一种螺栓紧固件及其紧固工具的制作方法

1.本技术属于航空发动机中部件螺栓紧固设计技术领域，具体涉及一种螺栓紧固件及其紧固工具。


背景技术：

2.工程上多会使用螺栓紧固件对部件进行紧固连接，当前的螺栓紧固件主要包括螺栓、螺母，在对部件进行紧固连接时，螺栓螺杆的顶端穿过部件上开设的螺栓孔，与螺母通过螺纹配合连接，依靠螺栓头部与螺母间的夹紧力实现对部件的紧固，该种技术方案存在以下缺陷：
3.由于螺栓紧固件与部件多是以不同的材料制造，在温度、压力变化较大的情况下，螺栓紧固件、部件的材料会发生蠕变，产生应力松弛，螺母与螺栓螺杆出现连接松脱，不能够保证对部件的有效紧固，甚至出现螺母从螺栓螺杆上脱落的情况，与部件间发生分离，以至于引发严重的安全事故。
4.航空发动机中，存在大量以螺栓紧固件紧固的部件，受到航空发动机中苛刻温度、压力条件的作用，上述问题尤其突出，实际中不乏由此引发的安全事故。
5.鉴于上述技术缺陷的存在提出本技术。
6.需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

7.本技术的目的是提供一种螺栓紧固件及其紧固工具，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
8.本技术的技术方案是：
9.一方面提供一种螺栓紧固件，包括：
10.螺栓，其螺杆顶端用以穿过部件上开设的螺栓孔设置，其螺杆顶端的端面上开设有冲击卷曲孔；
11.螺母，能够螺接在螺栓螺杆的顶端，与螺栓的头部配合夹紧部件，紧固在部件上；
12.冲击卷曲孔内受到冲击时，其侧壁能够向外卷曲，压在螺母上，阻止螺母自螺栓螺杆的顶端向外松脱；
13.螺母自螺栓螺杆的顶端向外拧动时，能够推动冲击卷曲孔的侧壁向内回拢，从而能够从螺栓螺杆的顶端拧下。
14.根据本技术的至少一个实施例，上述的螺栓紧固件中，冲击卷曲孔的侧壁与螺母间存在小间隙。
15.根据本技术的至少一个实施例，上述的螺栓紧固件中，冲击卷曲孔内倒角。
16.根据本技术的至少一个实施例，上述的螺栓紧固件中，冲击卷曲孔的侧壁上具有
多个沿周向分布的条形缺口。
17.根据本技术的至少一个实施例，上述的螺栓紧固件中，s﹥m；
18.其中，
19.s为冲击卷曲孔的侧壁外侧距离螺母侧壁外侧的距离；
20.m为冲击卷曲孔的侧壁突出螺母的长度。
21.另一方面提供一种紧固工具，包括：
22.冲击头，其一端的端面具有球形凸出，以及具有环绕球形凸出的弧形曲面；弧形曲面与球形凸出外表面相切；
23.球形凸出能够冲击到冲击卷曲孔内，使弧形曲面抵接到冲击卷曲孔的侧壁内，进而推动冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲。
24.根据本技术的至少一个实施例，上述的紧固工具中，d﹥d；
25.其中，
26.d为冲击卷曲孔的内径；
27.d为球形凸出的直径。
28.根据本技术的至少一个实施例，上述的紧固工具中，p﹥h﹥q；
29.其中，
30.p为冲击卷曲孔的侧壁内侧距离螺母侧壁外侧的距离；
31.h为弧形曲面与冲击卷曲孔侧壁内最初抵接部位距离弧形曲面边缘的径向长度；
32.q为冲击卷曲孔的侧壁内侧距离螺母侧壁内侧的距离。
33.根据本技术的至少一个实施例，上述的紧固工具中，m﹥lk；
34.其中，
35.m为冲击卷曲孔的侧壁突出螺母的长度；
36.lk弧形曲面与冲击卷曲孔侧壁内最初抵接部位距离弧形曲面边缘的弧长。
37.根据本技术的至少一个实施例，上述的紧固工具中，还包括：
38.钳式扳手，其两个扭力杆的前端为平直段，其中，一个平直段上具有螺纹孔，冲击头螺接螺纹孔中，球形凸出朝向另一个平直段。
附图说明
39.图1-3是本技术实施例提供的螺栓紧固件与冲压头配合的示意图；
40.图4是本技术实施例提供的紧固工具的示意图；
41.图5是本技术实施例提供的弧形曲面抵接到所述冲击卷曲孔的侧壁内推动所述冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲的受力示意图；
42.其中：
43.1-螺栓；2-部件；3-螺母；4-冲击头；5-钳式扳手。
44.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
45.为使本技术的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案
作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本技术的部分实施例，其仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
46.此外，除非另有定义，本技术描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本技术描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本技术的限制。本技术描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本技术描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本技术描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
47.此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本技术的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本技术中的具体含义。
48.下面结合附图1至图5对本技术做进一步详细说明。
49.一方面提供一种螺栓紧固件，包括：
50.螺栓1，其螺杆顶端用以穿过部件2上开设的螺栓孔设置，其螺杆顶端的端面上开设有冲击卷曲孔；
51.螺母3，能够螺接在螺栓1螺杆的顶端，与螺栓1的头部配合夹紧部件2，紧固在部件2上；
52.冲击卷曲孔内受到冲击时，其侧壁能够向外卷曲，压在螺母3上，阻止螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外松脱；
53.螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外拧动时，能够推动冲击卷曲孔的侧壁向内回拢，从而能够从螺栓1螺杆的顶端拧下。
54.另一方面提供一种紧固工具，包括：
55.冲击头4，其一端的端面具有球形凸出，以及具有环绕球形凸出的弧形曲面；弧形曲面与球形凸出外表面相切；球形凸出可为半球性凸出；
56.钳式扳手5，其两个扭力杆的前端为平直段，其中，一个平直段上具有螺纹孔，冲击头4螺接螺纹孔中，球形凸出垂直朝向另一个平直段。
57.可利用上述实施例公开的紧固工具，以上述实施例公开的螺栓紧固件，对部件2进行紧固，其具体过程可参考如下：
58.将螺栓1螺杆顶端穿过部件2上开设的螺栓孔设置；
59.将螺母3螺接在螺栓1螺杆的顶端，与螺栓1的头部配合夹紧部件2，紧固在部件2
上；
60.以钳式扳手5上正对球形凸出的平直段抵靠在螺栓1的头部；
61.压合钳式扳手5，使球形凸出冲击到冲击卷曲孔内，弧形曲面抵接到冲击卷曲孔的侧壁内，推动冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲，压在螺母3上，阻止螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外松脱。
62.对于上述实施例公开的螺栓紧固件，领域内技术人员可以理解的是，其在紧固到部件2上后，以螺栓1螺杆顶端冲击卷曲孔向外卷曲的侧壁，压在螺母3上，阻止螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外松脱，以此能够保证在部件2上的可靠紧固，在需要拆卸时，可将螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外拧动，推动冲击卷曲孔的侧壁向内回拢，将螺母3从螺栓1螺杆的顶端拧下，与部件2进行分离，方便、快捷，冲击卷曲孔侧壁的厚度r，可以冲击卷曲孔内受到冲击时侧壁易向外发生卷曲，以及在螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外拧动时易向内回拢为准进行设计。
63.对于上述实施例公开的紧固工具，领域内技术人员可以理解的是，冲击头4螺接在钳式扳手5上的一个平直段上，在具体使用时，可通过拧动冲击头4，方便的调节冲击头4向另一个平直段方向突出的长度，以适配螺栓1及其部件2的尺寸，为了防止冲击头4在螺纹孔松动，可在其上螺接锁紧螺母，此外，为了便于对冲压头4进行拧动，可在冲压头4背向球形凸出的一端开设旋钮孔，以专用工具插入其中对冲压头4进行拧动。
64.在一些可选的实施例中，上述的螺栓紧固件中，冲击卷曲孔的侧壁与螺母3间存在小间隙，以方便冲击卷曲孔内受到冲击时，侧壁容易的发生向外卷曲，避免冲击卷曲孔向外卷曲时发生过渡弯折折断。
65.在一些可选的实施例中，上述的螺栓紧固件中，冲击卷曲孔内倒角，以降低与冲击头4上弧形曲面抵接时的局部应力，保护弧形曲面不被破坏。
66.在一些可选的实施例中，上述的螺栓紧固件中，冲击卷曲孔的侧壁上具有多个沿周向分布的条形缺口，以降低冲击卷曲孔侧壁的刚度，使冲击卷曲孔内受到冲击时，侧壁能够容易的发生向外卷曲，以及在螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外拧动时，能够容易的向内回拢。
67.在一些可选的实施例中，上述的螺栓紧固件中，s﹥m；
68.其中，
69.s为冲击卷曲孔的侧壁外侧距离螺母3侧壁外侧的距离；
70.m为冲击卷曲孔的侧壁突出螺母3的长度。
71.对于上述实施例公开的紧固工具，领域内技术人员可以理解的是，其设计s﹥m，可避免冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲后完全覆盖螺母3，阻碍对螺母3的拆卸。
72.在一些可选的实施例中，上述的紧固工具中，d﹥d；
73.其中，
74.d为冲击卷曲孔的内径；
75.d为球形凸出的直径。
76.对于上述实施例公开的紧固工具，领域内技术人员可以理解的是，其设计d﹥d，可保证球形凸出能够有效冲击到冲击卷曲孔内。
77.在一些可选的实施例中，上述的紧固工具中，p﹥h﹥q；
78.其中，
79.p为冲击卷曲孔的侧壁内侧距离螺母3侧壁外侧的距离；
80.h为弧形曲面与冲击卷曲孔侧壁内最初抵接部位距离弧形曲面边缘的径向长度；
81.q为冲击卷曲孔的侧壁内侧距离螺母3侧壁内侧的距离。
82.对于上述实施例公开的紧固工具，领域内技术人员可以理解的是，其设计p﹥h﹥q，可保证能够有效冲击冲击卷曲孔，使冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲。
83.在一些可选的实施例中，上述的紧固工具中，m﹥lk；
84.其中，
85.m为冲击卷曲孔的侧壁突出螺母3的长度；
86.lk弧形曲面与冲击卷曲孔侧壁内最初抵接部位距离弧形曲面边缘的弧长，设冲击卷曲孔末端内侧卷边曲线与螺母3端面的交点距离螺栓1末端内侧卷边曲线与冲头4后端弧面最后接触点的垂直距离为k，相应的弧面长度即为lk。
87.对于上述实施例公开的紧固工具，领域内技术人员可以理解的是，其设计m﹥lk，可在冲击冲击卷曲孔后，使冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲，能够有部分超出弧形曲面的范围，被冲压头4的端面压合在螺母3上，该部分为平直部分，可有效贴合在螺母3上，压紧在螺母3上，阻止螺母3自螺栓1螺杆的顶端向外松脱。
88.在弧形曲面抵接到冲击卷曲孔的侧壁内，推动冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲时，有：
89.f＝fcosa tsina；
90.fsina＝tcosa；
91.f＝μt；
92.其中，
93.f为弧形曲面抵接到冲击卷曲孔的侧壁内推动冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲的前向压合力；
94.f为弧形曲面抵接到冲击卷曲孔的侧壁内推动冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲的摩擦力；
95.t为弧形曲面抵接到冲击卷曲孔的侧壁内推动冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲受到的压力；
96.a为弧形曲面抵接到冲击卷曲孔的侧壁内推动冲击卷曲孔的侧壁向外卷曲的摩擦力，与冲击头4轴线的夹角；
97.整理可得：t＝fsina；
98.应有：f
σ
﹥t﹥fs；
99.其中，
100.f
σ
为冲击卷曲孔的侧壁的强度许用压力；
101.fs为冲击卷曲孔的侧壁的屈服许用压力。
102.说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
103.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改
或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。