一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，其包括螺母、卡箍、托板、套环和拉杆，其中托板的底板中心开有向底板一侧延伸的凸缘孔，另一侧垂直于底板对称设置有两个开有通孔的耳片，托板的底板上还对称设有两个凸台，拉杆为柱状结构，一端为直径增大端；紧固件安装前，螺母放置在托板上，两个凸台用于限定螺母的底板在托板上的游动，卡箍套装在螺母上并通过两个耳片上的通孔固定，套环与托板的凸缘孔配合并安装在复合材料结构的紧固件孔内，拉杆的直径增大端安装在托板的凸缘孔内，通过拉伸拉杆实现紧固件的安装，该装配紧固件安装效率高，可以在任意曲面上安装，与复合材料孔紧密连接，且起到保护作用，防止分层。
【专利说明】一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，适用于复合材料无损伤安装，属于结构连接【技术领域】。
【背景技术】
[0002]飞行器结构存在大量空间狭小区域，需要采用单面安装紧固件实现结构连接。对于复合材料结构，不能使用传统托板螺母，因为传统托板螺母需要在复合材料结构上安装铆钉以固定托板螺母，但在可重复使用飞行器复合材料结构应用铆钉会破坏结构，导致开孔处分层、产生初始裂纹。因此需要研制一种无需铆钉固定连接的、适用于复合材料结构的托板螺母。
[0003]根据文献资料调研，目前国内相关技术主要针对于金属结构连接，不能用于复合材料结构连接。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，该装配紧固件安装效率高，无需在复合材料零件孔上锪窝，可以在任意曲面上安装，与复合材料孔紧密连接，且起到保护作用，防止分层。
[0005]本实用新型的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:
[0006]一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，包括螺母、卡箍、托板、套环和拉杆，其中卡箍为直线段折弯而成且两端靠近的开口结构，螺母的一端带有底板，托板的底板中心开有向底板一侧延伸的凸缘孔，另一侧垂直于底板对称设置有两个耳片，两个耳片上各设有一个通孔，托板的底板上还对称设有两个凸台；拉杆为柱状结构，一端为直径增大端；紧固件安装前，螺母放置在托板上，两个凸台用于限定螺母的底板在托板上的游动，卡箍套装在螺母上并通过两个耳片上的通孔固定，套环与托板的凸缘孔配合并安装在复合材料结构的紧固件孔内，拉杆的直径增大端安装在托板的凸缘孔内，通过拉伸拉杆实现紧固件的安装。
[0007]在上述适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件中，托板的两个耳片上的通孔为长方形孔。
[0008]在上述适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件中，螺母包括底板及底板上延伸出的环形凸台结构。
[0009]在上述适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件中，凸缘孔外部设计有突起物或凹槽，用于增大套环与托板之间的连接摩擦力。
[0010]在上述适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件中，螺母根据需求选择自锁螺母或可拆卸螺母结构。
[0011]在上述适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件中，套环为两级阶梯环或三级阶梯环。
[0012]本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果:
[0013](1)、本实用新型对装配紧固件结构进行了创新设计，包括螺母、卡箍、托板、套环及拉杆，安装时通过拉杆使托板紧固件孔发生径向扩展，与套环紧固，通过套环保护复合材料孔壁，同时套环末端在拉杆拉出时产生变形起到与孔紧密连接作用，该紧固件安装效率高，无需在复合材料零件孔上锪窝，可以在任意曲面上安装，与复合材料孔紧密连接，且起到保护作用，防止分层。
[0014](2)、本实用新型紧固件采用的螺母与托板可以拆卸，根据不同设计需要更换不同类型螺母以实现口盖快速拆卸及冷热结构可拆装连接，适用范围广，实用性强；
[0015](3)、本实用新型实现在复合材料结构上应用无铆接托板螺母，并防止复合材料开孔处分层，且紧固件采用的螺母可以浮动，并且可根据需要提高安装精度，实现高精度安装；
[0016](4)、本实用新型为了有效提高紧固件系统与复合材料结构孔的紧密连接，可在套环外壁做表面处理以增大摩擦力，不必将紧固件孔制成锥形来实现紧固件垂直方向的固定；
[0017](5)、本实用新型对紧固件各部件结构及材料进行优化设计使得整个紧固件系统更轻。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型装配紧固件结构示意图；
[0019]图2为本实用新型装配紧固件结构零件爆炸视图；
[0020]图3为本实用新型装配紧固件中托板结构示意图；
[0021]图4为本实用新型装配紧固件中套环结构示意图，其中图43、仙分别为两种不同结构形式的套环；
[0022]图5为本实用新型装配紧固件中卡箍结构示意图；
[0023]图6为本实用新型装配紧固件中螺母结构示意图；
[0024]图7为本实用新型装配紧固件中螺母、卡箍与托板装配示意图；
[0025]图8为本实用新型装配紧固件初始状态示意图；
[0026]图9为本实用新型装配紧固件安装中间状态示意图；
[0027]图10为本实用新型装配紧固件安装完成状态示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述:
[0029]如图1所示为本实用新型装配紧固件结构示意图，图2为本实用新型装配紧固件结构零件爆炸视图，由图可知装配紧固件包括螺母1、卡箍2、托板3、套环4和拉杆5。
[0030]如图3所示为本实用新型装配紧固件中托板结构示意图，由图可知托板3的底板中心开有向底板一侧延伸的凸缘孔10，凸缘孔10外部设计有突起物或凹槽，用于增大套环4与托板2之间的连接摩擦力。另一侧垂直于底板对称设置有两个耳片，两个耳片上各设有一个通孔12，本实施例中通孔为长方形孔，用以固定卡箍2。托板3的底板上还对称设有两个凸台11，用以限定螺母1在托板3上的游动。
[0031]如图4所示为本实用新型装配紧固件中套环结构示意图，其中图43、仙分别为两种不同结构形式的套环4，其中图如为二级阶梯环，图仙为三级阶梯环，套环4套装在托板2下部凸缘孔10的凸环外。
[0032]如图5所示为本实用新型装配紧固件中卡箍结构示意图，卡箍2为直线段折弯而成且两端靠近的开口结构，卡箍2设计有开口端，允许可重复拆卸螺母1。
[0033]如图6所示为本实用新型装配紧固件中螺母结构示意图，螺母1包括底板15及底板15上延伸出的环形凸台结构。
[0034]拉杆5为柱状结构，一端为直径增大端。
[0035]安装前螺母1、卡箍2、托板3及套环4为整体组件，组件与复合材料结构6紧固件孔固定，通过工具拉伸拉杆5，托板3的凸缘孔10及套环4膨胀与复合材料结构6紧固件孔壁实现紧固连接，完成紧固件系统的安装。螺母1可根据任务需求选择自锁螺母或可拆卸螺母结构，托板3及套环4采用延展性良好的钛合金材料，拉杆5选用高硬度合金钢材料。
[0036]本实用新型装配紧固件的具体安装过程如下:
[0037]如图8所示为本实用新型装配紧固件初始状态示意图，紧固件安装前，螺母1放置在托板3上，两个凸台11用于限定螺母1的底板15在托板3上的游动，卡箍2套装在螺母1上并通过两个耳片上的通孔3固定，套环4与托板3的凸缘孔10配合并安装在复合材料结构的紧固件孔内，拉杆5的直径增大端安装在托板3的凸缘孔10内。如图7所示为本实用新型装配紧固件中螺母、卡箍与托板装配示意图。
[0038]如图9所示为本实用新型装配紧固件安装中间状态示意图，拉伸拉杆5，拉杆5上端为直径增大端，由拉杆5挤压托板3圆管凸缘孔10内壁，使托板3圆管凸缘孔10内壁膨胀。托板3圆管凸缘孔10内壁膨胀后挤压套环4，通过摩擦力(为增大摩擦力，托板3圆管凸缘孔10外壁表面加工出凹槽或突起物)将托板3与套环4紧固相连，同时通过使用套环4保护复合材料结构的紧固件开孔孔壁，防止分层。
[0039]如图10所示为本实用新型装配紧固件安装完成状态示意图，拉杆5从紧固件中拉出，图10中采用的套环4为图4(3)的套环结构，当采用图4(6)的套环结构时，套环4末端膨胀，与复合材料结构6的紧固件孔壁挤压，这时通过公差及尺寸设计防止复合材料结构6的孔壁发生分层，为了有效提高紧固件系统与复合材料结构孔的紧密连接，可在套环4外壁做表面处理以增大摩擦力。不必将紧固件孔制成锥形来实现紧固件垂直方向的固定。
[0040]本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【权利要求】
1.一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，其特征在于:包括螺母(I)、卡箍(2)、托板(3)、套环(4)和拉杆(5)，其中卡箍(2)为直线段折弯而成且两端靠近的开口结构，螺母(I)的一端带有底板(15)，托板(3)的底板中心开有向底板一侧延伸的凸缘孔(10)，另一侧垂直于底板对称设置有两个耳片，两个耳片上各设有一个通孔(12)，托板(3)的底板上还对称设有两个凸台(11);拉杆(5)为柱状结构，一端为直径增大端；紧固件安装前，螺母⑴放置在托板⑶上，两个凸台(11)用于限定螺母⑴的底板(15)在托板(3)上的游动，卡箍(2)套装在螺母(I)上并通过两个耳片上的通孔(3)固定，套环(4)与托板(3)的凸缘孔(10)配合并安装在复合材料结构(6)的紧固件孔内，拉杆(5)的直径增大端安装在托板(3)的凸缘孔(10)内，通过拉伸拉杆(5)实现紧固件的安装。
2.根据权利要求1所述的一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，其特征在于:所述托板(3)的两个耳片上的通孔为长方形孔。
3.根据权利要求1所述的一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，其特征在于:所述螺母(I)包括底板(15)及底板(15)上延伸出的环形凸台结构。
4.根据权利要求1所述的一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，其特征在于:所述凸缘孔(10)外部设计有突起物或凹槽，用于增大套环(4)与托板(2)之间的连接摩擦力。
5.根据权利要求1所述的一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，其特征在于:所述螺母(I)根据需求选择自锁螺母或可拆卸螺母结构。
6.根据权利要求1所述的一种适应于复合材料结构的无损伤装配紧固件，其特征在于:所述套环(4)为两级阶梯环或三级阶梯环。
【文档编号】F16B37/04GK204152931SQ201420513613
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】熊艳丽, 顾春辉, 唐青春, 张沥, 许健, 田甜, 吴迪, 崔深山, 李晓乐, 张帆, 李丹圆 申请人:中国运载火箭技术研究院