[发明专利]一种单面铆接螺栓及其铆接方法

说明书

技术领域

本发明涉及紧固件技术领域，具体涉及一种单面铆接螺栓及其铆接方法。

背景技术

目前，世界上的飞机制造大量采用新型复合材料，但因复合材料会与铝材和钢材等材质的紧固件发生接触性电化学腐蚀，各大飞机制造厂逐渐倾向于使用比强度高、耐腐蚀的钛及钛合金材质的紧固件。针对飞机不开敞部位的连接和维修，通常采用安装方便的单面铆接的抽芯铆钉。钛合金抽芯螺栓结合了钛合金材质和单面铆接的优势，还具有连接强度大、可靠性高、重量轻及操作方便等特点，发展潜力巨大，市场发展前景十分看好。

授权公告号为CN103291719A的发明专利文献公开了一种抽芯铆钉，该铆钉包括钛合金钉体、芯杆、驱动螺母、管体和环圈，其中芯杆杆径为全螺纹，其一端为T形圆柱结构，在芯杆的中部设有断颈槽，断颈槽两端的两段螺纹大径不一致，靠头部端螺纹大径大于靠尾端螺纹大径。该铆钉在安装过程中，依靠铆枪咬合驱动螺母，驱动芯杆螺旋前进，套管形成鼓包，最后芯杆在断颈槽处断裂。这种铆钉在安装后能形成“大底角”状的大直径鼓包，达到铆接预紧的效果。

上述专利文献中公开的抽芯铆钉具有以下几个缺陷：

(1)部件较多，增加了设计难度以及产品的装配难度，增加制造成本；

(2)钉体和驱动螺母均为空心全内螺纹结构，且二者螺纹尺寸不同，需用两种丝锥加工，由于钛合金具有导热性差、低弹性模量等特性，决定了钛合金零件攻丝难度较大，加工较长深度的小螺孔时，丝锥更容易卡死，断裂，加工成本和难度都极高；

(3)为保证与钉体和驱动螺母的螺纹配合，芯杆断颈槽两端螺纹大径不一致，对于螺纹滚压前的光杆径尺寸要求很高，制造难度极大。

发明内容

本发明提供了一种单面铆接螺栓，结构简洁，装配简单，在保证各项力学性能指标的前提下，大大降低了加工难度和制造成本。

一种单面铆接螺栓，包括带有限位帽的芯杆、螺纹安装在芯杆上的套管、以及套设在芯杆上且位于限位帽与套管之间的铆体；

所述铆体一端设有与限位帽相抵配合的阻挡头，另一端与套管周向定位配合；

铆接时，芯杆相对于铆体转动，套管受阻于铆接部件而形变，且形变部位与所述阻挡头抵靠铆接部件的两侧。

所述铆体的一端与套管周向定位配合，即铆体与套管之间不相对旋转，在周向上保持相对位置不变。

铆接时，保持铆体静止，旋转芯杆，套管在铆体的作用下保持周向上的静止(即套管不发生旋转)，套管与芯杆之间为螺纹配合，在芯杆旋转的过程中，套管沿芯杆的轴向逐步向铆接部件移动，在铆接部件的阻挡作用下，套管发生形变，铆接完成后，套管的形变部位与阻挡头抵靠铆接部件的两侧。

铆接完成后，铆接部件的一侧抵靠铆体的阻挡头，铆接部件的另一侧抵靠套管的形变部位，套管与芯杆螺纹配合以抵靠保持形变部位不发生回弹，保证铆接完毕后具有较高的预紧力、抗拉强度和疲劳强度。

所述铆体的阻挡头相对于铆体轴向上的其他部位具有更大的径向尺寸，铆钉上套管所在一端伸入铆接孔内，直至阻挡头与铆接部件相抵，然后保持铆体不动，旋转芯杆，进行铆接操作。

在铆接过程中以及铆接完成后，铆体的阻挡头和套管的形变部位保持夹紧铆接部件的状态。

在铆接过程中，铆体与铆接部件的相对位置不变，即铆体的阻挡头保持与铆接部件的相抵位置关系，芯杆相对铆体转动，但芯杆与铆体在铆钉轴向上没有相对运动，即芯杆和铆体在铆接过程中，在铆钉轴向上没有相对滑移。

只要能够实现芯杆旋转时，使套管沿芯杆轴向逐步靠近铆接部件，对套管与芯杆之间的螺纹规格无特殊要求。

作为优选，所述芯杆上带有断颈槽，该断颈槽一侧为安装后扭断的驱动段，另一侧为铆接段，所述限位帽位于铆接段上且邻近断颈槽，铆接段远离限位帽的一端带有与所述套管相配合的外螺纹。

所述驱动段与套管位于断颈槽的两侧，铆接过程中，通过驱动段向芯杆施加旋转的动力，断颈槽提供应力集中点，当断颈槽所受扭矩力大于设定的断颈力时，芯杆在断颈槽处断裂，驱动段脱离铆钉，铆接段起到连接铆接部件的作用。

在铆接过程中，由于芯杆和铆体没有轴向的相对运动，且铆体的阻挡头始终保持与铆接部件的抵靠关系，因此，断裂后的芯杆和铆体的相对位置完全由设计尺寸决定，通过调节芯杆和铆体的尺寸，可以保证芯杆断面和铆体相应断面平齐。

所述断颈槽需保证芯杆的齐平断裂，断颈槽的形状无特殊要求。

作为优选，所述套管朝向铆体的一端具有形变段，所述铆体朝向套管的一端设有引导形变段轴向运动的坡口结构。