鉚接工具附件及鉚接工具的製作方法

2023-10-09 17:56:29 1

本發明屬於機械技術領域，涉及鉚接工具，尤其是涉及一種鉚接工具附件及鉚接工具。

背景技術：

拉鉚螺母是常用鉚接緊固件，被廣泛應用於有鉚接緊固需求的航空航天、軍工、汽車、船舶、建築、安裝、生產製造等等行業，民用用途亦非常廣泛，相關行業和國內外民用市場對各類拉鉚螺母工具等產品的年需求量巨大。拉鉚螺母工具等產品的主要發展方向是性價比、精密、便利、高效、省力等。

為改善手動型拉鉚螺母工具費力、笨重、效率低等缺點，整體型氣動鉚接工具獲得發展和普及。氣動鉚接工具主要是在工業市場得到普及與應用，由於壓縮氣源的限制以及價格高等原因限制了氣動鉚接工具產品的市場拓展。整體型電動鉚螺母工具由於其便攜性和電力來源的便捷性等原因，近來引起了廣泛的市場關注，但國內外市場上可選的產品不多，因為產品複雜單價高，所以主要是針對一些工業級市場。

近年，把鉚接工具變成動力工具附件，藉助與其適配的動力工具的動力輸出，從功能上實現整體型電動鉚接工具和氣動型鉚接工具的功能，由於動力工具是通用工具，比如電鑽等，所以鉚接工具附件及鉚接工具是鉚接工具行業一個有價值、有意義、有市場潛力的發展方向，成為一類新的鉚接工具產品參考專利jp3993844和專利us006018978形態出現在市場上。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述問題，提供一種結構設計合理，能適配於含動力輸出的驅動裝置，且能使鉚接緊固件拉鉚在受力前實現螺紋副轉換的鉚接工具附件。

本發明的另一目的是提供一種結構設計合理，能使鉚接緊固件在拉鉚受力前實現螺紋副轉換的鉚接工具。

為達到上述目的，本發明採用了下列技術方案：本鉚接工具附件，包括筒狀手把，在筒狀手把內穿設有與筒狀手把軸向定位且周向轉動連接的轉動件和與筒狀手把周向定位且軸向活動連接的傳動件，所述的轉動件與傳動件之間能通過螺紋結構相連，且當轉動件正轉或反轉時能帶動傳動件後退或前進，其特徵在於，所述的傳動件前端設有其前端能裝載鉚接緊固件的連接件，所述的筒狀手把前端設有導嘴組件，所述的連接件穿設於所述導嘴組件中且連接件的前端能伸出導嘴組件外，所述的傳動件與導嘴組件之間設有壓縮預緊彈簧，所述的傳動件與連接件之間設有安全閥機構，且安全閥機構能使所述螺紋結構的螺旋副轉換發生在裝載於連接件前端的鉚接緊固件與導嘴組件接觸之前。

在上述的鉚接工具附件中，所述的轉動件為螺杆，所述的傳動件為筒體，所述的螺杆前端與筒體後端能通過所述螺紋結構相連；所述的安全閥機構包括設於筒體內且能封堵在筒體中部的閥芯和設置在閥芯與連接件之間的彈簧，所述的彈簧一端作用於連接件，另一端作用於閥芯，所述的螺杆、筒體和閥芯之間形成能隨著螺杆與筒體的軸向相對位置而改變容積從而改變其內部壓力大小的閥腔，所述的閥腔內設有介質，所述的介質為氣體或流體。

作為另一種方案，在上述的鉚接工具附件中，所述的轉動件具有螺孔，所述的傳動件具有螺紋柱，所述的螺孔與螺紋柱能夠螺紋連接；所述的安全閥機構包括設於傳動件上的軸向通孔和設於軸向通孔內且能封堵在軸向通孔中部的閥芯，所述的閥芯與連接件之間設有彈簧，所述的彈簧一端作用於連接件，另一端作用於閥芯，所述的轉動件、傳動件和閥芯之間形成能隨著轉動件與傳動件的軸向相對位置而改變容積從而改變其內部壓力大小的閥腔，所述的閥腔內設有介質，所述的介質為氣體或流體。

在上述的鉚接工具附件中，所述的安全閥機構為壓力可調式安全閥機構或固定壓力式安全閥機構，且當安全閥機構為壓力可調式安全閥機構時在安全閥機構上設有能調整彈簧的壓縮度的調整結構和/或所述的安全閥機構上設有能更換不同規格的彈簧的彈簧更換結構。

在上述的鉚接工具附件中，所述的調整結構包括設於筒體或軸向通孔內且靠近連接件一端的調節螺絲，所述的彈簧一端作用於調節螺絲，另一端作用於閥芯。

在上述的鉚接工具附件中，所述的連接件後端與傳動件可拆卸式固連，所述的連接件前端穿設於所述的導嘴組件中且可伸出所述導嘴組件外。

在上述的鉚接工具附件中，所述的導嘴組件包括前外套管和可拆卸式固連在前外套管前端的筒狀導嘴，所述的連接件前端穿設於所述的筒狀導嘴中，所述的前外套管後端通過鎖緊連接結構與筒狀手把前端相連。

在上述的鉚接工具附件中，所述的鎖緊連接結構包括設於筒狀手把前端和前外套管後端之間的螺紋連接結構，在前外套管上螺接有鎖緊套且鎖緊套抵靠於筒狀手把前端端面；所述的壓縮預緊彈簧的一端作用於前外套管，另一端作用於傳動件。

在上述的鉚接工具附件中，所述的安全閥機構為單向安全閥機構，且當閥腔內壓力大於彈簧預緊力時能推開閥芯從而實現洩壓；或者所述的安全閥機構為雙向安全閥機構，在安全閥機構上設有當閥腔內壓力小於設定值時能提升閥腔內壓力的低壓過載保護安全閥，且當閥腔內壓力大於彈簧預緊力時能推開閥芯從而實現洩壓。

在上述的鉚接工具附件中，所述的筒狀手把後端設有環形槽，所述的環形槽內套設有彈性圈，所述的筒狀手把後端端面設有至少一個避讓觀察缺口。

採用上述的鉚接工具附件的鉚接工具，其特徵在於，包括驅動裝置，所述的鉚接工具附件能與驅動裝置相連，且驅動裝置的動力輸出軸與所述的轉動件相連，所述的驅動裝置為電動驅動裝置或手動驅動裝置。

本鉚接工具附件及鉚接工具的優點在於：結構設計合理，能適配於含動力輸出的驅動裝置，且能使鉚接緊固件拉鉚在受力前實現螺紋副轉換。此外，還能夠根據需要方便地調整彈簧的預緊力大小，以提高使用的靈活性。

附圖說明

圖1是本發明提供的結構示意圖。

圖2是本發明提供的拉鉚階段狀態結構示意圖。

圖3是本發明提供的拉鉚完成階段狀態結構示意圖。

圖4是本發明提供的螺旋副轉換過程圖。

圖5是本發明提供的另一種實施方案的安全閥機構的結構示意圖。

圖6是本發明提供的雙向安全閥部分結構示意圖。

圖7a是無內置安全閥結構拉鉚工具附件在拉鉚行程中螺旋副預緊力和螺旋副轉換位置分析圖。

圖7b是本發明在拉鉚行程中螺旋副預緊力和螺旋副轉換位置分析圖。

圖中，筒狀手把1、環形槽11、彈性圈12、避讓觀察缺口13、鉚接緊固件100、轉動件2、傳動件3、軸向通孔31、螺紋結構4、連接件5、連接部51、裝載螺杆52、導嘴組件6、前外套管61、筒狀導嘴62、壓縮預緊彈簧7、安全閥機構8、閥芯81、彈簧82、閥腔83、調節螺絲84、低壓過載保護安全閥85、鎖緊套9。

具體實施方式

如圖1-3所示，本鉚接工具附件包括筒狀手把1，在筒狀手把1內穿設有與筒狀手把1軸向定位且周向轉動連接的轉動件2和與筒狀手把1周向定位且軸向活動連接的傳動件3，所述的轉動件2與傳動件3之間能通過螺紋結構4相連，且當轉動件2正轉或反轉時能帶動傳動件3後退或前進。傳動件3前端設有其前端能裝載鉚接緊固件100的連接件5，所述的筒狀手把1前端設有導嘴組件6，所述的連接件5穿設於所述導嘴組件6中且連接件5的前端能伸出導嘴組件6外，所述的傳動件3與導嘴組件6之間設有壓縮預緊彈簧7，所述的傳動件3與連接件5之間設有安全閥機構8，且安全閥機構8能使所述螺紋結構4的螺旋副轉換發生在裝載於連接件5前端的鉚接緊固件100與導嘴組件6接觸之前。如圖4所示即為本發明螺旋副轉換過程示意圖，左邊為第一螺旋副接觸時的示意圖，中間為螺旋副轉換過程中的示意圖，右邊為第二螺旋副接觸時的示意圖。

轉動件2為螺杆，所述的傳動件3為筒體，所述的螺杆前端與筒體後端能通過所述螺紋結構4相連；所述的安全閥機構8包括設於筒體內且能封堵在筒體中部的閥芯81和設置在閥芯81與連接件5之間的彈簧82，所述的彈簧82一端作用於連接件5，另一端作用於閥芯81，所述的螺杆、筒體和閥芯81之間形成能隨著螺杆與筒體的軸向相對位置而改變容積從而改變其內部壓力大小的閥腔83，所述的閥腔83內設有介質，所述的介質為氣體或流體。作為另一種實施方案，如圖5所示，轉動件2具有螺孔，所述的傳動件3具有螺紋柱，所述的螺孔與螺紋柱能夠螺紋連接；所述的安全閥機構8包括設於傳動件3上的軸向通孔31和設於軸向通孔31內且能封堵在軸向通孔31中部的閥芯81，所述的閥芯81與連接件5之間設有彈簧82，所述的彈簧82一端作用於連接件5，另一端作用於閥芯81，所述的轉動件2、傳動件3和閥芯81之間形成能隨著轉動件2與傳動件3的軸向相對位置而改變容積從而改變其內部壓力大小的閥腔83，所述的閥腔83內設有介質，所述的介質為氣體或流體。顯然，如果有迴路系統，閥腔83內的介質也可以是其他類型介質。

為使閥芯81能在筒體或軸向通孔31中部止擋，在筒體或軸向通孔31內形成環形臺階從而作為閥芯81對的閥座。考慮成本、散熱、剛度、閥門正確開啟、回座及其性能要求，在本發明中閥芯81可採用剛性或彈性球體、半球體或類似結構，或者其他無壓力出口結構的柱體、套管、平板上表面有不同凹凸結構特徵的平板或套管或柱體等結構，確保在外力作用下或者閥腔83內部介質壓力大於彈簧82的壓縮預緊力加載於閥芯81上的壓力時可進行自動啟閉動作即可。

安全閥機構8為壓力可調式安全閥機構或固定壓力式安全閥機構，且當安全閥機構8為壓力可調式安全閥機構時在安全閥機構8上設有能調整彈簧82的壓縮度的調整結構和/或所述的安全閥機構8上設有能更換不同規格的彈簧82的彈簧更換結構。具體地，調整結構包括設於筒體或軸向通孔31內且靠近連接件5一端的調節螺絲84，所述的彈簧82一端作用於調節螺絲84，另一端作用於閥芯81。此外，安全閥機構8為單向安全閥機構，且當閥腔83內壓力大於彈簧82預緊力時能推開閥芯81從而實現洩壓；或者所述的安全閥機構8為雙向安全閥機構，在安全閥機構8上設有當閥腔83內壓力小於設定值時能提升閥腔83內壓力的低壓過載保護安全閥85，且當閥腔83內壓力大於彈簧82預緊力時能推開閥芯81從而實現洩壓。

為便於理解不同類型安全閥機構8，以下對各種類型的安全閥機構8進行更進一步的闡述：安全閥機構8是對閥腔83內介質的工作壓力進行閥值限定的裝置，閥腔83內介質壓力主要來源於介質溫度變化、對閥腔83容積內介質進行增減或者加減壓裝置對密閉閥腔83內定量的介質進行做功使其體積/溫度發生變化等。單向彈簧預緊式安全閥機構8是安全閥的一種。單向彈簧預緊式安全閥機構是利用彈簧的力來平衡介質作用在閥芯81上的力，安全閥機構的極限允許壓力閥值由彈簧的預緊壓縮量決定。當閥腔83內的介質對閥芯81的作用力小於彈簧82對閥芯81的作用力時，閥芯81處於關閉狀態；當閥腔83內介質對閥芯81的作用力大於彈簧82對閥芯81的作用力時，彈簧82受到壓縮使閥芯81離開閥座，閥門自動開啟；當閥腔83內介質對閥芯81的作用力小於彈簧82預緊力時，彈簧82的壓力又將閥芯81推回閥座，閥門自動關閉。根據彈簧82對閥芯81的作用力方向不同，可將彈簧預壓式安全閥機構分為低壓保護安全閥或者高壓保護安全閥，由於彈簧82對閥芯81的作用力是單向的，所以可統稱此類彈簧預緊安全閥機構為單向安全閥。如果把彈簧82埋置於安全閥壓力閥腔83之外，安全閥機構的功能是高壓過載保護；把彈簧82埋置於安全閥閥腔83之內，壓力過載保護則指的是低壓過載保護。通常，安全閥閥芯在受預緊力一側與壓力出口保持通路連接。根據彈簧埋置位置不同預緊壓力式安全閥可分為低壓保護安全閥和高壓保護安全閥，但只起到單向壓力過載保護作用。根據彈簧的壓縮量是否可變可把安全閥分為壓力可調式安全閥和固定壓力式安全閥。預緊壓力式安全閥機構輕便緊湊，靈敏度也比較高，安裝位置不受限制，而且因為對振動的敏感性小，所以除了在固定裝置或管道上使用，也可用於移動式的裝置上。單向預緊壓力式安全閥單獨作為過壓(低壓或者高壓)保護的一種安全裝置在各個相關行業獲得廣泛使用。如果安全閥同時具備低壓保護和高壓保護功能，則是雙向安全閥，此時與雙向安全閥連接的閥腔內的介質的工作壓力將被限定在一定的壓力閥值範圍，介質工作壓力處於壓力閥值範圍內時閥芯關閉，介質工作壓力超出高、低閥值範圍時閥芯自動開啟，介質工作壓力回到安全閥高低閥值範圍之內時閥芯自動回座。根據雙向安全閥的結構設計，安裝時通常有方向性或其他特定要求。顯然，本發明中，安全閥機構8還可以為雙向安全閥機構，在安全閥機構8上設有當閥腔83內壓力小於設定值時能提升閥腔83內壓力的低壓過載保護安全閥85，且當閥腔83內壓力大於彈簧82預緊力時能推開閥芯81從而實現洩壓。如果把本發明單向安全閥機構更改為雙向安全閥機構，則可實現對閥腔內介質壓力的雙向(正壓力和負壓力)閥值設定。例如，如圖6所示，在閥芯81上設置低壓過載保護安全閥85。閥腔內介質的工作壓力將被限定在正壓力閥值和負壓力閥值的設定範圍之內；也可以從封閉閥腔範圍內的其他位置或其他構件如筒體側面或者螺杆前端單獨放置低壓過載保護安全閥來實現此目的；或者直接將閥芯81替換成任何適用類型的雙向安全閥，並將與此變化相關的雙向安全閥和預壓彈簧的連接方式做與此變化相適應的改變，則可將閥腔內介質的工作壓力限定在雙向安全閥的正壓力閥值和負壓力閥值設定範圍之內，因為安全閥機構在閥腔工作壓力處於閥值範圍之內時閥芯81是關閉的，所以此類情況同樣包含本發明的保護範圍之內。在此情況下，雙向安全閥的閥值範圍可能是單向可調或者雙向可調。

如圖1-3所示，更具體地說，連接件5包括與傳動件3可拆卸式固連的連接部51和設於連接部51上的裝載螺杆52，所述的裝載螺杆52穿設於所述的導嘴組件6中且裝載螺杆52的前端能伸出所述導嘴組件6外。裝載螺杆52能與鉚接緊固件100(如拉鉚螺母)相連。導嘴組件6包括前外套管61和可拆卸式固連在前外套管61前端的筒狀導嘴62，所述的連接件5前端穿設於所述的筒狀導嘴62中，所述的前外套管61後端通過鎖緊連接結構與筒狀手把1前端相連。具體地，鎖緊連接結構包括設於筒狀手把1前端和前外套管61後端之間的螺紋連接結構，在前外套管61上螺接有鎖緊套9且鎖緊套9抵靠於筒狀手把1前端端面；所述的壓縮預緊彈簧7的一端作用於前外套管61，另一端作用於傳動件3。筒狀手把1後端設有環形槽11，所述的環形槽11內套設有彈性圈12，所述的筒狀手把1後端端面設有至少一個避讓觀察缺口13。

本發明的工作過程如下：

如圖1所示，拉鉚行程開始，裝載螺杆52處於前端極限位置，裝上與裝載螺杆52前端螺紋相匹配的拉鉚螺母，此時安全閥機構8處於關閉狀態。轉動件2轉動與傳動件3之間的螺紋結構4開始進入咬合狀態，在轉動件2作用下傳動件3與轉動件2產生相向運動，閥腔83內介質被壓縮，介質壓力升高。在閥腔83內介質壓力小於最大介質壓力閥值之前，閥腔83內介質壓力隨著轉動件2與傳動件3的相對位置變化而變化，閥芯81處於常閉狀態。如果閥腔83被壓縮介質的介質壓力超過閥腔83的最大允許介質壓力閥值，被壓縮的介質對閥芯81的推力超過彈簧82預緊力，閥門啟動自動卸壓直至最大允許介質壓力閥值。轉動件2與傳動件3之間為螺紋咬合連接，轉動件2與筒狀手把1通過推力球軸承形成軸向、徑向限位連接。閥腔83內被壓縮的介質形成預緊力。同時，隨著轉動件2轉動驅動與傳動件3向後移動，壓縮預緊彈簧7的壓縮量逐漸變小。壓縮預緊彈簧7和安全閥機構8對螺旋副的作用力方向相反。

如圖2所示，轉動件2轉動使傳動件3帶動裝載螺杆52向後移動至拉鉚螺母后端面與筒狀導嘴62前端面保持一定的壓力接觸但該壓力不足以使鉚螺母產生塑性變形，這時可將工具上預緊的鉚螺母對中垂直插入工件上的預製孔後，傳動件繼續同向轉動開始加載拉鉚載荷。

如圖3所示，拉鉚螺母被拉鉚載荷施壓產生塑性變形到一定程度，拉鉚螺母緊固於工件上時拉鉚工作結束。

最後，改變動力工具的轉向使拉鉚螺杆隨動或者以手動方式將拉鉚螺杆旋出螺母，拉鉚螺母工作結束。

圖7a和圖7b分別是無內置安全閥結構拉鉚工具附件和本發明在拉鉚行程中螺旋副預緊力和螺旋副轉換位置分析對比圖。圖中，x軸代表拉鉚行程，y軸代表螺旋副上的預緊力。

圖7a無內置安全閥結構拉鉚工具附件在拉鉚行程中螺旋副預緊力和螺旋副轉換位置分析：

201-無內置安全閥結構拉鉚工具附件拉鉚行程起點；

202-無內置安全閥結構拉鉚工具附件螺母拉鉚起點位置；

203-無內置安全閥結構拉鉚工具附件螺母拉鉚完成位置；

204-無內置安全閥結構拉鉚工具附件螺旋副轉換完成位置。

無內置安全閥結構拉鉚工具附件在拉鉚行程起始點201螺旋副存在的預緊力是由預緊壓縮彈簧7施加的，以解決螺紋重入的問題，但螺旋副仍然是在退出螺旋副。在螺母拉鉚起始點位置202，動力工具開始加載載荷，但此時需要先克服退出螺旋副上的預緊力使螺旋副轉換到拉鉚螺旋副上，螺紋傳動機構才可以開始把動力工具加載的扭矩載荷轉換成對拉鉚螺母的拉鉚載荷，所以螺旋副轉換完成位置204位於螺母拉鉚起點位置202之後。位置202和位置204之間的距離為螺紋間間隙，螺牙磨損會加大螺紋間間隙。

圖7b本發明在拉鉚行程中螺旋副預緊力和螺旋副轉換位置分析：

301-本發明拉鉚行程起點；

302-本發明螺母拉鉚起點位置；

303-本發明螺母拉鉚完成位置；

304-本發明螺旋副轉換完成位置。

本發明在拉鉚行程起始點301螺旋副存在的預緊力也是由預緊壓縮彈簧7施加的，以解決螺紋重入的問題，但螺旋副也是在退出螺旋副。在螺母拉鉚起始點位置302之前，動力工具轉動對安全閥加壓，安全閥開始介入螺紋傳動機構運動，安全閥閥腔內介質的壓力對螺旋副施加軸向預緊力，但方向與預緊壓縮彈簧7施加的預緊力方向相反，但這兩個方向的預緊力合力為0時，螺旋副開始轉換，所以在本發明中螺旋副轉換完成位置304位於螺母拉鉚起點位置302之前。因為在螺母拉鉚起點位置302螺旋副已經完成從退出螺旋轉換到拉鉚螺旋副並且預緊，所以動力工具可以通過螺紋傳動機構直接對拉鉚螺母加載拉鉚載荷。

採用鉚接工具附件的鉚接工具，其特徵在於，包括驅動裝置，所述的鉚接工具附件能與驅動裝置相連，且驅動裝置的動力輸出軸與所述的轉動件相連，所述的驅動裝置為電動驅動裝置或手動驅動裝置。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。

儘管本文較多地使用了筒狀手把1、環形槽11、彈性圈12、避讓觀察缺口13、鉚接緊固件100、轉動件2、傳動件3、軸向通孔31、螺紋結構4、連接件5、連接部51、裝載螺杆52、導嘴組件6、前外套管61、筒狀導嘴62、壓縮預緊彈簧7、安全閥機構8、閥芯81、彈簧82、閥腔83、調節螺絲84、低壓過載保護安全閥85、鎖緊套9等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。