[实用新型]轻型螺栓紧固件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于航空航天的轻型螺栓紧固件（也称高锁螺栓）。本实用新型还涉及这种螺栓紧固件上的过渡部的加工方法及滚轧R的模具。 

背景技术  

在航空、航天领域，轻型螺栓紧固件由于其具有重量轻、强度高、疲劳性能好等特点，被大量地应用于机体结构和重要部件的连接。

西方发达国家在该领域的研究与生产起步较早。目前、主要有法国的LiSi，美国的SPS和美铝，其各家对轻型螺栓紧固件外形结构及加工工艺都有着各自的方法，并形成了一些比较成熟的专利。如美国美铝旗下的赫克国际公司，在1999年10月5日申请了名称为《轻型螺纹紧固件及滚轧模具》、专利号为99812743的专利，其螺栓紧固件的主要特点是：“螺纹毛坯具有一个大直径杆部和一个小直径杆部，小直径杆部由一个过渡部从大直径光滑连接至小直径；过渡部的锥段相对于垂直于螺栓的轴向的一条直线延伸一个倾斜角,倾斜角在25°～35°之间，在某些情况下可采用25°～55°”。该专利的优点是，轻型螺栓紧固件的收尾≤1.0P，不足之处是过渡部的锥段的倾斜角在25°～35°之间，甚至可采用25°～55°的设计保守，轻型螺栓紧固件的长度相对还长，减重相对较小。 

在国内，主要有航天精工（天津）、694厂、3117厂、3536厂、625所等紧固件生产厂家。其中、航天精工（天津）在2012年7月10号申请了名为《带沟槽收尾的高锁螺栓、其加工方法及滚轮》、专利号为201210236979的专利，其主要的特点是：“一种带沟槽收尾的高锁螺栓，包括螺帽、光杆段、螺纹段和收尾段，其特征在于：所述收尾段为一沟槽，所述沟槽的圆周面是一圆锥面，圆锥面的小端与光杆段连接，圆锥面的大端与螺纹段连接，所述沟槽与光杆段、螺纹段的连接处均为圆弧面过渡连接；收尾段的沟槽采用滚轮滚压而成”。而贵州航天精工（即3536厂）在2008年4月21日申请了名为《高锁螺栓》、专利号为200820300593的专利，其主要的特点是：“一种高锁螺栓，它螺栓头、螺杆和螺纹段构成，其特征在于：在螺纹段的端部设有内六方孔”。 

综上所述，国内、外紧固件公司主要围绕轻型螺栓过渡段的结构、过渡段的加工方法、加工模具及其尾部扳拧孔等进行了研究并申请了相关专利，但目前都面临着轻型螺栓收尾设计及其加工优化的问题（如图1）。 

目前，我国航空航天正处于蓬勃发展阶段，对轻型螺栓紧固件的需要巨大，而进口的价格昂贵，存在着英制与米制标准转化问题，且交货周期无法保证。为满足航空航天的发展和国产化的要求，迫切需要我们改进优化或设计新型的紧固件，以突破国外的技术封锁。 

发明内容

本实用新型旨在提供一种结构合理、易于安装、充分达到减重目的的轻型螺栓紧固件，该紧固件的过渡部相对较短，锥段倾斜角相对较小，过渡部结构较合理；螺栓尾部的扳拧孔扳拧力矩较大、扳拧孔相对较短，方便了安装，减小了螺栓的整体长度，从而起到减重的作用。本实用新型同时提供了轻型螺栓过渡部车-滚轧R的模具，强化了过渡部应力薄弱之处，车-滚轧R的模具结构简捷、成本低、操作简便、效率高。本实用新型还提供了与该轻型螺栓紧固件配套使用的安装工具。 

本实用新型采用的技术措施之一是：将轻型螺栓过渡部的母线，设计为呈近似正弦曲线的光滑曲线，过渡部的锥段倾斜角进行了相应的调整，具体技术方案如下： 

轻型螺栓紧固件，由螺栓头和螺杆构成，所述螺栓头可以为平头或沉头，也可以适用于任意头部形状的螺栓；所述螺杆包括一个一端始于螺栓头具有圆柱形光滑杆部的光杆段、一个位于螺杆轴向末端带有外螺纹的螺纹段、以及一个光滑过渡连接于所述光杆段与螺纹段之间的相对较短的过渡部。所述光杆段的直径大于螺纹段的直径，所述过渡部始于大直径的光杆段并呈外径逐渐减少的过渡趋势最终与小直径的螺纹段的根部连接。

所述过渡部由第一弧段、第二弧段、前锥段、第三弧段、后锥段首尾圆滑过渡连接而成，所述第一弧段具有相对较大的半径，其始于光杆段的末端并逐渐向内径向延伸至与具有较小半径的第二弧段相连接，所述第二弧段与第三弧段之间由一个内公切于两弧段之间的前锥段光滑连接，所述第三弧段的末端逐渐向外径向延伸并与后锥段相连，所述后锥段经由常规的圆角过渡连接到螺纹段的相邻端。 

所述前锥段或其延伸线与垂直于螺栓轴向的一条直线之间的夹角为前锥段倾斜角At，所述前锥段倾斜角At的角度范围为10°≤At＜25°； 

所述后锥段或其延伸线与平行于螺栓轴向的一条直线之间的夹角为后锥段倾斜角A0，所述后锥段倾斜角A0的角度范围为15°≤A0≤45°。