一种带垫圈套的防雷螺母组件的制造方法与流程

本发明涉及特种螺纹连接件的加工制造方法，具体涉及一种带垫圈套的防雷螺母组件的制造方法。

背景技术：

1、本发明涉及特种螺纹连接件的加工制造方法，具体涉及一种带垫圈套的防雷螺母组件的制造方法。

2、飞机机体结构已普遍采用复合材料，其中，复合材料连接需要装配大量的金属紧固件。由于复合材料导电弱于金属，当飞机遭遇雷击时，金属紧固件成为主要的雷击附着点。此时，若金属紧固件与复合材料孔壁存在间隙，当金属紧固件雷电流超过一定电流阀值时，这些间隙处空气会发生电离，从而引起电弧。电弧会损伤复合材料，严重情况会引燃燃油蒸汽发生爆炸。

3、申请人在公开号为cn115163630a的专利文献中提供了一种航空复合材料连接紧固件，采用衬套套装在连接紧固件的连接杆（具体为螺杆杆部）上，衬套径向膨胀可分别与复合材料孔壁以及连接杆外侧壁紧密贴合，提高连接紧固件的电流散逸，从而降低电流阀值，有效提升连接紧固件抗雷击性能。该连接紧固件还包括螺母和垫圈部分。

4、上述专利文献中仅针对垫圈安装基体为斜面的情况提供了螺母与垫圈具体结构。而无论是该专利文献中采用的带有内球面结构的垫圈还是常规结构的垫圈，由于装配前螺母与垫圈彼此分离，故在安装螺母前需要先选择垫圈并安装垫圈，造成螺母安装不便。由于航空复合材料连接紧固件安装空间条件比较狭小（这也是上述专利文献中的螺母采用十二角梅花齿结构的原因），安装螺母前先安装垫圈的方式带来的螺母安装不便的问题更为突出。

5、另一方面，上述专利文献中并未涉及连接紧固件各部分的制造方法。如按照常规制造工艺，该专利文献中的螺母与垫圈分别主要通过数控切削（主要是数铣和数车）的方式加工，切削刀具损耗大导致较高的加工制造成本，也不利于规模化生产。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种带垫圈套的防雷螺母组件的制造方法，通过将对防雷螺母组件结构的改进和对防雷螺母组件加工制造工艺的改进相结合，实现以更低的制造成本和更高的生产效率加工制造出更方便安装以及能更好避免垫圈安装基体（如航空复合材料表面）损伤的防雷螺母组件。

2、一种带垫圈套的防雷螺母组件的制造方法，包括：a)防雷螺母的加工制造，具体包含：a1)将圆柱形坯料加热并放入热镦模具中进而通过热镦成型为热镦件，所述热镦件由圆盘形头部、梅花齿杆部以及连接在圆盘形头部与梅花齿杆部之间且直径从圆盘形头部向梅花齿杆部方向逐渐减小的变径收缩部构成；a2)将所述热镦件的梅花齿杆部装入车削夹具中并通过该车削夹具将所述热镦件装夹在数控车床上进而通过车削加工为车削件，所述车削件具有通过车削加工而轴向贯穿所述热镦件的内孔以及在所述圆盘状头部基础上成型的锥形头，所述锥形头的侧面为直径从锥形头的端面向梅花齿杆部方向逐渐减小的圆锥面，所述锥形头的端面与侧面之间通过锥形头圆弧倒角过渡，所述内孔具有位于所述锥形头一端的沉头孔；a3)在所述车削件的内孔上位于所述沉头孔对侧的通孔部分进行功丝形成螺纹孔，然后将功丝后的车削件通过第一收口机构同步径向向内挤压所述梅花齿杆部上的至少一对齿槽以实现对所述螺纹孔的收口从而得到防雷螺母，所述至少一对齿槽中每对齿槽由位于同一直径方向上的相对两个齿槽组成；b)垫圈套的加工制造，具体包含：b1)将板坯放入冲压模具中进而通过冲压成型得到所述垫圈套，所述垫圈套由底板、位于所述底板上的中心孔以及设置在所述底板边缘的翻边构成，所述底板在从所述中心孔的中心径向向外延伸的方向上朝与所述翻边所在轴向方向相反的轴向方向弯曲至倾斜2°至6°，并且，在所述翻边成型后所述底板与所述翻边之间形成内部半径大于所述锥形头圆弧倒角的半径的垫圈弯曲圆弧角；c)将防雷螺母与垫圈套组装形成防雷螺母组件，具体包含：c1)将所述垫圈套套装在所述防雷螺母的锥形头上使所述锥形头的端面与所述底板配合以及所述锥形头的侧面与所述翻边配合，然后通过第二收口机构径向向内挤压所述翻边以使得所述翻边弯曲变形为与所述圆锥面相配合从而防止垫圈套从所述锥形头上脱离的锥形套筒，并且，所述垫圈弯曲圆弧角的内部半径保持大于所述锥形头圆弧倒角的半径并使所述防雷螺母与所述垫圈套可相对旋转。

3、根据本发明实施例，所述热镦模具包括：模芯，所述模芯由硬质合金制成，并具有与所述热镦件形状相吻合的型腔，所述型腔的两端贯穿所述模芯；模套，所述模套由硬度小于所述硬质合金的模具钢制成，并套装在所述模芯外侧，所述模套与所述模芯过盈配合。

4、根据本发明实施例，所述车削夹具包括：筒体，所述筒体由钢材制成且前端用于装夹所述热镦件而后端用于套装在车床转轴的夹套中并在该转轴带动下随该转轴同轴旋转，所述夹套可在该筒体一周上均匀施加径向向内的夹紧力而固定该筒体；第一切口系，所述第一切口系由沿所述筒体一周均匀间隔排列且长度从所述筒体前端面延伸至靠近所述筒体后端面而深度贯穿所述筒体侧壁的多个第一切口组成；第二切口系，所述第二切口系由沿所述筒体一周均匀间隔排列且长度从所述筒体后端面延伸至靠近所述筒体前端面而深度贯穿所述筒体侧壁的多个第二切口组成；梅花齿形孔，所述梅花齿形孔与所述筒体同轴设置并从所述筒体前端面贯穿至该筒体后端面，该梅花齿形孔与所述热镦件的梅花齿杆部相配合。

5、根据本发明实施例，所述梅花齿形孔是在所述筒体上切割出所述第一切口系和所述第二切口系之前即在所述筒体上加工而成的。此外，所述梅花齿形孔可以是在所述筒体上通过线切割加工工艺加工而成的。

6、根据本发明实施例，防雷螺母的加工制造还包括：对所述车削件的梅花齿杆部的端面进行车削加工从而在所述梅花齿杆部的端面上加工出倒角，所述倒角包含所述梅花齿杆部的端面的外缘倒角以及所述内孔在所述梅花齿杆部的端面上的孔口倒角。

7、根据本发明实施例，所述第一收口机构包括：车削件固定结构，所述车削件固定结构用于固定功丝后的车削件；侧滑块机构，所述侧滑块机构设置在被固定的功丝后的车削件的旁侧并包含至少一对侧滑块，所述至少一对侧滑块中每对侧滑块用于在驱动机构的带动下同步径向向内挤压所述梅花齿杆部上的对应一对齿槽，所述至少一对侧滑块中每对侧滑块中的各侧滑块上设置有用于接触并挤压相应齿槽的挤压头，所述挤压头为扁状结构且该扁状结构的外缘的长度方向与所述梅花齿杆部的轴向方向保持一致。

8、根据本发明实施例，所述第二收口机构包括：上模，所述上模中设有型腔，所述型腔从下往上依次具有同轴设置的定位导向沉头孔、锥形收口孔和上部让位孔；下模，所述下模的上端面上设有用于与所述定位导向沉头孔相配合的型芯块，所述型芯块的上端面上设置有圆柱形凸起以及位于该圆柱形凸起周边的环形凹槽；其中，所述圆柱形凸起用于与所述垫圈套的中心孔配合，所述环形凹槽的形状大小与所述垫圈套的底板以及该底板上的垫圈弯曲圆弧角相吻合，使用时所述防雷螺母与所述垫圈套组装并放置在所述型芯块的上端面上使得所述垫圈套的中心孔与所述圆柱形凸起配合且所述垫圈套的底板以及该底板上的垫圈弯曲圆弧角放置在所述环形凹槽中，当所述上模与所述下模合模时所述型芯块进入所述定位导向沉头孔并在该定位导向沉头孔的导向下推动所述防雷螺母与所述垫圈套向所述锥形收口孔方向运动，通过该锥形收口孔径向向内挤压所述翻边以使得所述翻边弯曲变形为与所述圆锥面相配合的锥形套筒。

9、根据本发明实施例，所述梅花齿杆部采用十二角梅花齿结构。此外，所述底板在从所述中心孔的中心径向向外延伸的方向上朝与所述翻边所在轴向方向相反的轴向方向弯曲至倾斜4°。

10、上述带垫圈套的防雷螺母组件的制造方法至少具有如下有益技术效果：

11、一、防雷螺母本身加工制造的工艺步骤少、零件转换和装夹次数少、切削刀具的损耗小、工艺流程设计合理、较多使用模具（热镦模具、第一收口机构）和自制治具（车削夹具）实现高效率、规模化生产。因此，可以显著降低防雷螺母的加工制造成本并提高生产效率。

12、二、通过将防雷螺母的圆锥面与垫圈套的锥形套筒的相互配合，巧妙实现了防雷螺母与垫圈套连体式设计，这样，避免安装防雷螺母前先选择垫圈并安装垫圈的步骤，实现了防雷螺母与垫圈套的同步安装，大大提升防雷螺母的安装便利性。

13、三、由于垫圈套的底板在从所述中心孔的中心径向向外延伸的方向上朝与所述翻边所在轴向方向相反的轴向方向弯曲至倾斜2°至6°，这样可保证垫圈套没有锐边与垫圈安装基体（如航空复合材料表面）接触，防止垫圈套划伤垫圈安装基体。

14、四、由于垫圈套的底板在从所述中心孔的中心径向向外延伸的方向上朝与所述翻边所在轴向方向相反的轴向方向弯曲至倾斜2°至6°，同时，垫圈弯曲圆弧角的内部半径大于所述锥形头圆弧倒角的半径使所述防雷螺母与所述垫圈套可相对旋转，这样，防雷螺母与所述垫圈套之间可以轻松相对旋转，避免防雷螺母与垫圈套之间之间发生磨损导致与防雷螺母相连的螺杆中心偏移进而影响电流散逸效果。

15、可见，上述带垫圈套的防雷螺母组件的制造方法通过将对防雷螺母组件结构的改进和对防雷螺母组件加工制造工艺的改进相结合，实现了以更低的制造成本和更高的生产效率加工制造出更方便安装以及更好避免垫圈安装基体（如航空复合材料表面）损伤的防雷螺母组件。

16、下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明的附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。