一種額定預緊力輕型螺栓結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種額定預緊力輕型螺栓結構，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。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于，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結構，以克服現有技術的不足。
[0004]本實用新型的技術方案是這樣構成的:
[0005]本實用新型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。
[0006]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°。
[0007]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°。
[0008]上述斜面抒斷槽的圓弧形槽底的圓弧半徑為0.1mm?0.3mm。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]由于明影響產品強度、產品重量(需改變減輕孔尺寸確保產品強度)。采用了上述技術方案，本實用新型采用強度大于I10MPa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，而且本實用新型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，并且本實用新型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，本實用新型采用特有的結構，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，采用本實用新型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，本實用新型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，本實用新型與現有技術相比，本實用新型不僅具有結構強度高、重量輕的優點，而且本實用新型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。本實用新型具有很高的推廣價值。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0013]圖2是圖1的俯視結構示意圖；
[0014]圖3是圖1的T部局部放大結構示意圖。
[0015]圖4是本實用新型的應用示意圖。
[0016]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】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的任何限制依據。
[0018]本實用新型的實施例:本實用新型是根據下述的一種額定預緊力輕型螺栓的制作方法所構建的，該方法是在制作輕型螺栓時，采用強度大于I10MPa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°C ;在進行氮氣冷卻時，將液態氮氣化后對零件坯件進行氮氣冷卻；在進行高溫模壓或鍛壓成型時，其溫度控制在所用材料的塑性變形溫度即可。
[0019]根據上述方法構建的本實用新型的一種額定預緊力輕型螺栓結構如圖1?圖3所示，該結構包括設有螺桿I和六角形螺栓頭2的螺栓，螺桿I上的螺紋可根據使用的需要制作成公制螺紋、英制螺紋、美制螺紋、惠氏螺紋、MJ螺紋等任意螺紋，并使其螺紋能與安裝基體螺紋匹配連接即可；制作時，在六角形螺栓頭2上制作出斜面擰斷槽3和錐形減輕孔4，將斜面擰斷槽3的槽底制作為圓弧形槽底，將錐形減輕孔4的底面制作為圓錐底面4.1，使圓錐底面4.1與錐形減輕孔4的錐面銜接處到六角形螺栓頭2端面的距離H大于斜面擰斷槽3的槽底最底端到六角形螺栓頭2端面的距離h，并且使錐形減輕孔4的圓錐底面4.1最底端到六角形螺栓頭2端面的距離d小于六角形螺栓頭2的長度D;在六角形螺栓頭2的底端同時制作出與螺桿I中心線垂直的承載端面5，使承載端面5的平面度小于0.05mm,并且使其與螺桿I中心線的垂直度不大于0.1mm;制作時，將錐形減輕孔4的孔錐面與其中心線的夾角α控制在5°?20°、將錐形減輕孔4的圓錐底面4.1與其中心線的夾角β控制在45°?80° ;將斜面擰斷槽3制作成由對稱的兩個斜面和圓弧形槽底構成，并且使兩個斜面與圓弧形槽底過渡連接(如圖3所示)，將兩個斜面之間的夾角Θ控制在15°?30°的范圍；將斜面擰斷槽3的圓弧形槽底的圓弧半徑R控制在0.1mm?0.3mm范圍；為了保證一定的強度，制作時，斜面擰斷槽3的槽底最底端到錐形減輕孔4孔錐面的距離δ應不小于0.5mm，但斜面擰斷槽3的槽底最底端到錐形減輕孔4孔錐面的距離δ的具體尺寸大小，應根據所需的額定預緊力并按照常規的方式進行確定即可。
[0020]使用本實用新型的額定預緊力輕型螺栓時，只需將本實用新型的額定預緊力輕型螺栓的螺桿I連接到被連接件6上，然后通過擰動斜面擰斷槽3上部份的六角形螺栓頭2，
即可擰緊螺栓，當擰緊力大于規定的額定預緊力時，擰斷槽3上部份的六角形螺栓頭2將被擰斷而脫離額定預緊力輕型螺栓(如圖4所示)，這樣即可在保證額定預緊力的情況下完成螺栓的連接操作。
【主權項】
1.一種額定預緊力輕型螺栓結構，包括設有螺桿(I)和六角形螺栓頭(2)的螺栓，其特征在于:在六角形螺栓頭(2)上設有斜面擰斷槽(3)和錐形減輕孔(4)，斜面擰斷槽(3)的槽底為圓弧形槽底，錐形減輕孔(4)的底面為圓錐底面(4.1)，圓錐底面(4.1)與錐形減輕孔(4)的孔錐面銜接處到六角形螺栓頭(2)端面的距離(H)大于斜面擰斷槽(3)的槽底最底端到六角形螺栓頭(2)端面的距離(h)，并且錐形減輕孔(4)的圓錐底面(4.1)最底端到六角形螺栓頭(2)端面的距離(d)小于六角形螺栓頭(2)的長度(D);在六角形螺栓頭(2)的底端設有與螺桿(I)中心線垂直的承載端面(5)。
2.根據權利要求1所述的額定預緊力輕型螺栓結構，其特征在于:所述錐形減輕孔(4)的孔錐面與其中心線的夾角(α )為5°?20°、錐形減輕孔(4)的圓錐底面(4.1)與其中心線的夾角(β )為45°?80°。
3.根據權利要求1所述的額定預緊力輕型螺栓結構，其特征在于:斜面擰斷槽(3)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(Θ )為15°?30°。
4.根據權利要求3所述的額定預緊力輕型螺栓結構，其特征在于:斜面擰斷槽(3)的圓弧形槽底的圓弧半徑(R)為0.1mm?0.3mm。
5.根據權利要求1所述的額定預緊力輕型螺栓結構，其特征在于:斜面擰斷槽(3)的槽底最底端到錐形減輕孔(4)孔錐面的距離(δ )不小于0.5mm。
6.根據權利要求1所述的額定預緊力輕型螺栓結構，其特征在于:承載端面(5)的平面度小于0.05mm，并且與螺桿(I)中心線的垂直度不大于0.1mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種額定預緊力輕型螺栓結構，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。采用本實用新型結構形式的額定預緊力輕型螺栓能使設計重量最小化。本實用新型不僅具有結構強度高、重量輕的優點，而且本實用新型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。本實用新型具有很高的推廣價值。
【IPC分類】F16B31-00, F16B33-06, F16B31-06
【公開號】CN204591927
【申請號】CN201520273708
【發明人】趙惠光, 謝丹賢, 鄒剛
【申請人】貴州航天精工制造有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月30日