一种改进型高锁螺栓的制作方法

1.本实用新型属于航空、航天设备用紧固件技术领域，具体涉及一种改进型高锁螺栓。


背景技术：

2.众所周知，高锁螺栓是利用螺栓的过盈量与孔造成的干涉配合和较高的预紧力的组合作用来提高接头疲劳强度的一种螺栓，主要应用于高精度和高可靠性要求的航空、航天领域，例如飞机夹板、飞机舱体、蒙皮等连接。
3.目前，常用的高锁螺栓结构如图1所示，一般由螺栓头、带有螺纹段的螺杆构成，该螺纹段起始于螺杆的尾部，并且在螺纹段的尾部端面沿螺杆轴心延伸开设有内六方孔，该六方孔与相应的扳拧工具的六角形锥头配合，安装时高锁螺栓的螺杆从孔的一侧插入，在另一侧旋套高锁螺母(或称“套环”)，如图2所示，扳拧工具的六角形锥头插入螺杆尾部的内六方孔中，其作用为在使用中通过对其扳拧施加扭力限位，控制高锁螺栓不能转动，扳拧工具则转动高锁螺母，直至高锁螺母达到安装效果，如图3所示。但现有高锁螺栓在生产以及使用中存在以下弊端：
4.一是在螺纹段内部加工六方孔时，若加工过程操作不当易破坏螺纹结构，容易造成螺纹变形，同时由于要在螺纹段开设六方孔，易造成螺纹部位强度低、抗疲劳性差以及承载能力差；
5.二是为了使带六角形锥头的扳拧工具能顺利插入六方孔内，两者之间必须有留有一定的配合间隙，而配合间隙易导致六角形锥头与六方孔很难实现面碰面的大面积接触。因此，在扳拧工具施加扭矩时，扭力往往集中在六方孔结构的局部接触区域，从而导致高的局部应力，高应力促使六方孔发生变形，同时导致扳拧工具在使用时“打滑”，最终影响装配质量。
6.有鉴于此，本发明人提出一种改进型高锁螺栓，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种改进型高锁螺栓，该高锁螺栓通过对现有结构进行改进，克服了传统高锁螺栓必须开设六方孔带来的各种缺陷，另外由于该高锁螺栓增设有扳拧段，且该扳拧段经专用扳拧工具施加一定力矩后能随高锁螺母的拧断部位一并掉落，因而无需在高锁螺栓的螺杆上开设六方孔，保证了螺纹部位的承载能力，因此可以采用相对更短的螺纹段，从而可以整体上降低紧固件的重量，同时制造工艺相对简单，有利于在保证产品良率的同时批量化生产。
8.本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：
9.一种改进型高锁螺栓，包括螺栓头部和与所述螺栓头部固定连接的螺栓杆体，所述螺栓杆体具有依次连接的光杆段、螺纹段以及扳拧段，所述螺纹段与扳拧段连接处设有沿周向延伸的断颈槽，所述扳拧段位于螺栓杆体尾端，所述螺纹段与相适配的高锁螺母螺
纹连接。
10.进一步地，当所述扳拧段为圆柱体结构时，所述圆柱体外壁上沿轴向对称切削若干块以形成至少两个相对平面的扁状结构，两个相对所述平面用于供专用扳拧工具夹持。
11.进一步地，所述正多棱柱体的横截面为四边形或者六边形。
12.进一步地，所述扳拧段为圆柱体结构时，所述圆柱体的直径小于高锁螺母螺纹孔的小径；
13.所述扳拧段为正多棱柱体结构时时，所述正多棱柱体外接圆的直径小于高锁螺母螺纹孔的小径。
14.进一步地，所述螺纹段的外螺纹大径小于光杆段的直径。
15.进一步地，所述断颈槽的底部设置有圆弧倒角。
16.进一步地，所述螺栓头部和螺栓杆体为一体成型结构。
17.进一步地，所述高锁螺栓采用钛合金或者不锈钢合金材质制作而成。
18.进一步地，所述螺栓头部为平头、沉头或者盘头。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.1、本实用新型提供了一种改进型高锁螺栓，该高锁螺栓在螺栓杆体的尾端增设扳拧段，该扳拧段为至少具有两个相对平面的扁状圆柱体或者正多棱柱体结构，以便使用专用扳拧工具稳定夹持该扳拧段，同时在扳拧段与螺纹段连接处设置有能够承受设计预紧力的断颈槽；使用时，通过专用扳拧工具对其施加力矩，当该力矩大于断颈槽所能够承受的最大预紧力时，扳拧段和高锁螺母的六角螺母一并拧断掉落，此时在完成装配的同时降低了紧固件的重量。相较于传统的高锁螺栓无需在螺纹段开设六方孔，因而避免了该产品在装配、加工过程中不会因操作不当造成六方孔尺寸难控制、螺纹质量较难保证、装配影响产品性能等各种缺陷，从而确保了该产品的强度和承载能力，使得该产品的装配质量得以保证，特别适用于对紧固件性能指标有严格要求的航空、航天等高端领域。
21.2、本实用新型提供一种改进型高锁螺栓，该高锁螺栓设计新颖、结构简单、易于加工制造，且能根据断颈槽结构控制该高锁螺栓承载的最大预紧力，实现预紧力精准控制，防松效果显著，同时该高锁螺栓安装时单面操作，装配效率高，具有很强的实用性，便于推广普及。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为传统高锁螺栓的结构示意图；
25.图2为高锁螺母的整体结构示意图；
26.图3为传统高锁螺栓与高锁螺母在被连接体上装配结构示意图；
27.图4为本实用新型高锁螺栓整体结构示意图；
28.图5为本实用新型高锁螺栓主视示意图；
29.图6为本实用新型高锁螺栓与高锁螺母在被连接体上装配变化过程结构示意图；其中，(a)为高锁螺母刚旋入螺纹段时结构示意图；(b)为专用扳拧工具夹持扳拧段并驱动高锁螺母逐渐向被连接体靠近时结构示意图；(c)专用扳拧工具将高锁螺母的六角螺母和高锁螺栓的扳拧段一并拧断后，完成装配后结构示意图。
30.其中：1为螺栓头部；2为螺栓杆体；21为光杆段；22为螺纹段；23为扳拧段；22-23为断颈槽；231为平面；a为高锁螺母；b为被连接体。
具体实施方式
31.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。
32.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。
33.参见图4～6所示，本实用新型提供一种改进型高锁螺栓，包括螺栓头部1和与所述螺栓头部1固定连接的螺栓杆体2，且两者为一体成型结构，并采用钛合金或者不锈钢合金材质制作而成，以保证高锁螺栓的整体强度和承载能力；该螺栓杆体2具有依次连接的光杆段21、与相适配的高锁螺母a螺纹连接的螺纹段22以及扳拧段23，螺纹段22与扳拧段23连接处设有沿周向延伸的断颈槽22-23，扳拧段23位于螺栓杆体2尾端，光杆段21与螺栓头部1直接连接。实际加工时，该高锁螺栓的规格(长度、粗细)可根据被连接体b的厚度、孔的大小以及所需要施加的预紧力等指标要求进行设定。通过以上设置，该高锁螺栓通过专门增设扳拧段23与专用扳拧工具配合，用于防止高锁螺栓在装配时转动，且当专用扳拧工具施加的力矩大于断颈槽22-23所承受的最大预紧力时，此时在完成装配的同时扳拧段23在断颈槽22-23处发生断裂，即无需在高锁螺栓的螺杆上开设六方孔，保证了螺纹部位的承载能力，因此可以采用相对更短的螺纹段，从而可以整体上降低紧固件的重量，故克服了传统高锁螺栓必须开设六方孔带来的各种缺陷。
34.本实用新型实施例高锁螺栓的螺栓头部1一般设置为平头、沉头或者盘头，其作用就是当对高锁螺栓远离螺栓头部1的另一端施加力矩时，阻挡螺栓头部1从被连接体b所开设的孔中脱离，即通过在被连接体b的两端施加相向运动从而夹紧并锁定被连接体b的相对位置，保证防松效果。与常规的凸头螺栓相比，本实用新型实施例螺栓头部1无需承担扳拧功能，因此可实现单面安装，同时在预紧控制螺栓杆体2尾端设有扳拧段23，该扳拧段23和螺纹段22通过断颈槽22-23连接过渡，当确定被连接体b所需要的预紧力时，可通过设计断颈槽22-23的规格(深度、角度等参数)来控制该预紧力，当专用扳拧工具施加的力矩大于设计断颈槽22-23所承受的最大预紧力时，在完成装配的同时扳拧段23从断颈槽22-23处断裂。
35.优选的，本实用新型实施例在断颈槽22-23的底部设置有圆弧倒角，这样扳拧段23从断颈槽22-23处断裂后，在螺纹段22的顶端自然形成圆弧倒角，仅需打磨处理断裂部分即可。
36.优选的，本实用新型实施例的螺栓头部1为与被连接体b沉孔相匹配的沉头，具体
如图4～6所示，设置沉头具有如下优点：一是沉头完全可以沉入连接体b所预设的沉孔内，保证被连接体b底面的平整；二是由于沉头一般为锥形结构，在远离螺栓头部1一侧施加作用力时，锥形结构因自定心的原理，不会导致高锁螺栓在承受作用力时发生拉弯倾斜。
37.与传统高锁螺栓相比，本实用新型高锁螺栓在螺栓杆体2的尾端增设外接扳拧段23，该扳拧段23可在螺栓杆体2上通过铣削等机加工方式制成，相较于在螺纹段22内部加工与扳拧工具六角形锥头间隙配合的六方孔，其加工工艺性更好，因而更容易保证产品的合格率，同时便于批量化生产。另外由于该高锁螺栓专门增设扳拧段23与专用扳拧工具配合，故不需要在高锁螺栓螺杆端开设六方孔，传统高锁螺栓在开设六方孔同时为了保证螺纹部位的承载能力，就需要更长的螺纹段给六方孔让出一定的位置，而本技术可采用比传统高锁螺栓更短的螺纹段23就能够确保螺纹段承载能力，加之扳拧段23最终断裂，因此可以从整体上降低紧固件的重量，特别适用于对重量要严格要求的航空、航天领域。
38.具体的，本实用新型实施例的扳拧段23为圆柱体或者正多棱柱体，当扳拧段23为正多棱柱体时，该正多棱柱体的横截面为四边形或者六边形；当扳拧段23为圆柱体时，该圆柱体外壁上沿轴向对称切削若干块，切削掉的部分为相同的弧形体，该弧形体的横截面所在的弧为劣弧，以形成至少两个相对平面231的扁状结构，以切掉形成两个相对平面231为例，其横截面类似于“腰孔”状，具体形态如图4所示，两个相对平面231用于供专用扳拧工具夹持。当扳拧段23为正多棱柱体时，该正多棱柱体的横截面为四边形或者六边形。
39.另外，由于与高锁螺栓相适配的高锁螺母a在与螺纹段22螺接时，高锁螺母a必须穿过扳拧段23，因此要求高锁螺母a的螺纹孔直径大于扳拧段23径向最大尺寸。具体的，当扳拧段23为圆柱体时，该圆柱体的直径小于高锁螺母a螺纹孔的小径；当扳拧段23为正多棱柱体时，该正多棱柱体外接圆的直径小于高锁螺母a螺纹孔的小径。
40.优选的，本实用新型螺纹段22的外螺纹大径小于光杆段21的直径，防止螺栓杆体在插入被连接体b预制的孔时碰伤螺纹段22，从而保护螺纹段22的外螺纹结构。
41.本实用新型高锁螺栓使用流程如下：
42.根据被连接体b自身的结构特征定做相应的高锁螺栓，使用时，先将该高锁螺栓的螺栓杆体2从被连接体b预制孔的底部插入，并使螺纹段22和扳拧段23伸出被连接体b的上端；然后在螺纹段22上旋入相适配的高锁螺母a，如图6(a)所示；再采用专用扳拧工具卡住扳拧段23(防止高锁螺栓转动)，同时通过该专用扳拧工具驱动高锁螺母a逐渐靠近被连接体b的上表面，并不断夹紧被连接体b，如图6(b)所示；最后当专用扳拧工具施加的力矩刚好大于设计预紧力时，高锁螺母a的六角螺母和扳拧段23先后断裂，如图6(c)所示此时高锁螺母a的底面和高锁螺栓的螺栓头部分别与被连接体b的上下位置完全紧固贴合，该高锁螺栓的预紧力达到设计预紧力，完成装配。
43.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
44.应当理解的是，本实用新型并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。