專利名稱：使用切縫螺母的螺栓結合體的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械連接件技術領域，特別涉及一種使用切縫螺母的螺栓結合體。
背景技術：
通常情況下同一部位會使用多根螺栓，如果這些螺栓不松動的話，大都不會認為螺栓在 使用過程中會有破損。另外，螺栓具有這樣的優點由于螺紋具有錐形效果(楔形效果)，故 能緊固較厚的構件，而且即便是緊固之物，也能比較容易地用簡單的工具使之松動。相反， 即便是緊固之物，在長期使用過程中螺母和螺栓也會反向旋轉，發生"松動"的現象。 一旦 發生松動，如果沒有再度緊固該部位，那么之后的反復應力會使螺栓承擔過大負荷，從而產 生螺栓被輕易地損壞這樣的問題。
特別是在可動部位或者承受外部振動的構件結合處使用的螺栓連接件中，即便當初妥善 進行了緊固，然而在經過長期反復使用后，無法避免外部應力所帶來的松動，因此在使用過 程中重新緊固是必要的。富士精密公司研制出一種螺母，在螺母內嵌入一個3/4圓的環狀物， 環狀物有彈性，能有效起到防松動的作用，但是，加工復雜成本相對增加，不能批量生產， 實用性降低。
發明內容
為了解決以上存在的問題，本發明提出一種使用切縫螺母的螺栓結合體。 本發明的技術方案是這樣實現的 一種使用切縫螺母的螺栓結合體，螺栓結合體包括螺 栓和螺母，螺栓包括螺栓頭部、圓柱部和螺紋部，螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和 完全螺紋部組成，螺紋部從螺紋根部開始螺紋被斜向除去一部分，這部分形成錐臺形的螺紋 牙除去部，由錐臺形螺紋牙除去部的最小徑處向圓柱部緩慢呈圓弧狀擴徑而形成不完全螺紋 部，螺母兩側中上部各設有一個斷面形狀為三角形或梯形的環狀切縫。
所述的螺栓與其連接件螺母的螺合位置，滿足下式時獲得良好的螺合狀態，螺紋牙除去
部與螺栓連接件螺母的螺合長度a與螺母高度H的關系為^ (0.5-0.8) H。
所述的環狀切縫是由與螺母軸線方向垂直，高度h為螺母高度H的1/8~1/2，深度L為 螺母外徑T的1/4~1/3的切縫經過施壓形成，使得切縫的上表面與下表面貼合或有一定的距 離。
通過螺母以全長的50%~80%與螺栓錐臺形螺紋牙除去部相螺合，從而在作為危險斷面 的、位于母螺紋內側端面的螺栓錐臺形部的螺紋牙根，不僅能夠切實高效地實現負荷均一化、
緩和張力及曲力的集中和不完全接觸狀態，而且，可以獲得更牢固的連接力，起到防松動的效果，增加疲勞強度。
所述的螺栓材料硬度Hb和粗螺紋螺母的材料硬度Hn的關系為Hn= (0.4~0.9) Hb，這樣 使得螺母的硬度小于螺栓的硬度，在其螺合過程中接觸面增大，連接更牢固，減小了應力集 中，承受應力能力增強，就不容易損壞，提高了疲勞強度。
所述的增大螺栓的螺栓頭部和圓柱部的過渡部分圓弧面半徑R,減小應力集中，并用沖 擊力對螺栓頭部和圓柱部的過渡部分圓弧面進行局部塑性加工，使組織更細微化，產生壓縮 殘余應力，使硬度硬化，還可以提高疲勞強度，防止螺栓破損，同時也延長了螺栓的使用壽 命。
所述的圓弧面半徑R是工業規格ISO中規定的圓弧面半徑的1. 5~3倍，這是對同一規格 的螺栓而言的。
所述的用沖擊力對螺栓頭部和圓柱部的過渡部分圓弧面進行局部塑性加工，是采用鋼球 對圓弧面進行沖擊處理，鋼球的射出速度為50~200m/s，沖擊受處理面積為150%~400%。
本發明的有益效果是螺母兩側的切縫被壓緊后，螺母兩側的螺距變小，和螺栓螺合時 更緊密，能有效防止松動，還增大了疲勞強度，另外成本低，可批量生產。
圖1為本發明的一種實施例的螺母結構示意圖2為圖1的俯視圖3為圖2的A-A剖視圖4為圖1受壓之前的結構示意圖；圖5為螺栓結構示意圖6為圖5的局部放大圖中l螺栓頭部，2螺栓圓柱部，3不完全螺紋部，4螺紋部，5螺紋牙除去部，6切
縫i， 7切縫n。
具體實施例方式
例h如圖4所示，螺母選用M16，直徑為16mn，高度H為13rran，外徑T約為27. 7 mm 在距離螺母頂端約3咖處螺母兩側各有一個環狀切縫II ，切縫II高度h為1/4H為3. 25咖， 深度L為1/4T約為6. 92 mm,用壓力壓此切縫上表面的外側，使得上表面與下表面貼合，形 成如圖1所示的結構，此時的切縫I斷面形狀為三角形(圖3)，此時螺母的螺距發生微小的 變化，螺母的螺距略小于螺栓的螺距，螺母與螺栓螺合時，連接更緊密，不容易發生松動， 規格為M16的螺栓，包括螺栓頭部1、螺栓圓柱部2和螺紋部(圖6)，螺紋部由不完全螺紋部3、螺紋牙除去部5和完全螺紋部組成，螺紋部從螺紋根部開始螺紋被斜向除去一部分， 這部分形成錐臺形的螺紋牙除去部5，由錐臺形螺紋部的最小徑處向圓柱部緩慢呈圓弧狀擴 徑而形成不完全螺紋部3。
M16的螺栓選用材料SCNM630，硬度Hb為300,螺母材料為S20C，螺母的硬度Ii為170， 使得螺栓和螺母在螺合過程中接觸面積增大，減小應力集中，還提高了疲勞強度；將螺栓圓 柱部2和螺栓頭部1連接處的圓弧面半徑R增大到1. 0 mm，并對螺栓圓柱部2與螺栓頭部1 連接處的圓弧面用直徑為1 mn的鋼球進行沖擊處理，鋼球的沖擊速度為100 m/s，沖擊受處 理面積為300%，這樣不僅使組織細化，產生了壓縮殘余應力，而且使硬度硬化，增大了疲勞 強度，另外提高了螺栓的使用壽命。
螺母與螺栓螺合時，螺栓的錐臺形螺紋牙除去部5各螺紋的高度，與分攤的表面壓力成 反比遞減，從而使錐臺形螺紋牙除去部5各螺紋所承受的負荷均一化，可緩和集中在螺母的 內側端面區域的錐臺形螺紋牙除去部5的螺紋牙根處的張力和曲力，可以大幅度提高螺栓的 疲勞強度，根據被連接體的厚度來選擇螺栓的螺桿的長度，并在必要時使用墊片，從而能夠 將螺母調節到最佳位置，獲得良好的螺合狀態，此時螺母以全長的50°/ 與螺栓的錐臺形螺紋 牙除去部5相螺合，錐臺形的螺紋牙除去部5的各螺紋牙頂的連線與螺栓軸線的夾角為7%± 1%，使錐臺形螺紋牙除去部5螺紋牙僅接觸易彎曲螺母的螺紋牙的前端，從而能夠減少接觸
面積，緩和不完全接觸狀態，大幅度減少距離危險斷面近的、在錐臺形部螺紋牙根處的應力， 具有可靠的疲勞強度和有效的防松性能。
例2:如圖所示，螺母選用M22，直徑為22mm，高度H為18 mm，外徑T約為37mm在距 離螺母頂端約2 mm處螺母兩側各有一個環狀切縫II ，切縫II高度h為1/2H為9 mm，深度L為 1/3T約為12.3咖，用壓力壓此切縫上表面的外側，使得上表面外側與下表面之間相距3nim， 此時的切縫I斷面形狀為梯形結構，此時螺母的螺距發生微小的變化，螺母的螺距略小于螺 栓的螺距，螺母與螺栓螺合時，連接更緊密，不容易發生松動；規格為M22的螺栓，包括螺 栓頭部l、螺栓圓柱部2和螺紋部(圖6),螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和完全螺 紋部組成，螺紋部從螺紋根部開始螺紋被斜向除去一部分，這部分形成錐臺形的螺紋牙除去 部，由錐臺形螺紋部的最小徑處向圓柱部緩慢呈圓弧狀擴徑而形成不完全螺紋部。
M22的螺栓選用材料SCN440，硬度fi為300，螺母材料為SC國630，螺母的硬度Ii為240， 使得螺栓和螺母在螺合過程中接觸面積增大，減小應力集中，還提高了疲勞強度；將螺栓圓 柱部2和螺栓頭部1連接處的圓弧面半徑R增大到1. 5 mm，并對螺栓圓柱部2與螺栓頭部1 連接處的圓弧面用直徑為1咖的鋼球進行沖擊處理，鋼球的沖擊速度為200m/s，沖擊受處理 面積為400%,這樣不僅使組織細化，產生了壓縮殘余應力，而且使硬度硬化，，增大了疲勞強度，另外提高了螺栓的使用壽命。
螺母與螺栓螺合時，螺栓的錐臺形螺紋牙除去部5各螺紋的高度，與分攤的表面壓力成
反比遞減，從而使錐臺形部各螺紋所承受的負荷均一化，可緩和集中在螺母的內側端面區域 的錐臺形部螺紋牙根處的張力和曲力，可以大幅度提高螺栓的疲勞強度，根據被連接體的厚 度來選擇螺栓的螺桿的長度，并在必要時使用墊片，從而能夠將螺母調節到最佳位置，獲得
良好的螺合狀態，此時螺母以全長的80%與螺栓的錐形部相螺合，錐臺形的螺紋牙除去部5 的各螺紋牙頂的連線與螺栓軸線的夾角為6%±1%，使錐臺形部螺紋牙僅接觸易彎曲螺母的螺 紋牙的前端，從而能夠減少接觸面積，緩和不完全接觸狀態，大幅度減少距離危險斷面近的、 在錐臺形部螺紋牙根處的應力，具有可靠的疲勞強度和有效的防松性能。
權利要求
1、一種使用切縫螺母的螺栓結合體，該螺栓結合體包括螺栓和螺母，螺栓包括螺栓頭部、螺栓圓柱部和螺紋部，螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和完全螺紋部組成，其特征在于所述螺母兩側中上部各設有一個斷面形狀為三角形或梯形的環狀切縫。
2、 根據權利要求1所述的使用切縫螺母的螺栓結合體，其特征在于所述的螺栓與其連接件螺 母的螺合位置，滿足下式時獲得良好的螺合狀態，不完全螺紋部與螺栓連接件螺母的螺合 長度a與螺母高度H的關系為a= (0. 5~0. 8) H。
3、 根據權利要求1所述的使用切縫螺母的螺栓結合體，其特征在于所述的環狀切縫是由與螺 母軸線方向垂直，高度h為螺母高度H的1/8-1/2，深度L為螺母外徑T的1/4-1/3的切縫 經過施壓形成，使得切縫的上表面與下表面貼合或有一定的距離。
4、 根據權利要求1所述的使用切縫螺母的螺栓結合體，其特征在于所述的螺栓材料硬度Hb 和粗螺紋螺母的材料硬度Hn的關系為H^ (0.4~0.9) Hb。
5、 根據權利要求1所述的使用切縫螺母的螺栓結合體，其特征在于增大螺栓的螺栓頭部和螺 栓圓柱部的過渡部分圓弧面半徑R，并用沖擊力對螺栓頭部和螺栓圓柱部的過渡部分圓弧 面進行局部塑性加工。
6、 根據權利要求5所述的使用切縫螺母的螺栓結合體，其特征在于所述的圓弧面半徑R是工 業規格ISO中規定的圓弧面半徑的1. 5~3倍。
7、 根據權利要求5所述的使用切縫螺母的螺栓結合體，其特征在于所述的用沖擊力對螺栓頭 部和螺栓圓柱部的過渡部分圓弧面進行局部塑性加工，是采用鋼球對圓弧面進行沖擊處理， 鋼球的射出速度為50~200m/s，沖擊受處理面積為150%~400%。
全文摘要
使用切縫螺母的螺栓結合體，屬于機械連接件技術領域，包括螺栓和螺母，螺栓包括螺栓頭部、螺栓圓柱部和螺紋部，螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和完全螺紋部組成，螺母兩側中上部各設有一個斷面形狀為三角形或梯形的環狀切縫。本發明中螺母兩側的切縫被壓緊后，螺母兩側的螺距變小，和螺栓螺合時更緊密，能有效防止松動，還增大了疲勞強度，另外成本低，可批量生產。
文檔編號F16B39/00GK101576114SQ20091001103
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月3日 優先權日2009年4月3日
發明者孫中強, 西田新一 申請人:孫中強