專利名稱：緊固件組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緊固件組件，并涉及將部件緊固在一起的方法。具體來說，本發(fā)明 涉及用于飛機(jī)部件制造的從動(dòng)螺栓組件以及組裝飛機(jī)部件的方法。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)結(jié)構(gòu)制造中，諸部件通常部分地組裝在夾具內(nèi)。例如，在大型飛機(jī)機(jī)翼 制造中，機(jī)翼部件包括機(jī)翼殼體翼段、翼梁、翼肋和其它主要部件，機(jī)翼部件可組 裝在夾具內(nèi)。然后，在預(yù)定部位處，鉆出緊固件用的孔。從動(dòng)螺栓然后插入某些孔 內(nèi)，銷子插入另一些孔內(nèi)以將機(jī)翼組件固定在一起，同時(shí)，鉆出其它的孔。此后， 松開螺栓并拆開諸部件，以在它們最后重新組裝之前，允許進(jìn)行毛刺的清理。從動(dòng)螺栓用來將諸部件夾緊在一起，但重要的是，螺紋的螺栓直徑基本上小于 螺栓所通過的部件上的孔，以使孔側(cè)邊不會(huì)損壞。銷具有光的圓周表面，具有略呈 錐形的端部并配合孔壁，由此，用來對準(zhǔn)諸部件。不利的是需要兩個(gè)分開的部件； 例如，這會(huì)使零件更加復(fù)雜，這就成為一個(gè)問題，尤其是當(dāng)首選自動(dòng)化的供應(yīng)系統(tǒng) 時(shí)，但不僅僅是問題。本發(fā)明的目的是提供一種避免或減輕上述缺點(diǎn)的緊固件組件。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于飛機(jī)部件制造中的從動(dòng)螺栓組件，其包括 螺栓，該螺栓具有第一和第二端，并包括 第一端處的螺栓頭，鄰近于螺栓頭的第一螺桿部分，其具有第一直徑的光滑圓周表面，該圓周表面 布置成配合部件內(nèi)的孔壁，由此對準(zhǔn)諸部件，以及定位在第一螺桿部分和第二端之間并與第一螺桿部分同軸的第二螺桿部分，第 二直徑小于第一直徑，第二螺桿部分的至少一部分是外螺紋；以及螺母，該螺母具有第一和第二端，并包括從螺母第一端延伸的第一孔，孔直徑大于第一直徑，以便配合在螺栓第一螺桿 部分的部分上，以及位于第二端區(qū)域內(nèi)的螺紋孔，以便與螺紋的第二螺桿部分螺紋地嚙合，螺紋孔 與第一孔同軸并通向第一孔，其中，第二螺桿部分和螺紋孔的嚙合設(shè)置成通過螺母第一端和螺栓頭將諸部 件夾緊在一起。通過提供帶有第一螺桿部分和第二螺桿部分的從動(dòng)螺栓，其中，第一螺桿部分 具有光滑的圓周表面，而第二螺桿部分設(shè)有螺紋，且其直徑較小，則有可能在單一 緊固件組件中提供夾緊(在上述現(xiàn)有技術(shù)中用傳統(tǒng)的從動(dòng)螺栓實(shí)現(xiàn))和對準(zhǔn)(在上述 現(xiàn)有技術(shù)中用銷來實(shí)現(xiàn))兩種功能。這使得整個(gè)緊固程序更加簡單，并減少所要操 作的各種零件的數(shù)量。通過提供配裝在螺栓光滑圓周表面部分上的螺母，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從動(dòng)螺 栓組件能夠?qū)⒅T部件夾緊在一起，而無需與孔接觸的螺栓的螺紋部分。當(dāng)螺母和螺 栓彼此螺紋嚙合時(shí)，螺母的第一孔軸向地使螺母的第一端(螺母連同螺栓頭一起執(zhí) 行夾作用)與螺栓的螺紋部分間距開。這樣，在組裝過程中螺母第一端可與螺栓光 滑圓周表面的部分軸向地對準(zhǔn)，由此，確保螺紋的第二螺桿部分超過孔。較佳地，螺栓頭位于第一螺桿部分的一端。較佳地，第二螺桿部分從第一螺桿 部分的端部延伸到螺栓的第二端。因此，螺栓較佳地由三部分組成螺栓頭、第一 螺桿部分和第二螺桿部分。螺栓頭和第二螺桿部分用來提供組件的夾緊功能，而第 一螺桿部分用來提供對準(zhǔn)功能。螺栓頭可以是非圓的外形截面，例如，它可具有六角形的外形截面。螺栓的第 一和/或第二端可以形成有非圓的盲孔，例如，六角形的截面，孔與螺栓的第一和 第二螺桿部分同軸。如此的結(jié)構(gòu)便于螺母和螺栓在緊固或松開期間所需的相對轉(zhuǎn) 動(dòng)。螺母第二端可以閉合，但螺母內(nèi)的螺紋孔最好延伸通過螺母第二端。然后才有 可能將螺母完全旋入到螺栓的第二螺桿部分上，以允許其上使用緊固件組件的物品 厚度有更大的范圍。螺母中的第一孔較佳地是平孔并可以在軸向長度上大于螺紋孔。螺紋孔的長度 只需要能使螺紋傳遞足夠的夾緊力就可以了，而第一孔的長度可確定其上使用緊固 件組件的物品的厚度范圍，因此，最好是長一些。組件還可包括位于第一孔周圍的螺母第一端處的墊圈。該墊圈可以形成為螺母的一體部分，但是，最好與螺母分開地形成并緊固到螺母上。墊圈可以用塑料材料 制成，塑料可以是聚酰胺，例如，尼龍。較佳地，墊圈形成有在螺母第一端的端面上延伸的前表面部分、從前表面部分 向后延伸的外圓周部分，以及從外圓周部分向內(nèi)延伸并配合螺母以將墊圈固定在螺 母上的固定部分。當(dāng)墊圈配裝在螺母第一端的端面上時(shí)，墊圈可彈性地變形。螺母 第一端可以形成有突緣，而墊圈可以配裝在突緣上。螺栓頭可以是大致的截頭錐形以形成埋頭螺栓頭。如此的螺栓頭當(dāng)然特別好地 適于與埋頭孔配合。在某些情形中，孔可以不是埋頭的。因此，緊固件組件還可包 括墊圈，墊圈布置成改變螺栓頭的后表面，使其從截頭錐面改變?yōu)榇怪庇诼菟ㄝS線 的平的面。利用如此一個(gè)墊圈，螺栓頭適用于非埋頭孔。墊圈可由塑料材料制成， 塑料可以是聚酰胺，例如，尼龍。墊圈可配裝到螺栓上，例如，作為一種卡配合， 并可包括內(nèi)部突出的部分，該突出部分配裝在第一螺桿部分和螺栓頭連接處的某一 槽內(nèi)。第一螺桿部分的直徑最好做成其公差小于0.05mm，較佳地公差小于0.02mm 此，在根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選的方面時(shí)，提供了類似緊固件組件的多用性，第一螺桿 部分的實(shí)際直徑變化應(yīng)小于O.lOmm，較佳地小于0.04mm。螺栓和螺母可用金屬制成，例如，鋼材。本發(fā)明還提供飛機(jī)部件組裝的方法，該方法包括以下諸步驟保持諸部件處于理想的關(guān)系中，使物品中諸孔對準(zhǔn)，提供具有第一和第二端的螺栓，螺栓包括第一端處的螺栓頭和第一螺桿部分和 第二螺桿部分，第一螺桿部分具有第一直徑的光滑圓周表面，而第二螺桿部分與第 一螺桿部分同軸，它具有的第二直徑小于第一直徑，第二螺桿部分的至少一部分有 外螺紋，第一螺桿部分定位在螺栓頭和第二螺桿部分之間，插入螺栓的第二端并通過對準(zhǔn)的孔，螺栓的第一螺桿部分與孔壁配合以使部件 對準(zhǔn)，提供螺母，螺母具有第一和第二端并包括從螺母第一端延伸的第一 L，其直徑 大于第一螺桿部分的第一直徑，在第二端區(qū)域內(nèi)，螺母還具有螺紋孔，該螺紋孔與 第一孔同軸并通向第一孔，以及將螺母旋入到螺栓上，使螺母的第一孔配裝在螺栓的第一螺桿部分的部分上， 螺母的螺紋孔與螺紋的螺桿部分螺紋地嚙合，以使部件被螺母第一端和螺栓頭夾緊 在一起。該方法還可包括在部件的預(yù)定部位形成孔的步驟。例如，可用鉆孔方法形成孔。 該方法特別適用于物品的臨時(shí)組裝，例如，在進(jìn)行鉆孔之時(shí)。因此，該方法還 可包括其后的步驟從螺栓中擰松螺母， 從對準(zhǔn)孔中取走螺栓，以及 將物品分開。在擰松螺母和取走螺栓之前，該方法還可包括在部件內(nèi)鉆出其它的孔。提供其 它孔例如可以是在部件最后組裝過程中(例如，當(dāng)形成諸如機(jī)翼那樣的完整飛機(jī)部 件時(shí))用來接納緊固件。該方法還可包括使其它孔對準(zhǔn)來再緊固部件。例如，使用任何合適的緊固件來 再緊固諸部件，以完成飛機(jī)部件的最后或永久的組裝。在部件拆卸之后，例如，在最后組裝之前，部件中的孔可進(jìn)行毛刺清理。本發(fā)明特別適用于飛機(jī)制造業(yè)，需緊固在一起的物品是飛機(jī)部件，例如， 一個(gè) 物品可以是翼段，而另一個(gè)物品可以是翼肋。當(dāng)物品是復(fù)合材料，或物品中的至少一個(gè)是復(fù)合材料時(shí)，本發(fā)明是特別地有利。 這樣的材料是特別地易損壞。


現(xiàn)將參照附圖，借助于實(shí)例來描述本發(fā)明的一實(shí)施例，在附圖中 圖1是緊固件組件的螺栓和墊圈的側(cè)視截面圖； 圖2是緊固件組件的螺母和墊圈的側(cè)視截面圖；以及 圖3是將兩個(gè)部件固定在一起的緊固件組件的側(cè)視截面圖。
具體實(shí)施方式
首先參照圖1，圖中示出螺栓1和墊圈2。螺栓1由埋頭螺栓頭3、第一螺桿 部分4和第二螺桿部分5組成。螺桿部分4和5是圓形截面并同軸。第一螺桿部分 4具有光滑的圓周表面，其直徑大于第二螺桿部分5，而第二螺桿部分5設(shè)有螺紋。 底切6設(shè)置在螺桿部分4和5的連接處，底切7設(shè)置在頭3和第一螺桿部分4的連 接處。盲孔8設(shè)置在螺栓頭內(nèi)，而盲孔9設(shè)置在第二螺桿部分5內(nèi)。每個(gè)盲孔8、 9 是六角形橫截面并與螺桿部分4、 5同軸?？?、 9提供有凹陷，合適的工具可與該凹陷嚙合而將螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)。墊圈2由尼龍制成，其是大致的環(huán)形并具有內(nèi)部突出的肋，該肋嚙合在底切7內(nèi)，以保持墊圈緊靠螺栓頭3。如圖1所示，螺栓頭3是具有斜坡的后表面的大致 截頭錐形狀，墊圈2形成有擱置在螺栓頭斜坡后表面上的對應(yīng)的斜坡面10。墊圈 還形成有與斜坡面IO相對的平面11。因此，由于配裝了墊圈2，螺栓l行為就像 平頭螺栓，而如果沒有墊圈2則它就有埋頭的頭部。為了配裝該墊圈2，它被壓在 螺栓桿上，直到墊圈上的內(nèi)部突出的肋進(jìn)入底切7內(nèi)為止。因此，墊圈2卡配在螺 栓上?，F(xiàn)參照圖2，圖中示出螺母12和墊圈13。螺母12包括形成有圓形截面平孔 15的前部14和形成有圓形截面螺紋孔17的后部16。孔15和17同軸，且孔15 基本上大于孔17。在螺母的前端處，前部14具有一體的突緣18。墊圈13包括環(huán)形的前表面部分19、從前表面部分19的外圍向后延伸的外圓 周部分20，以及從外圓周部分20的后端向內(nèi)延伸的呈唇形的固定部分21。墊圈由 尼龍制成并可彈性地變形，以便配裝到螺母的突緣18上，如圖2所示。 一旦這樣 配裝好，前表面部分19延伸在螺母前表面部分上而提供墊圈的功能。圖3示出使用中的圖1和2的緊固件組件，其將圖3中兩個(gè)部件25和26固定 在一起。部件例如可包括飛機(jī)機(jī)翼翼段和翼肋。為了使部件25和26保持在要求的 關(guān)系中，并在部件中鉆出對準(zhǔn)孔，將螺栓1插入圖3所示位置的孔中。從所示的實(shí) 例中可見，鉆出的孔不是埋頭的，因此需使用墊圈。第一螺桿部分4準(zhǔn)確配合在孔 中，如圖3所示，它具有足夠長度通過部件25、 26的組合厚度延伸并突出到另一 側(cè)上，第二螺桿部分5在另一側(cè)上進(jìn)一步突出。然后，螺母12擰到螺栓1上，將 前部14先放在螺栓1伸出的端部上，然后，后部16旋到螺栓的第二螺桿部分5 上。螺母前部14的平孔15的直徑稍大于螺栓第一螺桿部分4的直徑(例如，大 0.5mm)，因此，前部14能夠通過螺栓1直到墊圈13的前表面部分19鄰接到部件 26為止。一旦螺母12被擰緊，緊固件組件的有效性表現(xiàn)在兩方面 一方面保持部件25、 26夾緊在一起，另一方面借助于第一螺桿部分4在部件內(nèi)的準(zhǔn)確配合而使部件保 持對準(zhǔn)。同時(shí)，因?yàn)榈谝宦輻U部分4形成有光滑的圓周表面，所以，沒有損壞部件 25、 26內(nèi)孔的風(fēng)險(xiǎn)。部件25、 26用緊固件組件夾緊在一起，在一典型的情形中，也可用其它的緊 固件組件將部件夾緊，可在部件25、 26中鉆出許多其它的孔。然后可擰出緊固件組件(和任何其它的組件)，在最后重新組裝之前，取出螺栓并對部件25、 26清理 毛刺。每個(gè)緊固件組件的緊固和松開可以手工地或自動(dòng)地實(shí)施。通過對螺栓1提供相當(dāng)長的第一和第二螺桿部分4、 5，并提供螺母中的相當(dāng) 長的孔15，同樣的螺栓1就可用來夾緊一定范圍的部件厚度。因此，單一的緊固 件組件適用于給定直徑的所有孔。當(dāng)然，對于不同直徑的孔需要不同的緊固件組件。 方便地是，螺栓頭3只提供有限數(shù)量的不同尺寸，同樣大小的螺栓頭用于一個(gè)以上 直徑的孔。這些特征便于自動(dòng)化提供設(shè)備對螺栓的操作。盡管參照特定實(shí)施例描述和圖示了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn) 識(shí)到，本發(fā)明還可有這里沒有特別示出的許多不同的變化。在上面的描述中，提及 了整體或元件，它們具有公知的、明顯的或可預(yù)見的等價(jià)物，如此的等價(jià)物都被涵 蓋在此，就像本文所闡述。為確定本發(fā)明真正的范圍，可參照附后的權(quán)利要求書， 可認(rèn)為權(quán)利要求書包括了任何這樣的等價(jià)物。讀者還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，被描述為優(yōu)選的、 優(yōu)點(diǎn)的、方便的或諸如此類的本發(fā)明的整體和特征只是選項(xiàng)，它們并不限制獨(dú)立權(quán) 利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于飛機(jī)部件制造中的從動(dòng)螺栓組件，包括螺栓，所述螺栓具有第一和第二端，并包括所述第一端處的螺栓頭，鄰近于所述螺栓頭的第一螺桿部分，所述第一螺桿部分具有第一直徑的光滑圓周表面，該圓周表面布置成配合部件內(nèi)的孔壁，由此對準(zhǔn)諸部件，以及第二螺桿部分，所述第二螺桿部分定位在所述第一螺桿部分和所述第二端之間并與所述第一螺桿部分同軸，具有第二直徑，所述第二直徑小于所述第一直徑，所述第二螺桿部分的至少一部分是外螺紋；以及螺母，所述螺母具有第一和第二端，并包括從所述螺母的所述第一端延伸的第一孔，所述第一孔的直徑大于所述第一直徑，以便配合在所述螺栓的所述第一螺桿部分的部分上，以及位于所述第二端區(qū)域內(nèi)的螺紋孔，以便與螺紋的所述第二螺桿部分螺紋嚙合，所述螺紋孔與所述第一孔同軸并通向所述第一孔，其中，所述第二螺桿部分和所述螺紋孔的嚙合設(shè)置成通過所述螺母的第一端和所述螺栓頭將諸部件夾緊在一起。
2. 如權(quán)利要求1所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述螺栓頭位于所述 第一螺桿部分的一端。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述第二螺桿部 分從所述第一螺桿部分的所述端部延伸到所述螺栓的所述第二端。
4. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所 述螺紋孔延伸通過所述螺母的所述第二端。
5. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所 述螺母的所述第一孔的軸向長度大于所述螺紋孔的軸向長度。
6. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述組件還包括墊圈，所述墊圈位于所述第一孔周圍，并在所述螺母的所述第一端。
7. 如權(quán)利要求6所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述墊圈形成為與所述 螺母分開，并緊固在所述螺母上。
8.如權(quán)利要求7所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述墊圈形成有在所述螺母的所述第一端的端面上延伸的前表面部分、從所述前表面部分向后延伸的外圓 周部分，以及從所述外圓周部分向內(nèi)延伸并配合所述螺母以將所述墊圈固定在所述 螺母上的固定部分。
9. 如權(quán)利要求6或7所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述螺母的所述第一端形成有突緣，而所述墊圈配裝在所述突緣上。
10. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述螺栓頭是大致的截頭錐形以形成埋頭螺栓頭。
11. 如權(quán)利要求IO所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，還包括墊圈，所述墊 圈布置成改變所述螺栓頭的所述后表面，使其從傾斜面改變?yōu)榇怪庇谒雎菟ㄝS線 的平的面。
12. 如權(quán)利要求11所述的從動(dòng)螺栓組件，其特征在于，所述墊圈卡配到螺栓 上，并可包括內(nèi)部突出的部分，所述突出部分配裝在所述第一螺桿部分和所述螺栓 頭連接處的槽內(nèi)。
13. —種飛機(jī)部件組裝的方法，該方法包括以下諸步驟保持諸部件處于理想的關(guān)系中，使物品中諸孔對準(zhǔn)， 提供具有第一和第二端的螺栓，所述螺栓包括所述第一端處的螺栓頭、第一螺桿部分和第二螺桿部分，所述第一螺桿部分具有第一直徑的光滑圓周表面，而所述 第二螺桿部分與第一螺桿部分同軸，它具有的第二直徑小于所述第一直徑，所述第 二螺桿部分的至少一部分有外螺紋，所述第一螺桿部分定位在所述螺栓頭和所述第 二螺桿部分之間，將所述螺栓的所述第二端插入并通過對準(zhǔn)的孔，所述螺栓的所述第一螺桿部分 與孔壁配合以使所述部件對準(zhǔn)，提供螺母，所述螺母具有第一和第二端并包括從所述螺母的所述第一端延伸的 第一孔，其直徑大于所述第一螺桿部分的所述第一直徑，在第二端區(qū)域內(nèi)，所述螺 母還包括螺紋孔，所述螺紋孔與所述第一孔同軸并通向所述第一孔，以及將所述螺母旋擰到所述螺栓上，使所述螺母的所述第一孔配裝在所述螺栓的所 述第一螺桿部分的部分上，所述螺母的所述螺紋孔與螺紋的所述螺桿部分螺紋嚙 合，以使所述部件被所述螺母的所述第一端和所述螺栓頭夾緊在一起。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括在所述部件的預(yù)定部位 形成孔的步驟。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法還包括其后的步驟鉆出所述部件中的其它孔， 從所述螺栓中擰松所述螺母， 從所述對準(zhǔn)孔中取走所述螺栓，以及 將所述物品分開。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，該方法還包括其后的步驟 清理其它孔的毛刺，以及使所述其它孔對準(zhǔn)，來再緊固所述部件。
17. 如權(quán)利要求13至16中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，緊固在一起的所述部件中的至少一個(gè)是復(fù)合材料。
全文摘要
一種緊固件組件包括具有第一和第二端并包括第一端處的螺栓頭(3)的螺栓(1)，具有第一直徑的光滑圓周表面的第一螺桿部分(4)，以及與第一螺桿部分同軸且其第二直徑小于第一直徑的第二螺桿部分(5)。第二螺桿部分(5)的至少一部分是外螺紋，并且第一螺桿部分(4)定位在螺栓頭(2)和第二螺桿部分(5)之間。螺母(12)具有第一和第二端并包括從螺母第一端延伸的第一孔(15)，孔直徑大于第一直徑，以便配合在螺栓(2)第一螺桿部分(4)的部分上，以及在第二端區(qū)域內(nèi)，螺母還具有螺紋孔(17)，該螺紋孔與螺紋的第二螺桿部分(5)螺紋地嚙合，該螺紋孔(17)與第一孔(15)同軸并通向第一孔(15)。
文檔編號(hào)F16B35/04GK101331327SQ200680047402
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者J·H·羅, J·穆爾 申請人:空中客車英國有限公司