一種額定預緊力輕型螺栓的制作方法及結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種額定預緊力輕型螺栓的制作方法及結構，屬于飛行器或潛水器用緊固件或連接件制作技術領域。
【背景技術】
[0002]在飛行器、潛水器零件設計中，多功能性，體積小、重量輕、強度高、可控預緊力性能可靠的高端緊固件技術要求高、結構復雜、工藝難度大、價格昂貴。在飛行器上使用的緊固件要求在保證強度一定的情況下其重量最小化一直是最大的困擾。重量是飛行器用緊固件最關鍵的一個參數，采用密度小的輕型材料，減小產品的有效體積幾乎是現在解決之一困擾的唯一途徑。在航空航天器、潛水器上，產品超重都是絕對不允許的。目前，在現有技術中所使用的緊固件為了獲得較輕重量的緊固件，通常都是采用輕型金屬材料制作，但由于輕型金屬材料的強度較低，為了獲得一定的強度，又不得不增加緊固件的體積，這又影響了飛行器寶貴的空間。因此現有的飛行器或潛水器上用的緊固件的制作方式還是不夠理想，還是不能滿足實際使用的要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于，提供一種既能滿足結構強度要求、又能減輕重量、并且可靠性高、使用安全方便的額定預緊力輕型螺栓的制作方法及結構，以克服現有技術的不足。
本發明的技術方案是這樣實現的:
本發明的一種額定預緊力輕型螺栓的制作方法為，在制作輕型螺栓時，采用強度大于IlOOMPa的棒材材料經高溫模壓或鍛壓成型成零件坯件后，將該高溫成型后的零件坯件在真空中進行急速冷卻，然后再將冷卻后的零件坯件經機械精加工成型后即得輕型螺栓。
上述的強度大于I10MPa的棒材材料為高溫合金或鈦合金材料。
上述的高溫合金材料的型號為GH4169或GH738，鈦合金材料的型號為TC4。
將上述高溫成型后的零件坯件在真空中進行急速冷卻時，其急速冷卻的方式為水冷或氮氣冷卻。
根據上述方法構建的本發明的一種額定預緊力輕型螺栓結構為，該結構包括設有螺桿和六角形螺栓頭的螺栓，在六角形螺栓頭上設有斜面擰斷槽和錐形減輕孔，斜面擰斷槽的槽底為圓弧形槽底，錐形減輕孔的底面為圓錐底面，圓錐底面與錐形減輕孔的錐面銜接處到六角形螺栓頭端面的距離大于斜面擰斷槽的槽底最底端到六角形螺栓頭端面的距離，并且錐形減輕孔的圓錐底面最底端到六角形螺栓頭端面的距離小于六角形螺栓頭的長度。
上述錐形減輕孔的孔錐面與其中心線的夾角為5°?20°、錐形減輕孔的圓錐底面與其中心線的夾角為45°?80°。
上述斜面擰斷槽由對稱的兩個斜面和圓弧形槽底構成，并且兩個斜面與圓弧形槽底過渡連接，兩個斜面之間的夾角為15°?30°。
上述斜面抒斷槽的圓弧形槽底的圓弧半徑為0.1mm?0.3_。 上述斜面擰斷槽的槽底最底端到錐形減輕孔孔錐面的距離不小于0.5mm。
上述承載端面的平面度小于0.05mm，并且與螺桿中心線的垂直度不大于0.1mm。
由于采用了上述技術方案，本發明采用強度大于IlOOMPa的棒材材料經高溫模壓或鍛壓成型成零件坯件，這不僅有效地提高了材料利用率，符合現代少切削或無切削的發展趨勢，而且本發明采用先進的高科技材料，材料的強度和塑性極好，所用材料的晶粒在高溫模壓或鍛壓成型后不斷裂，形態呈流線狀，即晶粒流線均勻完整高度取向，并且本發明將材料經過模壓或鍛壓成型后再經急速冷卻，使材料的晶粒度達3?6級，大大增強了材料的抗拉強度和抗疲勞強度，同時，本發明采用特有的結構，在保證螺栓強度的情況下，有效地減輕了螺栓的重量。經實際試驗使用證明，采用本發明結構形式的額定預緊力輕型螺栓能使設計重量最小化，即在相同尺寸的情況下，本發明的額定預緊力輕型螺栓的重量比現有技術中的額定預緊力螺栓重量減少15%左右，并且其結構強度高于現有技術中的額定預緊力螺栓。這對航空航天器、潛水器的載重能力將是重大的貢獻。因此，本發明與現有技術相比，本發明不僅具有結構強度高、重量輕的優點，而且本發明還具有制作成本較低、制作工藝簡單、產品可靠性高、使用安全方便等優點。本發明具有很高的推廣價值。
【附圖說明】
[0004]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1的俯視結構不意圖；
圖3是圖1的T部局部放大結構示意圖；
圖4是本發明的應用不意圖。
附圖中的標記為:1_螺桿，2-六角形螺栓頭，3-斜面擰斷槽，4-錐形減輕孔，4.1-圓錐底面，5-承載端面，6-被連接件，D-六角形螺栓頭的長度，d-圓錐底面最底端到六角形螺栓頭端面的距離，H-圓錐底面與錐形減輕孔的孔錐面銜接處到六角形螺栓頭端面的距離，h-斜面擰斷槽的槽底最底端到六角形螺栓頭端面的距離，α -錐形減輕孔的孔錐面與其中心線的夾角，錐形減輕孔的圓錐底面與其中心線的夾角，Θ -斜面擰斷槽對稱的兩個斜面之間的夾角，R-斜面擰斷槽圓弧形槽底的圓弧半徑，S -斜面擰斷槽的槽底最底端到錐形減輕孔孔錐面的距離。
【具體實施方式】
[0005]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的任何限制依據。
本發明的實施例:本發明的一種額定預緊力輕型螺栓的制作方法為，在制作輕型螺栓時，采用強度大于IlOOMPa的棒材材料經高溫模壓或鍛壓成型成零件坯件后，將該高溫成型后的零件坯件在真空中進行急速冷卻，然后再將冷卻后的零件坯件經機械精加工成型后即得輕型螺栓；其強度大于IlOOMPa的棒材材料為高溫合金或鈦合金材料，其高溫合金材料可采用現有技術中型號為GH4169或GH738的材料，鈦合金材料可采用現有技術中型號為TC4的材料；在將高溫成型后的零件坯件在真空中進行急速冷卻時，其急速冷卻的方式為水冷或氮氣冷卻，其水冷時水的溫度最好控制在2°C?25°