一種防松螺母的製作方法
2024-02-08 06:43:15 1
專利名稱：一種防松螺母的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械裝備領域的緊固部件，尤其涉及一種用於與金屬板相連接的防松螺母。
背景技術：
各種機器及部件在連接裝配中離不開緊固件。緊固件可以將兩個或多個不同的部件緊密連接起來，給機械工業帶來了方便，在各個領域的應用極其廣泛，但是，它有一個不可忽視的弱點，即在劇烈震動中會自行鬆脫，致使相連接的部件解體脫落，甚至釀成重大事故。
為解決緊固件的鬆脫問題，從螺紋緊固件誕生之日起，世界上許多國家的科學家和工程師做了大量的試驗和研究，比如目前比較常用的防鬆脫方法包括:1、摩擦防松，如圖1所示，在在螺母底部和被連接件的支撐片之間放置彈簧墊圈，螺母擰緊後，靠墊圈壓平而產生的彈性反力使旋合螺紋間壓緊，從而起到了防松作用，這種防松方法結構簡單，使用方便；2、機械防松，如圖2所示，六角開槽螺母擰緊後，將開口銷穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽內，並將開口銷尾部掰開與螺母側面貼緊，這種防松方法可適用於較大衝擊、振動的高速機械中運動部件的聯接；3、永久防松，如圖3所示，將螺母擰緊之後，在螺母上表面與螺柱結合的部位，進行衝點或點焊固定，達到防松目的；4、化學防松，即在螺母和螺柱的螺紋縫隙之間或支撐面進行塗膠，達到防松目的。上述方法針對不同的應用場合，一定程度提高了防松效果，但對於例如與金屬板(如汽車車身金屬板)相連接的應用領域，上述防鬆脫方法效果不佳。雖然對於金屬板的連接，有採用把焊接螺母先與金屬板進行焊接，然後再與螺栓緊固的做法，但這仍未有效解決螺母與螺栓之間的鬆脫問題。
所以，特別對於金屬板上通過螺母與螺栓/螺柱相配合的應用場合，動態載荷情況下時，防松問題更加突出和存在解決的必要。發明內容
本發明的發明人經過實踐研究發現，在實際工況中，外載荷有振動、變化或材料高溫蠕變等因素，會造成摩擦力減少，直至螺紋中的正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯接鬆動，如經反覆作用，螺紋聯接就會松馳而失效。特別在與金屬板相接的場合(如汽車車身金屬薄板)，因金屬板的動態載荷振動更加複雜多變，在實踐中，即使是將金屬板與螺母的一端進行簡單的焊接並對螺母的另一端採用已有技術的鎖緊結構設計，也並不能有效解決防松問題。必須考慮多方因素，使得金屬板與螺母、螺栓在振動過程中始終保持螺紋的有效摩擦力，達到防松目的。
所以，為解決動態載荷情況下與金屬板連接的緊固件存在鬆脫的問題，本發明提供了一種防松螺母，是用於與金屬板相連接的防鬆動螺母，包括具有內螺紋的螺母本體，其中，所述螺母本體的頂端沿螺紋孔的周圍設有環錐形凸臺，所述環錐形凸臺沿螺紋孔軸向的長度為所述內螺紋螺距的0.8-4倍，所述螺母本體的底端沿螺紋孔的周圍設有多個凸焊臺，所述多個凸焊臺之間等距離的分布於螺紋孔的一同心圓上，所述凸焊臺至其所在的同心圓圓心的距離不小於所述環錐形凸臺的最大半徑，且不大於所述環錐形凸臺最大半徑的2倍。
與現有技術相比，本發明的防松螺母，通過對環錐形凸臺高度的特定設計(螺紋螺距的0.8-4倍)、凸焊臺的位置分布設計、以及凸焊臺與環錐形凸臺的特定位置關係設計(凸焊臺至其所在的同心圓圓心的距離不小於所述環錐形凸臺的最大半徑，且不大於所述環錐形凸臺最大半徑的2倍)的設計，在上述的綜合條件下，整體發揮協同配合作用，凸焊臺與金屬板焊接，會對環錐形凸臺形成均勻穩定受力，加上對環錐形凸臺軸向特定的0.8-4倍螺距的長度所施加的預緊力，該預緊力會使環錐形凸臺沿螺紋孔軸向擠壓，使得環錐形凸臺產生彈性微變形，可以在金屬板的動態載荷中，使得螺紋連接在承受工作載荷之前預先承受的預緊力而產生摩擦力矩作用，能有效地防止螺旋副產生相對運動，以承受橫向載荷，從而使被聯接件接合面具有足夠的緊密性。此外，本發明的發明人還發現，這種設計同時可防止作業人員在緊固螺母時，因預緊力過大，使螺栓在偶然過載的情況下產生鬆動甚至拉斷的後果。
為更進一步解決鬆脫問題，上述的螺母本體的底端還可以沿螺紋孔徑向向外延伸有凸緣，所述凸焊臺設於凸緣上。
為更進一步解決鬆脫問題，上述凸焊臺可以為山脊形，所述山脊形凸焊臺包括兩個斜面，所述兩個斜面之間的夾角為80-100度，優選為85-95度。
為更進一步解決·鬆脫問題，上述凸焊臺之間的高度差彡0.15mm。
為更進一步解決鬆脫問題，上述凸焊臺的高度可以為0.8-1.5mm，更優選為0.9-1.3mm。
為更進一步解決鬆脫問題，上述環錐形凸臺可以為內表面圍成的孔為徑向收口形，其最小內徑小於螺母本體的螺紋中徑。
為更進一步解決鬆脫問題，上述環錐形凸臺可以為側面開設有多個通槽。
為更進一步解決鬆脫問題，上述環錐形凸臺可以為內表面開設有環形凹槽，所述環形凹槽內嵌設有耐高溫軟性墊圈，所述耐高溫軟性墊圈的內徑小於所述螺母本體的螺紋中徑，所述耐高溫軟性墊圈的溫度耐受範圍為_50°C -200°C。
為更進一步解決鬆脫問題，上述螺母本體可以為等邊六角形，所述等邊六角形的外接圓的半徑小於所述凸焊臺至其所在的同心圓圓心的距離，且大於所述環錐形凸臺的最大半徑。
為更進一步解決鬆脫問題，上述凸緣可以為圓形，凸焊臺為三個。
為更進一步解決鬆脫問題，上述螺母本體可以為等邊六角形，所述凸焊臺為三個，凸焊臺等距離分布在所述等邊六角形的三個角上。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
圖1為現有技術第一種防松方式的示意圖。
圖2為現有技術第二種防松方式的示意圖。
圖3為現有技術第三種防松方式的示意圖。
圖4為本發明第一種實施方式的防松螺母示意圖。
圖5為圖5中A部分的局部放大示意圖。
圖6為本發明第二種實施方式的防松螺母示意圖。
圖7為本發明第三種實施方式的防松螺母示意圖。
圖8為本發明第四種實施方式的防松螺母示意圖。
圖9為本發明第五種實施方式的防松螺母示意圖。
圖10為本發明第一種實施方式的防松螺母的變形示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「縱向」、「徑向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
第一種實施方式: 圖4-圖5示意了本發明第一種實施方式的防松螺母。本實施方式的防松螺母可以根據其目的和大小而選擇使用多種可焊性材質，優選為含碳量<0.25 %，具有可焊性的鋼。本實施方式的螺母包括螺母本體2，螺母本體2上具有螺紋孔5，螺紋孔5具有內螺紋，螺紋孔5的孔徑尺寸範圍及螺紋規格沒有特別限定，可以為本領域常規尺寸，例如可採用M8、M10、M12或M14 (8mm、10mm、12mm或14mm)的孔徑。螺母本體2的頂端沿螺紋孔5的周圍設有環錐形凸臺1，環錐形凸臺I可與螺母本體2的材質相同，並成一體結構。
環錐形凸臺I沿螺紋孔5軸向的長度為所述內螺紋螺距的0.8-4倍。因螺紋連接在承受工作載荷之前預先受到一個預緊力，該預緊力會使環錐形凸臺I沿螺紋孔軸向擠壓，使得環錐形凸臺I產生彈性微變形，使接合面產生較大摩擦力，以承受橫向載荷。綜上，本實施方式環錐形凸臺I沿螺紋孔5軸向的長度為內螺紋螺距的0.8-4倍，更優選為1-2倍。
螺母本體2的底端沿螺紋孔5徑向延伸有凸緣3，凸緣3上設有多個凸焊臺4，凸緣3及凸焊臺4可與螺母本體2的材質相同，並成一體結構。雖然本實施方式凸焊臺4的為3個，但凸焊臺4的個數沒有特別限定，與凸焊臺4的形狀、體積及螺母的大小有關係，可以為2個、3個或4個以上。本實施方式中，三個凸焊臺4之間等距離的分布於螺紋孔5的一同心圓上，即三個凸焊臺4作為頂點構成圍繞螺紋孔5的等邊三角形邊形，該等邊三角形的外接圓與螺紋孔5構成同心圓。凸焊臺4與環錐形凸臺I之間的具體位置關係有特殊限定和要求，即凸焊臺4至其所在的同心圓圓心的距離不小於環錐形凸臺I最大半徑(如圖4所示，即環錐形凸臺端面的外圓半徑)，且不大於環錐形凸臺I最大半徑的2倍；更優選為凸焊臺4至其所在的同心圓圓心的距離不小於環錐形凸臺I最大半徑(如圖4所示，即環錐形凸臺端面的外圓半徑)的1.3倍，且不大於環錐形凸臺I最大半徑的1.7倍，在這種設計下，會體現更優的防松效果。
在上述的特定要求下，凸焊臺4與金屬板焊接，會對環錐形凸臺I形成均勻穩定受力，再加上對環錐形凸臺I軸向特定的0.8-4倍螺距的長度所承受的擠壓力，可以較好的強化結合面的摩擦力。同時本發明的發明人研究發現，這種設計同時可防止作業人員在緊固螺母時，因預緊力過大，使螺栓在偶然過載的情況下產生鬆動甚至拉斷的問題。上述對多個特徵的限定，互相配合發揮積極作用，對形成穩定牢固的結合力做出重要的貢獻。
凸緣3位於螺母本體2底端，並沿螺紋孔5向外徑向延伸，所延伸出的凸緣形狀沒有特別限定，便於布局凸焊臺4即可。其中圓形凸緣因其具有材質徑向分布均勻，凸焊臺4對其受力均等的優點，故優選延伸為圓形凸緣，圓形凸緣形狀又可以為厚度均等的圓盤形狀(如圖4-圖8所示)，也可以為厚·度沿徑向漸變的法蘭形狀(如圖10所示)，其中法蘭形狀的螺母製作工藝性更佳。凸焊臺4的形狀沒有特別要求，在滿足焊接的要求下，可以自由的選用各種形狀，如圓臺形、長條形、山脊形等。在存在凸緣3的前提下，凸焊臺4的形狀優選為山脊形，山脊形具有良好的工藝性，及良好的與金屬板的焊接性，山脊形凸焊臺包括構成山脊的兩個斜面，這兩個斜面之間的夾角a(如圖5所示)為80-100度，優選為85-95度。凸焊臺的高度設置為0.8-1.5mm，更優選為0.9-1.3mm。凸焊臺之間的高度差彡0.15mm。上述優選設計，可顯著增強凸焊臺與金屬板的焊接性能，使得焊接更佳穩固，及螺母本體2和金屬板(圖中未示出)之間的結合更佳緊密，進而提高了螺母整體的鎖緊效果。
螺母本體2形狀可以圓形或正多邊形等，本實施方式中螺母本體2的形狀為等邊六角形。等邊六角形的外接圓的半徑小於凸焊臺4至其所在的同心圓圓心的距離，且大於環錐形凸臺I的最大半徑。這是對凸焊臺4與環錐形凸臺I之間的位置關係的一種最優設計。
第二種實施方式: 如圖6所示，本實施方式的防松螺母與第一種實施方式所不同的地方在於，環錐形凸臺I內表面圍成的孔為非圓形徑向收口，如本實施方式中為橢圓形徑向收口，且該非圓形徑向收口的最小內徑(如圖6所述，即環錐形凸臺I端面的內橢圓的短軸長度)小於螺母本體2的螺紋中徑。
與第一種實施方式同樣，本實施方式包括螺母本體2，螺母本體2上具有螺紋孔5，螺紋孔5具有內螺紋，螺母本體2的頂端沿螺紋孔5的周圍設有環錐形凸臺1，環錐形凸臺I沿螺紋孔5軸向的長度為所述內螺紋螺距的0.8-4倍，螺母本體2的底端沿螺紋孔5徑向延伸有凸緣3，凸緣3上設有三個凸焊臺4，三個凸焊臺4之間等距離的分布於螺紋孔5的一同心圓上，凸焊臺4至其所在的同心圓圓心的距離不小於環錐形凸臺I最大半徑(如圖6所示，即環錐形凸臺端面的外橢圓的半長軸長度)，且不大於環錐形凸臺I最大半徑的2倍。上述特徵結合本實施方式的非圓收口設計，當螺母擰緊後，收口漲開，利用收口的回彈力使旋合螺紋間壓緊，可以更進一步的強化鎖緊效果。
第三種實施方式: 如圖7所示，本實施方式的防松螺母與第一種實施方式所不同的地方在於，在環錐形凸臺I的側面開設有多個通槽6，通槽6將環錐形凸臺I分割成多個側壁7，多個側壁7向螺紋孔方向內傾收緊，其合圍成環錐形凸臺I具有徑向收口。通槽6的尺寸要求只要滿足所分隔的多個側壁7保持足夠的彈性強度即可。
與第一種實施方式同樣，本實施方式包括螺母本體2，螺母本體2上具有螺紋孔5，螺紋孔5具有內螺紋，螺母本體2的頂端沿螺紋孔5的周圍設有環錐形凸臺1，環錐形凸臺I沿螺紋孔5軸向的長度為所述內螺紋螺距的0.8-4倍，螺母本體2的底端沿螺紋孔5徑向延伸有凸緣3，凸緣3上設有三個凸焊臺4，三個凸焊臺4之間等距離的分布於螺紋孔5的一同心圓上，凸焊臺4至其所在的同心圓圓心的距離不小於環錐形凸臺I最大半徑(如圖7所示，即多個側壁7合圍成的環錐形凸臺端面的外圓半徑)，且不大於環錐形凸臺I最大半徑的2倍。上述特徵結合本實施方式的開槽徑向收口設計，當螺母擰緊後，收口漲開，利用收口的回彈力使旋合螺紋間壓緊，可以更進一步的強化鎖緊效果。
第四種實施方式: 如圖8所示，本實施方式的防松螺母與第一種實施方式所不同的地方在於，環錐形凸臺I的內表面開設有環形凹槽8，環形凹槽8內嵌設有耐高溫軟性墊圈9，耐高溫軟性墊圈9的內徑小於螺母本體2的螺紋中徑，耐高溫軟性墊圈的溫度耐受範圍為_50°C -200°C，可選用耐高溫塑料或尼龍(例如尼龍6或尼龍66)，本實施方式採用尼龍66 (聚己二醯己二胺，工業簡稱PA66)作為耐高溫軟性墊圈9。本實施方式藉助耐高溫軟性墊圈9受壓所產生的彈性變形和彈性預緊力『擠死』螺母與螺杆之間徑向及側向的間隙。換言之，憑藉耐高溫軟性墊圈9變形後對螺牙間隙的充填和塞緊來抵制和預防螺母鬆動。軟性材料的摩擦係數遠大於金屬的摩擦係數，因此這種彈性脹緊比單純的剛性夾緊更能吸振消振解振，從而增強了自鎖的可靠性。
第五種實施方式: 如圖9所示，本實施方式的防松螺母包括等邊六角形的螺母本體2，螺母本體2上具有螺紋孔5，螺紋孔5具有內螺紋，螺母本體2的頂端沿螺紋孔5的周圍設有環錐形凸臺1，環錐形凸臺I沿螺紋孔5軸向的長度為所述內螺紋螺距的0.8-4倍，等邊六角形螺母本體2的三個角上等距離的分布有三個凸焊臺4，三個凸焊臺4位於螺紋孔5的一同心圓上，凸焊臺4至其所在的同心圓圓心的距離不小於環錐形凸臺I最大半徑(如圖9所示，即環錐形凸臺I端面的外圓半徑)，且不大於環錐形凸臺I最大半徑的2倍。與第一種實施方式相比，所不同的地方在於，本實施方式的螺母本體2上沒有設凸緣，凸焊臺4是直接等距離的分布在六角螺母本體的三個角上。凸焊臺4的形狀適應性的改為三角臺形狀。這種結構不僅設計簡單，可節約材料體積，同時也能達到較好的防松效果，滿足實用要求。
此外，在本發明的描述中，需要理解的是，凸焊臺至其所在的同心圓圓心的距離應理解為凸焊臺的臺面中心點或中線至其所在的同心圓圓心的距離，具體到山脊形凸焊臺，則為山脊頂點或山脊線至其所在的同心圓圓心的距離。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所涵蓋的範圍。
權利要求
1.一種防松螺母，是用於與金屬板相連接的防鬆動螺母，包括具有內螺紋的螺母本體，其特徵在於，所述螺母本體的頂端沿螺紋孔的周圍設有環錐形凸臺，所述環錐形凸臺沿螺紋孔軸向的長度為所述內螺紋螺距的0.8-4倍，所述螺母本體的底端沿螺紋孔的周圍設有多個凸焊臺，用於與金屬板相焊接，所述多個凸焊臺之間等距離的分布於螺紋孔的一同心圓上，所述凸焊臺至其所在的同心圓圓心的距離不小於所述環錐形凸臺的最大半徑，且不大於所述環錐形凸臺最大半徑的2倍。
2.根據權利要求1所述的防松螺母，其特徵在於，所述螺母本體的底端沿螺紋孔徑向向外延伸有凸緣，所述凸焊臺設於凸緣上。
3.根據權利要求2所述的防松螺母，其特徵在於，所述凸緣為圓形，凸焊臺為三個。
4.根據權利要求2所述的防松螺母，其特徵在於，所述凸焊臺為山脊形，所述山脊形凸焊臺包括兩個斜面，所述兩個斜面之間的夾角為80-100度，所述凸焊臺的高度為0.8-1.5mm。
5.根據權利要求4所述的防松螺母，其特徵在於，凸焊臺之間的高度差<0.15mm。
6.根據權利要求2所述的防松螺母，其特徵在於，所述螺母本體為等邊六角形，所述等邊六角形的外接圓的半徑小於所述凸焊臺至其所在的同心圓圓心的距離，且大於所述環錐形凸臺的最大半徑。
7.根據權利要求1所述的防松螺母，其特徵在於，所述螺母本體為等邊六角形，所述凸焊臺為三個，凸焊臺等距 離分布在所述等邊六角形的三個角上。
8.根據權利要求1所述的防松螺母，其特徵在於，所述環錐形凸臺內表面圍成的孔為徑向收口形，其最小內徑小於螺母本體的螺紋中徑。
9.根據權利要求8所述的防松螺母，其特徵在於，所述環錐形凸臺的側面開設有多個通槽。
10.根據權利要求1所述的防松螺母，其特徵在於，所述環錐形凸臺的內表面開設有環形凹槽，所述環形凹槽內嵌設有耐高溫軟性墊圈，所述耐高溫軟性墊圈的內徑小於所述螺母本體的螺紋中徑，所述耐高溫軟性墊圈的溫度耐受範圍為-50°C -200°c。
全文摘要
本發明公開了一種防松螺母，是用於與金屬板相連接的防鬆動螺母，包括具有內螺紋的螺母本體，其中，所述螺母本體的頂端沿螺紋孔的周圍設有環錐形凸臺，所述環錐形凸臺沿螺紋孔軸向的長度為所述內螺紋螺距的0.8-4倍，所述螺母本體的底端沿螺紋孔的周圍設有多個凸焊臺，用於與金屬板相焊接，所述多個凸焊臺之間等距離的分布於螺紋孔的一同心圓上，所述凸焊臺至其所在的同心圓圓心的距離不小於所述環錐形凸臺的最大半徑，且不大於所述環錐形凸臺最大半徑的2倍。本發明的防松螺母使得金屬板與螺母、螺栓在振動過程中始終保持螺紋的有效摩擦力，達到防松目的。
文檔編號F16B39/282GK103216512SQ20121001427
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者趙喆 申請人:廣州汽車集團股份有限公司