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CN115667736A - 螺栓的锁紧固定结构、自锁螺栓的锁紧固定方法以及锁紧模具 - Google Patents

螺栓的锁紧固定结构、自锁螺栓的锁紧固定方法以及锁紧模具 Download PDF

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CN115667736A CN202080101377.XA CN202080101377A CN115667736A CN 115667736 A CN115667736 A CN 115667736A CN 202080101377 A CN202080101377 A CN 202080101377A CN 115667736 A CN115667736 A CN 115667736A
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古贺一博
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Abstract

涉及一种将在头部上表面具备锁紧用凹部(13)的自锁螺栓(10)锁紧固定于金属板(30)而得到的螺栓的锁紧固定结构。其特征在于：被压入到自锁螺栓的锁紧用凹部(13)内的金属材料的厚度在锁紧用凹部(13)的周缘部薄、在中央部厚。为了得到该锁紧固定结构，使用在凸状部的中央部具备应力缓和用凹部(23)的锁紧模具(20)，防止了在锁紧用凹部(13)内产生过大的局部应力。

Description

螺栓的锁紧固定结构、自锁螺栓的锁紧固定方法以及锁紧 模具
技术领域
本发明涉及螺栓的锁紧固定结构、自锁螺栓的锁紧固定方法以及锁紧模具。
背景技术
自锁螺栓是将螺栓的头部锁紧固定于金属板而得到的螺栓，由于不需要像焊接螺栓那样进行加热，因此，金属板不会变形或变色，被广泛应用于工业领域。
自锁螺栓如专利文献1所示，一般有两种类型：在头部支承面形成有锁紧用凹部的类型和在支承面正下方的轴部的上端部形成有锁紧用凹部的类型，但是，如专利文献3所示，在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓也被人们所知。
在将头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓锁紧固定于金属板时，使凸形状的锁紧模具配置于金属板的背面，并使自锁螺栓以头部朝下的方式载置于金属板的表面，再利用冲头对螺栓头部进行加压。此时，金属板被锁紧模具的凸状部加压而使得金属材料料被压入到螺栓的锁紧用凹部内，如图8所示被锁紧固定。由于被锁紧固定后的螺栓的轴部从金属板板突出出来，因此被用于安装其他部件。
为了进行牢固的锁紧固定，需要使金属材料塑性流动到锁紧用凹部内并充满锁紧用凹部。但是，如果为此而加大压力，则被模具的凸状部压入到锁紧用凹部内的金属材料没有去处，有可能在锁紧用凹部内产生过大的局部应力而使螺栓头部变形或者破坏。此时，锁紧强度降低。另外，如果为了避免该现象而降低加压力，则无法将金属材料压入到锁紧用凹部的深处，锁紧强度降低。这样一来，难以牢固地对在头部上表面具备锁紧用凹部的锁紧螺栓进行锁紧固定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-155860号公报
专利文献2：日本特开2019-138368号公报
专利文献3：日本特开2004-324813号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于解决上述现有问题，提供一种能够将在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓牢固地锁紧固定于金属板的螺栓的锁紧固定结构、自锁螺栓的锁紧固定方法以及锁紧模具。
为了解决上述问题而做出的本发明的螺栓的锁紧固定结构是将自锁螺栓锁紧固定于金属板而得到的，其特征在于：自锁螺栓在头部上表面具备锁紧用凹部，被压入到该锁紧用凹部内的金属材料的厚度在锁紧用凹部的周缘部薄、在中央部厚。
另外，为了解决上述问题而做出的本发明的自锁螺栓的锁紧固定方法的特征在于：将在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓以头部朝下的方式配置于金属板的表面，并将在模具的表面形成有凸状部且在该凸状部的中央部形成有应力缓和用凹部的锁紧模具配置于金属板的背面，利用冲头将自锁螺栓打入到金属板，通过模具的表面的凸状部将金属材料压入到所述锁紧用凹部内。如后述的那样，该应力缓和用凹部的形状不限于具有平坦底面的形状，能够进行各种变形。
另外，为了解决上述问题而做出的本发明的锁紧模具用于将在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓锁紧固定于金属板，其特征在于：在模具的表面形成有凸状部，且在该凸状部的中央部形成有应力缓和用凹部。
发明效果
本发明的螺栓的锁紧固定结构中，被压入到在自锁螺栓的头部上表面形成的锁紧用凹部内的金属材料的厚度在锁紧用凹部的中央部厚，中央部处的金属材料的压入距离小于周缘部处的金属材料的压入距离。因此，能够使金属材料流动到锁紧用凹部的深处，而且使中央部处的金属材料的压入距离小，从而能够抑制在锁紧用凹部内产生过大的局部应力。因此，不会使螺栓头部变形或破坏，能够进行牢固的锁紧固定。
另外，本发明的自锁螺栓的锁紧固定方法中，使用在凸状部的中央部形成有应力缓和用凹部的锁紧模具和冲头来进行锁紧，因此，能够利用凸状部将金属材料压入到锁紧用凹部的深处，而且通过使被压入到锁紧用凹部内的金属材料的一部分进入到应力缓和用凹部，能够抑制产生过大的局部应力。因此，不会使螺栓头部变形或破坏，能够进行牢固的锁紧固定。
附图说明
图1是自锁螺栓的立体图。
图2是自锁螺栓的俯视图。
图3是表示实施方式的螺栓的锁紧结构的剖视图。
图4是锁紧模具的立体图。
图5是表示锁紧开始前的状态的剖视图。
图6是表示即将使冲头下降之前的状态的剖视图。
图7是表示使冲头下降后的状态的剖视图。
图8是表示现有技术的剖视图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式。
图1是在本实施方式中使用的自锁螺栓10的立体图，图2是其俯视图。如这些图所示，该自锁螺栓10具有头部11和轴部12，在头部11的上表面形成有锁紧用凹部13。锁紧用凹部13的底面是平面，锁紧用凹部13的周围内表面14为朝向底面而扩展的锥状。另外，在该锁紧用凹部13的周围内表面14形成有止转用凹凸部15。
图3表示将该自锁螺栓10锁紧固定于金属板30的锁紧结构。如图所示，金属板30的金属材料被塑性压入到自锁螺栓10的锁紧用凹部13的内部，该金属材料的厚度在锁紧用凹部13的周缘部薄、在中央部厚。即、在锁紧用凹部13的周缘部，金属材料被压入得较深，由此得到了充分的锁紧强度。另外，金属材料还嵌入到在锁紧用凹部13的周围内表面14形成的止转用凹凸部15，从而得到了充分的止转强度。
与此相对，在锁紧用凹部13的中央部，金属材料的压入距离比周缘部小。在图8所示的现有结构中，被压入到锁紧用凹部13内的金属材料的厚度恒定，因此，本发明的锁紧结构的特征在于这一点。通过像这样使被压入到锁紧用凹部13内的金属材料的压入距离较小，抑制了在锁紧用凹部13内产生过大的局部应力。因此，不会像现有技术那样使螺栓头部变形或破坏，能够进行牢固的锁紧固定。
接下来，对本发明的自锁螺栓的锁紧固定方法进行说明。在该锁紧固定方法中，使用图4所示的特殊的锁紧模具20。该锁紧模具20由硬质金属形成，圆柱状的主体的上部的表面21是平面，在其中央部形成有圆形的凸状部22。该凸状部22具有将金属板压入到自锁螺栓10的锁紧用凹部13的内部并使金属材料塑性流动的作用。因此，该凸状部22的外径形成得小于锁紧用凹部13的内径。
在该凸状部22的中央部形成有应力缓和用凹部23。如图5所示，在该实施方式中，应力缓和用凹部23的底面是平坦的。另外，应力缓和用凹部23的底面的高度为模具的表面21与凸状部22的中间的高度。具体的尺寸根据对象部件的金属板30的材质、板厚来决定。此外，应力缓和用凹部23不限于本实施方式这样具有平坦的底面的形状，也可以是例如底面形成有圆锥状的凸形状、环状的槽或突起、梯形状的突形状等的形状。
在使用这样构成的锁紧模具20来将自锁螺栓10锁紧固定于金属板30时，首先，如图5所示，将锁紧模具20配置于金属板30的背面，并使自锁螺栓10以头部朝下的方式配置于金属板30的表面。与现有技术一样，锁紧模具20和自锁螺栓10以处于同一轴线上的方式被定位。在该状态下，金属板30位于锁紧模具20的凸状部22之上。接下来，如图6所示，将冲头40配置于自锁螺栓10的上方。在冲头40上形成有供自锁螺栓10的轴部12插入的凹部41，平坦的下表面42的直径大于自锁螺栓10的头部11的直径。
从该状态使冲头40如图7那样下降，而将自锁螺栓10打入到金属板30。此时，通过模具20的表面的凸状部22而使金属板的金属材料塑性流动并压入到自锁螺栓10的锁紧用凹部13，从而使自锁螺栓10锁紧固定于金属板30。如图6所示，金属材料被模具20的圆形的凸状部22压入到锁紧用凹部13的深处，与朝向底面而扩展的锥状的锁紧用凹部13的周围内表面14紧密接触，并嵌入于止转用凹凸部15。由此，能够获得优异的拉拔强度及止转强度。
另外，在进行该锁紧时，金属材料的一部分流动到在模具20的凸状部22的中央部形成的应力缓和用凹部23。其结果，成为图3所示的本发明的锁紧结构。根据本发明的锁紧固定方法，与使用没有应力缓和用凹部23的现有的模具的情况相比，能够抑制产生过大的局部应力。因此，不会使螺栓头部变形或破坏，能够如图3所示那样进行牢固的锁紧固定。应力缓和用凹部23的面积和深度根据金属板30的材质、板厚来决定，但是，如果使应力缓和用凹部23的底面的高度为模具的表面21与凸状部22的中间的高度，则在应力缓和用凹部23的中心部处金属板20也会被可靠地加压，因此，不用担心锁紧强度降低。自锁螺栓10的轴部12用于安装其他部件。
如以上说明的那样，根据本发明，与使用没有应力缓和用凹部23的现有模具的情况相比，能够得到优异的锁紧强度。
附图标记说明
10…自锁螺栓；11…头部；12…轴部；13…锁紧用凹部；14…周围内表面；15…止转用凹凸部；20…锁紧模具；21…表面；22…凸状部；23…应力缓和用凹部；30…金属板；40…冲头；41…凹部；42…下表面。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种螺栓的锁紧固定结构，其是将自锁螺栓以不贯通金属板的方式锁紧固定于金属板而得到的，其特征在于：
自锁螺栓在头部上表面具备锁紧用凹部，
被压入到该锁紧用凹部内的金属材料的厚度在锁紧用凹部的周缘部薄、在中央部厚。
2.(修改后)一种自锁螺栓的锁紧固定方法，其特征在于：
将在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓以头部朝下的方式配置于金属板的表面，并将在模具的表面形成有圆形的凸状部且在该凸状部的中央部形成有应力缓和用凹部的锁紧模具配置于金属板的背面，利用冲头将自锁螺栓以不贯通金属板的方式打入到金属板，通过模具的表面的凸状部将金属材料压入到所述锁紧用凹部内。
3.(修改后)一种锁紧模具，用于将在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓以不贯通金属板的方式锁紧固定于金属板，其特征在于：
在模具的表面形成有圆形的凸状部，且在该凸状部的中央部形成有应力缓和用凹部。

Claims (3)

1.一种螺栓的锁紧固定结构，其是将自锁螺栓锁紧固定于金属板而得到的，其特征在于，
自锁螺栓在头部上表面具备锁紧用凹部，
被压入到该锁紧用凹部内的金属材料的厚度在锁紧用凹部的周缘部薄、在中央部厚。
2.一种自锁螺栓的锁紧固定方法，其特征在于，
将在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓以头部朝下的方式配置于金属板的表面，并将在模具的表面形成有凸状部且在该凸状部的中央部形成有应力缓和用凹部的锁紧模具配置于金属板的背面，利用冲头将自锁螺栓打入到金属板，通过模具的表面的凸状部将金属材料压入到所述锁紧用凹部内。
3.一种锁紧模具，用于将在头部上表面具备锁紧用凹部的自锁螺栓锁紧固定于金属板，其特征在于，
在模具的表面形成有凸状部，且在该凸状部的中央部形成有应力缓和用凹部。
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