一种适应门盖变形连接的托板球形螺母组件的制作方法

1.本实用新型涉及一种适应门盖变形连接的托板球形螺母组件，属于航空紧固件技术领域。


背景技术：

2.大型航天设备结构件连接通常使用螺钉螺母类紧固件连接，如航天器设备的门盖等需要重复的打开和关闭，则需要安装重复锁紧类装置进行连接。
3.而大型航天设备在地面装配出厂后，经历转移、调试、发射、在轨运行各阶段，特别是在外太空环境中运行一段时间后，门盖(薄壁结构)及其连接会发生一定的变形和位移。
4.当航天设备需要进行在轨维修作业时，传统紧固件连接形式会因力学环境、空间环境，特别是冷热交变，所引起的设备结构部分安装孔错位、蜂窝板结构翘曲变形等，造成紧固件无法正常拆卸与安装，导致航天设备在轨维修作业不能顺利进行甚至是因此导致的设备损坏。
5.也就是说面对处于外太空环境的紧固件，由于螺钉组件安装位置如门盖发生变形和位移时，导致与螺钉连接的螺母无法很好的配合螺钉实现门盖的重复打开和闭合；或者说在螺母组件的位置如安装门盖的舱体发生变形或位移时，由于螺母的位置发生变化，同样存在无法与螺钉的连接或脱开实现门盖的重复打开及闭合的目的。


技术实现要素：

6.本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种适应门盖变形连接的托板球形螺母组件。
7.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种适应门盖变形连接的托板球形螺母组件，包括托板、螺母垫片、螺母限位壳及设于螺母垫片与螺母限位壳之间的托板球形螺母，所述托板及螺母垫片上分别设有通孔，所述托板球形螺母内设有螺纹孔，所述螺母垫片的两端分别设有耳片，所述托板上设有供所述的耳片活动的限位孔，所述螺母限位壳与所述螺母垫片连接，所述螺母限位壳上设有防转孔，所述托板球形螺母的一端设有球面结构，另一端为与所述防转孔配合的防转端，所述螺母垫片上设有与所述球面结构相适配的球面凹槽，所述防转端与所述防转孔之间设有活动间隙。
8.本实用新型的有益效果是：通过活动间隙托板球形螺母可在防转孔内活动，防转孔仅是对托板球形螺母的转动进行限位避免其转动，在托板球形螺母后续与螺钉配合时，能使得螺钉顺利与托板球形螺母螺纹连接，螺母垫片通过其耳片可在托板的限位孔内活动，托板球形螺母的球面结构与螺母垫片上的球面凹槽配合，使得托板球形螺母可以在螺母垫片的球形凹槽上活动，托板球形螺母在可以上、下、前、后、左或右发生位移，托板球形螺母不会受作业环境及部件变形的影响，都会在螺母垫片的带动下对托板球形螺母进行容差导正，使得托板球形螺母限位在螺母垫片与螺母限位壳之间的活动空腔内顺利的实现托板球形螺母与螺钉的连接。本实用新型托板球形螺母活动设置在螺母限位壳与螺母垫片形
成的活动空腔内，减少甚至是避免了作业环境及对外安装部件发生变形对托板球形螺母位置的影响，结构简单，安装方便，能自适应的与螺钉的配合连接及拆装，实现重复锁紧，可广泛适用于航天设备。
9.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
10.进一步的，所述托板采用分体式结构，所述托板包括相互对接的第一托板及第二托板，所述限位孔包括第一限位孔及第二限位孔，所述第一限位孔设置在所述第一托板上，所述第二限位孔设置在所述第二托板上。
11.采用上述进一步方案的有益效果是，托板采用分体式结构，目的更便于螺母垫片上的耳片与托板的限位孔的安装配合，同时减少限位孔的轴向方向的尺寸，减少甚至避免螺母垫片在轴向方向的动作，为托板球形螺母与与其配合的螺钉的快速的锁紧及脱离做准备。
12.进一步的，所述耳片可径向活动的对应设置在所述第一限位孔及第二限位孔内。
13.采用上述进一步方案的有益效果是，通过限位孔可以限制螺母垫片轴向位移量，允许耳片径向活动在限位孔内，甚至是控制螺母垫片无轴向位移量，螺母垫片有径向位移量无轴向位移量，可以限定螺母限位壳、螺母垫片轴向无角度容差，从而有效控制托板球形螺母轴向角度容差，满足使用条件的要求，如果增加轴向位移量，耳片在扳拧力和螺母垫片位移极限的情况下可能会从托板中脱出，造成托板球形螺母、螺母限位壳及螺母垫片位置失效。
14.进一步的，所述第一托板与第二托板的对接面侧设有对正卡合机构。
15.采用上述进一步方案的有益效果是，对正卡合机构目的是为了进一步确保第一托板与第二托板对接时准确性及快捷性，同时还能满足后续托板对接稳定性的要求。
16.进一步的，所述对正卡合机构包括至少一个凸起及与对应与所述凸起配合的卡槽，所述凸起设置在所述第一托板上或第二托板上，所述卡槽设置在所述第二托板或第一托板上。
17.采用上述进一步方案的有益效果是，一托板的凸起对应插装到另一个托板的凹槽内，配合操作方便快捷，对接位置准确，对接后稳定性高，第一托板与第二托板之间的对接配合不仅装配方便快捷，而且保证托板对接的准确性及稳定性。
18.进一步的，所述托板球形螺母的螺纹孔的入口处设有锥形孔结构，所述通孔的孔径等于或大于所述锥形孔结构的孔径。
19.采用上述进一步方案的有益效果是，托板球形螺母进可在螺母垫片的球面凹槽上活动，也就是说在锁紧前托板球形螺母在轴向及径向有一定容差，托板球形螺母上的设计锥形孔结构，使得螺钉能更快速、更容易找到与其配合的托板球形螺母的内螺纹从而顺利的螺纹连接。
20.进一步的，所述第一托板、第二托板均包括板体及设于板体外侧的限位立板，所述第一限位孔、第二限位孔均设置在对应的所述限位立板上，或者所述第一限位孔及第二限位孔均设置在所述板体与限位立板之间。
21.采用上述进一步方案的有益效果是，限位孔可以设在限位立板上，也可以是设置在限位立板与板体的连接位置处，将螺母垫片的一侧的耳片插入到第一限位孔内，另一侧的耳片可插入到第二限位孔内，第二托板与第一托板对接，第一托板与第二托板对接定位
后，便可以满足对螺母垫片径向方向上的活动，同时在轴向上有一定的限位作用，避免螺母垫片轴向方向过渡动作影响后续螺钉与托板球形螺母的安装及脱离效率。
22.进一步的，所述板体与所述限位立板为一体结构。
23.采用上述进一步方案的有益效果是，限位立板与板体为一体结构，如限位立板可以是由托板弯折形成，一体结构的托板不仅支撑强度大，而且减少了其它连接部件，不仅重量轻，而且安装更加方便。
24.进一步的，所述托板上设有对外安装孔，所述托板通过所述对外安装孔设置在螺母安装件上。
25.采用上述进一步方案的有益效果是，托板上还设有对外安装孔，用于该螺母组件的对外安装,通过紧固件穿过对外安装孔可将托板安装在螺母安装件上，然后再通过螺母安装件将该螺母组件安装在需要的位置，如口盖上或口盖框上，以便于后续航天器上口盖的开合使用。
26.进一步的，所述螺母安装件在与紧固件连接侧上设有限位块a。
27.采用上述进一步方案的有益效果是，限位块a可对后续螺钉与螺母组件的螺纹连接配合位置进行限位，此外，所述限位块上还可设有摩擦涂层或高摩擦涂层，在振动时能起到抑制螺母组件与螺钉组件配合面的相滑动。
附图说明
28.图1为本实用新型螺母组件的主视结构示意图；
29.图2为图1中沿a-a方向的剖视结构示意图；
30.图3为本实用新型螺母组件的后视结构示意图；
31.图4为本实用新型螺母组件的角度一的立体结构示意图；
32.图5为本实用新型螺母组件的角度二的立体结构示意图；
33.图6为本实用新型螺母组件的角度一的分体结构示意图；
34.图7为本实用新型螺母组件的角度二的分体结构示意图；
35.图8为本实用新型重复锁紧装置的主视结构示意图；
36.图9为图8中沿b-b方向的剖视结构示意图；
37.图10为本实用新型重复锁紧装置的俯视结构示意图；
38.图11为图10中沿c-c方向的剖视结构示意图；
39.图12为本实用新型螺钉组件的分体结构示意图；
40.图13为本实用新型重复锁紧装置的角度一的结构示意图；
41.图14为本实用新型重复锁紧装置的角度二的结构示意图；
42.图中，1、托板球形螺母；101、球面结构；102、防转端；103、螺纹孔；104、锥形孔结构；2、螺母限位壳；201、防转孔；3、螺母垫片；301、球面凹槽；302、耳片；4、第一托板；401、第一限位孔；5、第二托板；501、第二限位孔；6、螺母安装件；7、螺钉；701、法兰限位部；702、内连接段；703、圆锥结构；704、外扳拧段；705、扳拧结构；8、螺钉限位壳；801、螺钉限位孔；9、弹簧；10、防脱出垫片；11、螺钉安装件；12、限位块b；13、限位块a。
具体实施方式
43.以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
44.如图1-图7所示，一种适应门盖变形连接的托板球形螺母组件，包括托板、螺母垫片3、螺母限位壳2及设于螺母垫片3与螺母限位壳2之间的托板球形螺母1，所述托板及螺母垫片3上分别设有通孔，所述托板球形螺母1内设有螺纹孔103，所述螺母垫片3的两端分别设有耳片302，所述托板上设有供所述的耳片302活动的限位孔，所述螺母限位壳2与所述螺母垫片3连接，所述螺母限位壳2上设有防转孔201，所述托板球形螺母1的一端设有球面结构101，另一端为与所述防转孔201配合的防转端102，所述螺母垫片3上设有与所述球面结构101相适配的球面凹槽301，所述防转端102与所述防转孔201之间设有活动间隙。
45.所述托板采用分体式结构，所述托板包括相互对接的第一托板4及第二托板5，所述限位孔包括第一限位孔401及第二限位孔501，所述第一限位孔401设置在所述第一托板4上，所述第二限位孔501设置在所述第二托板5上。托板采用分体式结构，目的更便于螺母垫片3上的耳片302与托板的限位孔的安装配合，同时减少限位孔的轴向方向的尺寸，减少甚至避免螺母垫片3在轴向方向的动作，为托板球形螺母1与与其配合的螺钉7的快速的锁紧及脱离做准备。
46.所述耳片302可径向活动的对应设置在所述第一限位孔401及第二限位孔501内。通过限位孔可以限制螺母垫片轴向位移量，允许耳片径向活动在限位孔内，甚至是控制螺母垫片无轴向位移量，螺母垫片有径向位移量无轴向位移量，可以限定螺母限位壳、螺母垫片轴向无角度容差，从而有效控制托板球形螺母轴向角度容差，满足使用条件的要求，如果增加轴向位移量，耳片在扳拧力和螺母垫片位移极限的情况下可能会从托板中脱出，造成托板球形螺母、螺母限位壳及螺母垫片位置失效。
47.所述第一托板4与第二托板5的对接面侧设有对正卡合机构。对正卡合机构目的是为了进一步确保第一托板4与第二托板5对接时准确性及快捷性，同时还能满足后续托板对接稳定性的要求。
48.所述对正卡合机构包括至少一个凸起及与对应与所述凸起配合的卡槽，所述凸起设置在所述第一托板4上或第二托板5上，所述卡槽设置在所述第二托板5或第一托板4上。一托板的凸起对应插装到另一个托板的凹槽内，配合操作方便快捷，对接位置准确，对接后稳定性高，第一托板4与第二托板5之间的对接配合不仅装配方便快捷，而且保证托板对接的准确性及稳定性。
49.所述托板球形螺母1的螺纹孔103的入口处设有锥形孔结构104，所述通孔的孔径等于或大于所述锥形孔结构104的孔径。托板球形螺母1进可在螺母垫片3的球面凹槽301上活动，也就是说在锁紧前托板球形螺母1在轴向及径向有一定容差，托板球形螺母1的球面结构侧上设计锥形孔结构104，使得螺钉7能更快速、更容易找到与其配合的托板球形螺母1的内螺纹从而顺利的螺纹连接。
50.所述第一托板4、第二托板5均包括板体及设于板体外侧的限位立板，所述第一限位孔401、第二限位孔501均设置在对应的所述限位立板上，或者所述第一限位孔401及第二限位孔501均设置在所述板体与限位立板之间。限位孔可以设在限位立板上，也可以是设置在限位立板与板体的连接位置处，将螺母垫片3的一侧的耳片302插入到第一限位孔401内，
另一侧的耳片302可插入到第二限位孔501内，第二托板5与第一托板4对接，第一托板4与第二托板5对接定位后，便可以满足对螺母垫片3径向方向上的活动，同时在轴向上有一定的限位作用，避免螺母垫片3轴向方向过渡动作影响后续螺钉7与托板球形螺母1的安装及脱离效率。
51.所述板体与所述限位立板为一体结构。限位立板与板体为一体结构，如限位立板可以是由托板弯折形成，一体结构的托板不仅支撑强度大，而且减少了其它连接部件，不仅重量轻，而且安装更加方便。
52.所述托板上设有对外安装孔，所述托板通过所述对外安装孔设置在螺母安装件6上。托板上还设有对外安装孔，用于该螺母组件的对外安装,通过紧固件穿过对外安装孔可将托板安装在螺母安装件6上，然后再通过螺母安装件6将该螺母组件安装在需要的位置，如口盖上或口盖框上，以便于后续航天器上口盖的开合使用。
53.所述螺母安装件6在与紧固件连接侧上设有限位块a13。限位块a13可对后续螺钉7与螺母组件的螺纹连接配合位置进行限位，此外，所述限位块a上还可设有摩擦涂层或高摩擦涂层，在振动时能起到抑制螺母组件与螺钉7组件配合面的相互滑动。
54.该螺母组件作为重复锁紧装置的一部分，使用时，要配合与重复锁紧装置的螺钉组件，螺母组件安装在航天器设备的舱体上，螺钉组件安装在门盖上，门盖的一侧与舱体铰链连接，另一侧上有门把手，门盖与舱体之间有多个重复锁紧装置连接，通过重复锁紧装置可以实现门盖的重复打开及关闭。
55.如图8-图14所示，一种重复锁紧装置，包括如上的螺母组件，还包括与所述螺母组件连接的螺钉组件，所述螺母组件的托板与螺母安装件6连接，所述螺钉组件包括螺钉7、螺钉限位壳8及弹簧9，所述螺钉限位壳8一端与螺钉安装件11连接，另一端上设有螺钉限位孔801，所述螺钉7上设有设于所述螺钉限位壳8内的法兰限位部701，所述弹簧9套装在上所述法兰限位部701与螺钉安装件11之间的所述螺钉7的外侧。
56.螺钉安装件11可采用门盖埋件如蜂窝板埋件；螺母安装件6可采用立板，可采用连接角盒，如l型角盒或角铁。螺钉安装件如门盖埋件安装在门盖上，螺母安装件如连接角盒的一折边安装螺母组件，另一个折边则安装在航天器设备的舱体上。
57.所述螺钉限位壳8与螺钉安装件11之间还设有防脱出垫片10。螺钉限位壳8与螺钉安装件11之间可通过防脱出垫片10保持要求的距离，此外防脱出垫片10在振动环境时能起到减震的作用。
58.所述螺钉7包括内连接段702及与内连接段702连接的外扳拧段704，所述法兰限位部701设于所述内连接段702上，所述内连接段702的自由端为圆锥结构703，所述外扳拧段704上设有扳拧结构705。螺钉7的内连接段702置于螺钉限位壳8内，其扳拧段在弹簧9作用下伸出螺钉限位壳8的外侧。螺钉7可采用内置扳拧结构705，可能会存在堵塞扳拧结构705或者是扳拧过程出现拧花的情况，在外太空中一旦出现上述情况就无法操作，还存在航天员不便于观察的情况；故采用外置式扳拧结构705，外置式扳拧结构705不仅在外太空真空环境中方便航天员目视操作，而且出现拧花问题也便于采取其它方式将螺钉7与螺母分离。在锁紧作业时，螺钉7的圆锥结构703会更容易使螺钉7导入托板球形螺母1的内螺纹孔103内，内连接段702有光杆段及螺纹段，光杆段的外径大于螺纹段的外径，使得在锁紧状态螺钉7能承受更大的径向剪切力。
59.所述扳拧结构705为外六角结构。外六角法兰式螺钉7凸出外六角结构，采用六角扳手进行扳拧，操作方便，便于实现重复锁紧装置的锁紧及分离。
60.所述螺钉限位孔801的孔径大于所述螺钉7的杆部的外径，所述法兰限位部701的外表面上设有反光识别区域。在螺钉7与螺母松开时，在弹簧9的作用下，螺钉7的法兰限位部701会到达螺钉限位壳8的顶部，法兰限位部701的顶面上反光识别区域透过螺钉限位孔801发亮形成指示亮环，提示操作人员螺钉7松开到位，无需再进行操作。
61.所述螺钉安装件11上设有第一限位块12；和/或所述螺母安装件6上设有限位块a13，所述第一限位块12、限位块a13上均设有用于螺钉7穿过的螺钉7孔。对螺钉7与托板球形螺母1配合锁紧位置进行限位及定位，还可以通过限位块调整螺钉7与螺母配合锁紧位置，此外限位块还能起到减少二者锁紧配合过程对其它部件磨损。
62.所述限位块a13和/或第一限位块12的接触面上设有摩擦涂层或高摩擦涂层。在振动过程，高摩擦涂层可以抑制二者之间的相互滑动防止窜动，同时还能起到减少对限位块的磨损。
63.重复锁紧装置在准备锁紧时，需要先按压螺钉7，使螺钉7的圆锥结构703接触到托板球形螺母1的锥形孔结构104并继续导正向下，当螺钉7的外螺纹与托板球形螺母1的内螺纹接触开始旋转扳拧螺钉7上的扳拧结构705如螺钉7上凸出的外六角结构，当第一限位块12与第二限位块13接触后扳拧停止。螺钉7与托板球形螺母1锁紧，在锁紧状态，弹簧9压缩到法兰限位部701，给螺钉7提供防松力，使锁紧更可靠。若螺钉7与托板球形螺母1的孔位之间存在偏差，则螺母垫片3会带动托板球形螺母1进行容差导正，径向容差2.5mm，轴向容差5
°
，为了满足托板球形螺母1在轴向没有移动容差，需要螺母垫片3的轴向为滑动配合，无移动容差间隙，可在径向的x方向即限位孔的长度方向上需要托板上的限位孔比螺母垫片3的耳片302大2.5mm，在径向的y方向上需要托板的y方向上单边比螺母垫片3的y方向各大2.5mm；重复锁紧装置在准备打开时，只需要扳拧螺钉7上凸出的外六角结构，使螺钉7的外螺纹与托板球形螺母1的内螺纹分离，接着在弹簧9的弹力作用下将螺钉7弹起，使螺钉7与托板球形螺母1断开连接，弹簧9作用于螺钉7的法兰限位部701使其抵在螺钉限位孔801位置，法兰限位部701透出螺钉7限位部反光识别区域部分会发亮提示螺钉7已松开到位无需继续扳拧，拆装方便省时省力。
64.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。