尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件及其使用方法.pdf

一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，外螺纹紧固件指螺栓、螺钉或螺柱，由可扳拧的头部和带螺纹的杆部组成，螺头底部与螺杆顶部垂直连接，螺杆的尾端底部沿其径向开有贯通式的切槽，切槽的切割方向由螺杆的尾端底部向其顶部延伸，切槽的数量至少为一条，螺杆尾端底部的正中部位还开设有一个内凹的窝座，窝座中心与切槽中心相重合。使用时，先将上述外螺纹紧固件装入连接件中，再旋入螺母拧紧固定，然后用尖锐的工具抵住窝座中心，并锤击以使切槽部位螺杆沿径向涨开，从而起限制螺母退出空间的功能，拆卸时，用工具拧松螺母逐步后退即可。本设计不仅防松脱性能较好、生产使用成本均较低，而且可拆卸及重复使用、连接副可复拧维护。

权利要求书
1.  一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，包括螺头（1）与螺杆（2），所述螺头（1）的横截面的直径大于螺杆（2）的横截面的直径，且螺头（1）的底部与螺杆（2）的顶部相垂直连接，其特征在于：
所述螺杆（2）的尾端底部沿其径向开设有贯通式的切槽（3），所述切槽（3）的切割方向由螺杆（2）的尾端底部向其顶部延伸，且切槽（3）的数量至少为一条；
所述外螺纹紧固件指螺栓、螺钉或螺柱。

2.  根据权利要求1所述的一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，其特征在于：所述切槽（3）位于螺杆尾端（21）上，该螺杆尾端（21）指螺杆（2）装配螺母（5）后的外露部分。

3.  根据权利要求2所述的一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，其特征在于：所述切槽（3）的深度小于等于一个螺纹规格长度。

4.  根据权利要求1、2或3所述的一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，其特征在于：所述螺杆（2）的尾端底部的正中部位开设有一个内凹的窝座（4），窝座（4）的中心、切槽（3）的中心、螺杆（2）的圆心相互重合。

5.  根据权利要求4所述的一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，其特征在于：所述窝座（4）的形状为锥形或圆形，窝座（4）的直径小于外螺纹紧固件的螺纹小径尺寸。

6.  根据权利要求5所述的一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，其特征在于：所述窝座（4）的直径是0.2–0.8倍螺纹规格长度。

7.  根据权利要求1、2或3所述的一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，其特征在于：所述切槽（3）的数量至少为两条，所有切槽（3）的布置方式为按同一圆周均布。

8.  一种权利要求1所述的尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件的使用方法，其特征在于：所述使用方法依次包括以下步骤：
先将上述尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件装入连接件（6）中，再用螺母（5）套在螺杆（2）上露出连接件（6）以外的部位，并拧紧固定，以实现外螺纹紧固件–螺母连接副的装配紧固，然后用尖锐的工具抵住螺杆（2）尾端底部上螺杆切槽（3）部位的中心，抵住后，再用锤击或气动冲击的方式使螺杆切槽（3）部位沿径向涨开变形，以增加螺杆（2）上露出螺母（5）以外部位的直径尺寸，从而限制螺母（5）的退出空间，此后，需要拆卸时，先用工具拧松螺母（5），并逐步后退，以通过后退螺母（5）的挤压作用，逐步将涨开的螺杆（2）收拢，直至退出螺母（5）。

9.  根据权利要求8所述的一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件的使用方法，其特征在于：所述尖锐的工具指钉子或螺丝刀。

说明书尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种机械螺纹连接领域，尤其涉及一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件及其使用方法，具体适用于提供一种防松脱性能好、可拆卸及重复使用、可复拧的外螺纹紧固件及其装配连接方法。
背景技术
螺纹装配连接已建立广泛、全面的系列标准，并已形成了各种形式的螺栓、螺钉、螺母、螺柱等螺纹连接标准件，其标准化、便利性、可拆卸和重复使用等特性，使得螺纹连接技术在各种机械设备上得到了广泛应用。
根据《2011年中国汽车紧固件行业投资分析预测报告》，对汽车使用紧固件数量的统计，一辆轿车大约有580种不同规格接近5000个紧固件，一辆中型卡车约有570种不同规格5710个左右的紧固件。由此可见紧固件对汽车装配连接的重要性，而目前汽车上使用的紧固件90％以上都是螺纹紧固件。
目前螺纹连接技术已成为汽车及各种机械设备连接中应用最广泛的装配连接技术，承担着将各种零件连接装配紧固的功能，一旦螺纹紧固件出现松脱情况，就会导致装配失效，危及汽车等总成设备的正常工作。对于高速行驶的汽车、飞机，其上发动机等关键部位的重要螺栓一旦在使用过程中发生松脱现象将会造成机（车）毁人亡的严重后果。因此对于诸如汽车等高速运行的机械设备，提高其螺纹紧固件的防松可靠性能是非常必需和必要的。
目前应用最多的螺纹连接副形式是外螺纹紧固件–螺母连接，如图4所示，这种螺纹连接副中螺纹配合部位一般为间隙配合，防松性能较差，因此其在服役期间最主要的失效形式为螺纹连接副松脱失效。
中国专利，授权公告号为CN201982444U，授权公告日为2011年9月21日的实用新型专利公开了一种既可紧又可铆、使用方便的可铆螺栓，该设计包括头部，头部下面连接有杆部，头部和杆部为一体结构，杆部周身带有螺纹，杆部下端挖有铆坑，铆坑的开口向下。虽然该实用新型中杆部下端的铆坑被打、压后，能在杆部下端形成另一头，集螺栓和铆钉的特性于一身，既可紧又可铆，但其仍旧具有以下缺陷：
首先，该实用新型在螺母拧紧后，螺母距螺栓尾端还有一定距离，并没有完全限制螺母的松动空间，螺栓–螺母连接副还可能松动，防松脱性能较差；
其次，该实用新型铆接的实现必须依赖螺栓尾端的变形，需要专用工具（成本较高、使用受限），而且，铆接后螺母无法正常松开，不具备可拆卸及重复使用、可复拧等功能。
发明内容
本发明的目的是克服现有螺纹连接技术中存在的防松脱性能较差、铆接连接不可拆卸及重复使用、不可复拧的缺陷与问题，提供一种防松脱性能较好、具备可拆卸及重复使用、可复拧功能的尾端预开槽可实现铆接装配的螺栓及其使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，包括螺头与螺杆，所述螺头的横截面的直径大于螺杆的横截面的直径，且螺头的底部与螺杆的顶部相垂直连接；
所述螺杆的尾端底部沿其径向开设有贯通式的切槽，所述切槽的切割方向由螺杆的尾端底部向其顶部延伸，且切槽的数量至少为一条；
所述外螺纹紧固件指螺栓、螺钉或螺柱。
所述切槽位于螺杆尾端上，该螺杆尾端指螺杆装配螺母后的外露部分。
所述切槽的深度小于等于一个螺纹规格长度。
所述螺杆的尾端底部的正中部位开设有一个内凹的窝座，窝座的中心、切槽的中心、螺杆的圆心相互重合。
所述窝座的形状为锥形或圆形，窝座的直径小于外螺纹紧固件的螺纹小径尺寸。
所述窝座的直径是0.2–0.8倍螺纹规格长度。
所述切槽的数量至少为两条，所有切槽的布置方式为按同一圆周均布。
一种上述尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：
先将上述尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件装入连接件中，再用螺母套在螺杆上露出连接件以外的部位，并拧紧固定，以实现外螺纹紧固件–螺母连接副的装配紧固，然后用尖锐的工具抵住螺杆尾端底部上螺杆切槽部位的中心，抵住后，再用锤击或气动冲击的方式使螺杆切槽部位沿径向涨开变形，以增加螺杆上露出螺母以外部位的直径尺寸，从而限制螺母的退出空间，此后，需要拆卸时，先用工具拧松螺母，并逐步后退，以通过后退螺母的挤压作用，逐步将涨开的螺杆收拢，直至退出螺母。
所述尖锐的工具指钉子或螺丝刀。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件及其使用方法中，在螺杆的尾端底部沿其径向开设有贯通式的切槽，所述切槽的切割方向由螺杆的尾端底部向其顶部延伸，其长度为小于等于外螺纹紧固件的一个螺纹规格长度，且切槽的数量至少为一条，该设计使得外螺纹紧固件在装配螺母后，通过敲击螺杆切槽部位中心窝座的方式以涨开螺杆尾端，从而扩大螺杆尾端的直径，形成铆接的效果，以限制螺母的退出空间，实现了外螺纹紧固件–螺母连接副防松脱的功效。因此，本发明的防松脱性能较好。
2、本发明一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件及其使用方法中，当外螺纹紧固件–螺母连接副装配好后，可使用常用的扳手等工具拧松退出螺母，不仅保留了传统外螺纹紧固件–螺母连接副易拆卸、能重复使用的优点，而且当外螺纹紧固件–螺母连接副在紧固后出现松弛时，保留了传统螺纹连接可复拧、易维护的优点，特别适合汽车这类振动较大，连接副易松弛的连接场合。因此，本发明具备可拆卸及重复使用、可复拧的优点。
3、本发明一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件及其使用方法中，在结构上，只需对现有螺杆的尾端进行切槽即可实现，本设计结构简单，易实施，成本低；在使用时，传统常规工具即可敲击螺杆尾端切槽部位或拧松退出螺母，不需配备专门工具，大大降低了使用与维护成本。因此，本发明不仅生产成本较低，而且使用维护成本较低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是本发明的装配示意图。
图4是现有技术中外螺纹紧固件–螺母连接副的结构示意图。
图中：螺头1、螺杆2、螺杆尾端21、切槽3、窝座4、螺母5、连接件6。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1、图2与图3，一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，包括螺头1与螺杆2，所述螺头1的横截面的直径大于螺杆2的横截面的直径，且螺头1的底部与螺杆2的顶部相垂直连接；
所述螺杆2的尾端底部沿其径向开设有贯通式的切槽3，所述切槽3的切割方向由螺杆2的尾端底部向其顶部延伸，且切槽3的数量至少为一条；
所述外螺纹紧固件指螺栓、螺钉或螺柱。
所述切槽3位于螺杆尾端21上，该螺杆尾端21指螺杆2装配螺母5后的外露部分。
所述切槽3的深度小于等于一个螺纹规格长度。
所述螺杆2的尾端底部的正中部位开设有一个内凹的窝座4，窝座4的中心、切槽3的中心、螺杆2的圆心相互重合。
所述窝座4的形状为锥形或圆形，窝座4的直径小于外螺纹紧固件的螺纹小径尺寸。
所述窝座4的直径是0.2–0.8倍螺纹规格长度。
所述切槽3的数量至少为两条，所有切槽3的布置方式为按同一圆周均布。
一种上述尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：
先将上述尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件装入连接件6中，再用螺母5套在螺杆2上露出连接件6以外的部位，并拧紧固定，以实现外螺纹紧固件–螺母连接副的装配紧固，然后用尖锐的工具抵住螺杆2尾端底部上螺杆切槽3部位的中心，抵住后，再用锤击或气动冲击的方式使螺杆切槽3部位沿径向涨开变形，以增加螺杆2上露出螺母5以外部位的直径尺寸，从而限制螺母5的退出空间，此后，需要拆卸时，先用工具拧松螺母5，并逐步后退，以通过后退螺母5的挤压作用，逐步将涨开的螺杆2收拢，直至退出螺母5。
所述尖锐的工具指钉子或螺丝刀。
本发明的原理说明如下：
目前汽车上使用的紧固件90％以上都是螺纹紧固件，外螺纹紧固件–螺母连接已成为汽车及各种机械设备连接中应用最广泛的装配连接技术，但这些螺纹连接副中螺纹配合部位一般为间隙配合，防松性能较差，因此其在服役期间最主要的失效形式为螺纹连接副松脱失效，而对于高速行驶的汽车、飞机，其上发动机等关键部位的重要外螺纹紧固件一旦在使用过程中发生松脱现象将会造成机（车）毁人亡的严重后果。因此，对于诸如汽车等高速运行的机械设备，提高其螺纹紧固件的防松可靠性能是非常必需和必要的。
铆钉连接虽然具有不松脱的优点，但同时也有着不可重复使用、不易拆卸的缺点。传统的铆钉连接其连接强度较低，已不适应目前汽车等高强度连接的需求。近来新出现的拉铆螺栓是结合传统铆接连接、高强度螺纹连接的优点发展起来的新型装配连接技术，铆螺栓由一个高强度钉杆和一个低强度、但可塑性好的套环组成。虽然此拉铆连接具备不宜松脱的特点，但当拉铆连接副在紧固后出现松弛时，拉铆连接不能像螺纹连接那样进行复拧，不利于对连接副的维护，同时，拉铆螺栓为铆接连接，因此不具备常规螺栓拆卸方便、可重复使用等的优势。此外，与同等强度和规格常规螺栓相比，拉铆螺栓结构尺寸较大，重量较重，故导致其成本较高，也不符合汽车轻量化发展趋势，加之必须使用昂贵、专用设备进行装配连接，与螺纹连接相比要求的装配空间也较大，因此限制了拉铆螺栓的推广应用，特别是像汽车这样结构紧凑、装配空间小的场合。
为克服以上现有技术难以同时具备防松脱性能较好，可拆卸及重复使用，可复拧的缺陷，本设计如下：
在传统外螺纹紧固件（螺栓、螺钉、螺柱）的螺杆尾端（外螺纹紧固件装配后外露部分）沿径向均布预制至少一条（2条为宜）的切槽，还可在此基础上，在螺杆尾端中心预制一窝座。
这种在螺杆尾端局部切槽和预制窝座的设计，不影响外螺纹紧固件–螺母连接副的正常装配和连接强度，当外螺纹紧固件–螺母连接副装配拧紧后，借助钉子类尖锐专用工具抵住外螺纹紧固件尾端中心点并适当锤击，可使螺杆尾端切槽后各部分沿径向适当变形涨开，形成铆接的效果。由于外露螺杆涨开变形，导致外露杆部外径变大，因此限制螺母退出空间，实现了外螺纹紧固件–螺母连接副防松脱的功效。
与拉铆螺栓比，这种新发明的外螺纹紧固件–螺母连接副需要拆卸时，可使用常用的扳手等工具拧松退出螺母，因此保留了传统外螺纹紧固件–螺母连接副易拆卸的优点，而当外螺纹紧固件–螺母连接副在紧固后出现松弛时，本设计的连接副保留了传统螺纹连接可复拧、易维护的优点，特别适合汽车这类振动较大，连接副易松弛的连接场合。
切槽：切槽是必须的，窝座作用是便于将螺杆切槽部位涨开操作。本设计中的切槽从螺杆的尾端底面开始切入，切槽时从螺杆尾端底面开始进入，沿螺杆底部至螺杆顶部的方向，进入一定深度即可停止，切槽的深度一般小于等于螺纹规格长度。此外，当切槽的数量大于等于2条时，所有切槽的布置方式为按同一圆周均布，即所有切槽与螺杆底部的交界线（也是切槽开始切割时的初入线）都位于同一个圆内，且所有切槽共有的一个交接点即为这个圆的圆心，同时也是螺杆底部的正中点。
实施例：
参见图1至图3，一种尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件，包括螺头1与螺杆2，所述外螺纹紧固件指螺栓、螺钉或螺柱，所述螺头1的横截面的直径大于螺杆2的横截面的直径，螺头1的底部与螺杆2的顶部相垂直连接，螺杆2的尾端底部沿其径向开设有贯通式的切槽3，所述切槽3的切割方向由螺杆2的尾端底部向其顶部延伸，切槽3的数量至少为一条，若切槽3的数量至少为两条时，所有切槽3的布置方式为按同一圆周均布；所述切槽3位于螺杆尾端21上，该螺杆尾端21指螺杆2装配螺母5后的外露部分，优选切槽3的深度小于等于一个螺纹规格长度。还可在螺杆2的底部的正中部位开设有一个内凹的窝座4，窝座4的中心、切槽3的中心、螺杆2的圆心相互重合。
一种上述尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：
先将上述尾端预开槽可实现铆接装配的外螺纹紧固件装入连接件6中，再用螺母5套在螺杆2上露出连接件6以外的部位，并拧紧固定，以实现外螺纹紧固件–螺母连接副的装配，连接副紧固后用尖锐的工具抵住螺杆2底部上螺杆切槽3部位的中心（此处不用强调窝座，因为之前的咨询反馈中已经确定，切槽是必需的，而窝座只是进一步的、更好地效果，因此，如果这里提了窝座，那就意味窝座和切槽一样，都是必需的了，导致权利保护范围被自己人为的缩小），抵住后，再用锤击或气动冲击的方式使螺杆切槽3部位沿径向涨开变形，以增加螺杆2上露出螺母5以外部位的直径尺寸，从而起限制螺母5退出空间的功能，此后，当连接副需要拆卸时，先用工具拧松螺母5，并逐步后退，以通过后退螺母5的挤压作用，逐步将涨开的螺杆2尾端收拢，直至退出螺母5。
上述设计完全保持了传统外螺纹紧固件的结构特点和连接特性，可以匹配常规的普通螺母，具有适用广泛、连接副成本低的优点；同时又与传统外螺纹紧固件的紧固方式完全相同，采用常规的螺纹紧固件工具即可紧固装配，具有操作便捷、易行的优点，连接副在紧固后服役期间可复拧维护，同时保持了高强度连接的特性。使用时，只要使用钉子类锥形头工具适当锤击螺杆尾端中心，就可以将螺杆拧紧后外露切槽部分的杆部尾端涨开，从而为外螺纹紧固件连接副增加了铆接功能，实现了螺纹连接＋铆接的双重连接功效。使得这种新的连接副既继承了螺纹连接的诸多优点，又继承了铆接不易松脱的优点。
目前工程商用车使用环境如矿山等处，其路面情况非常恶劣，因此导致汽车振动冲击较大，普通的外螺纹紧固件–螺母连接极易出现松动脱落情况，特别是传动轴、悬架等处固定外螺纹紧固件–螺母极易松脱，从而危及汽车的安全。因此对于工作环境较差、防松性能要求高、装配空间较小的部位，通过应用本设计创造的尾端预开槽螺栓，可在基本不改变螺纹紧固件外观形式、装配方式的同时极大地提高螺纹连接副的防松可靠性能，适用范围很广。随着各行各业对机械设备外螺纹紧固件–螺母连接副防松可靠性能要求的不断提升，本设计的应用场合也会越来越多，将具有广阔的应用前景。