被構(gòu)造成在留下仍然連接至所述工件(24)的、完整的沖料(26)的情況下在所述工件(24)中沖出所述孔(22)，其中，所述可變 形側(cè)壁(34)具有足以發(fā)生塑性變形的柔性，以形成抵靠所述工件(24) 并抵靠所述沖料(26)的盲側(cè)凸緣(36)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述外表面 (12)設(shè)置了末端(14)，所述末端(14)包括具有所述切割邊緣(18)的導(dǎo)引表面(16)，以及鄰接所述導(dǎo)引表面(16)的成角度的表面 (20)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征還在于臺(tái)肩部 (28)，所述臺(tái)肩部(28)被構(gòu)造成接觸并抵靠所述工件(24)的非盲可進(jìn)入的一側(cè)(30)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述自穿孔插件(10)具有封閉末端(14)，其中所述切割邊緣(18)被構(gòu)造成在留下仍然連接至所述工件(24)的、完整的沖料(26)的情況下在所述工件(24)中沖出所述孔(22)，其中所述切割邊緣(18)被構(gòu)造成使得無(wú)需使用背襯模具來(lái)在所述工件(24)中形成所述孔(22)，還包括可變形側(cè)壁(340)，其被構(gòu)造成在將所述自穿孔插件(10)安裝到所述工件(24)中時(shí)發(fā)生變形，其中所述可變形側(cè)壁(34)足以發(fā)生塑性變形的柔性，以形成抵靠所述工件(24)并抵靠所述沖料(26)的盲側(cè)凸緣(36)，其中所述外表面(12)設(shè)置了所述封閉末端(14)，所述封閉末端(14)包括具有所述切割邊緣(18)的導(dǎo)引表面(16)，以及鄰接所述導(dǎo)引表面(16)的成角度的表面(20)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自穿孔插件(10)，其特征還在于臺(tái)肩部(28)，所述臺(tái)肩部(28)被構(gòu)造成接觸并抵靠所述工件(24)的非盲可進(jìn)入的一側(cè)(30)。
11. —種用于將自穿孔插件(10)安裝到工件(24)中的方法，所述方法的特征在于提供所述自穿孔插件(10)，所述自穿孔插件(10)包括主體，所述主體具有外表面(12)和內(nèi)螺紋部分(32)，所述外表面(12)設(shè)置了切割邊緣(18);使用所述自穿孔插件(10)來(lái)在所述工件(24)中沖出孔(22);并且安置所述自穿孔插件(10)，使得所述自穿孔插件(10)安裝在所述工件(24)中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于使用所述自穿孔插件(10)來(lái)在所述工件(24)中沖出所述孔(22)的步驟包括留下仍然連接至所述工件(24)的、完整的沖料(26)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于安置所述自穿孔插件(10)的步驟包括使所述自穿孔插件(10)的可變形側(cè)壁(34)發(fā)生變形。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于使用所述自穿孔插件(10)來(lái)在所述工件(24)中沖出所述孔(22)的步驟包括留下仍然連接至所述工件(24)的、完整的沖料(26)，其中安置所述自穿孔插件(10)的步驟包括使所述自穿孔插件(10)的可變形側(cè)壁(34)發(fā)生變形，使得形成抵靠所述工件(24)并抵靠所述沖料(26)的盲側(cè)凸緣(36)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征還在于使用驅(qū)動(dòng)機(jī)(100)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述自穿孔插件(10)進(jìn)入所述工件(24)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征還在于使用供給機(jī)構(gòu)(102)來(lái)將所述自穿孔插件(10)供給至往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)(104)，并且使用所述往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)(104)來(lái)使所述自穿孔插件(10)移動(dòng)至所述驅(qū)動(dòng)機(jī)(100)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征還在于所述工件(24)包括管(106)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征還在于所述工件(24)包括處于模具(108)中的受壓的管(106)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征還在于所述工件(24)包括平板(130)。
全文摘要
一種螺紋插件(10)在其外表面(12)上具有切割邊緣(18)。切割邊緣(18)被構(gòu)造成在留下仍然連接至工件(24)的、完整的沖料(26)的情況下在工件(24)中沖出孔(22)。切割邊緣(18)被構(gòu)造成使得無(wú)需使用背襯模具就可在工件(24)中形成孔(22)。螺紋插件(10)包括內(nèi)螺紋部分(32)和可變形側(cè)壁(34)，可變形側(cè)壁被構(gòu)造成在安裝螺紋插件(10)時(shí)發(fā)生變形，以形成抵靠工件(24)并抵靠沖料(26)的盲側(cè)凸緣(36)。螺紋插件(10)被構(gòu)造成使得安裝工具(100)可旋擰入螺紋插件(10)，然后可利用安裝工具使螺紋插件(10)穿過(guò)工件(24)。然后，對(duì)安裝工具進(jìn)行致動(dòng)以使螺紋插件(10)的可變形側(cè)壁(34)發(fā)生塑性變形并形成盲側(cè)凸緣(36)。
文檔編號(hào)F16B13/04GK101495765SQ200780027736
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者保羅·珀迪, 維克托·蘭尼 申請(qǐng)人:阿久曼特知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司