板件直角连接结构及适用其的专用螺母

技术领域

本发明属于将构件连接在一起的连接结构，尤其涉及将板件以直角方式连接在一起的连接结构和适用这种连接结构的专用螺母。

背景技术

将相互垂直贴合的板件牢固连接，是制造行业经常遇到的操作。在现有技术的通行的做法中，焊接、粘合方式非常普遍。焊接、粘合方式，需要专用耗材和设备，操作过程麻烦。当部件受力较大时，板件之间的连接牢固度不够稳定或者不够可靠，有开裂隐患。并且，焊接、粘合成一体之后，后期无法安全分离，不利于维修和个别零件的单独更换。当用作机械传动机构的机箱、机壳时，不利于装置的零部件组装和后期拆卸。当进行产品研制时，焊接组合体中的某个需要修改的零件将难以单独拆卸更换，整体更换不仅浪费材料，而且耗时耗力。

为了便于板件组合结构的组装、维护和拆卸的需要，目前的一般手段是利用螺栓、螺母、专用角码、合页、铰链等零件将板件之间进行活动连接或者可拆分的连接。当板件厚度合适时，还可在其中一个板上做出螺栓安装孔，并在另一个板的边面中央做出深螺孔，然后借助螺栓来紧固连接。

但对于直角相接的板件的相互的刚性牢固结合，在目前的现有技术中，还没有发现可以仅依靠螺栓螺母扣件来完成的手段，还需要使用带孔角码、对接栓轴之类的专用扣件，或者需要在厚板的边面做出螺孔，操作效率仍然较低，实施难度较大。

发明内容

为了解决现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种板件直角连接结构，

其特征是：

包括第一板件11和第二板件12；

第一板件11的板边有至少一个板边缺口111；

板边缺口111包括颈段和腹段，板边缺口的腹段1112宽度大于颈段1111宽度；

板边缺口的腹段1112可塞入规格匹配的螺母30，该螺母的锁紧面301被板边缺口的颈段1111与腹段1112之间的台阶1113抵住；

第二板件有螺栓安装孔123；

当第一板件11的板边缺口111与第二板件12的螺栓安装孔123对齐后，规格匹配的螺栓20可从第二板件12的螺栓安装孔123穿过，再穿入第一板件11的板边缺口的颈段1111，再拧入已塞入第二板件12的板边缺口的腹段1112内的螺母30的螺孔内。

优选地，

所述第一板件11的所述板边缺口111所在的板边有至少一个板边定位凸边112；

所述第二板件12有至少一个定位孔121；

当第一板件11的板边定位凸边112对齐并插入第二板件12的对应位置的定位孔121时，第一板件11的所述板边缺口111也与第二板件12的对应位置的所述螺栓安装孔123对齐。

优选地，

第一板件11-1包括至少两个相邻的板边定位凸边112-1，并且，至少一个所述板边缺口111-1的颈段1111-1位于这两个板边定位凸边112-1之间；

第二板件12-1包括至少两个相邻的定位孔121-1，至少一个螺栓安装孔122-1位于这两个定位孔121-1之间，并且，这两个定位孔121-1与这个螺栓安装孔122-1合并相通；

当第一板件11-1的包含上述板边缺口111-1和板边定位凸边112-1的板边与第二板件12-1以相互垂直的角度对接时，第一板件11-1的上述两个板边定位凸边112-1可插入第二板件12-1的对应位置的上述两个定位孔121-1，第一板件11-1的上述板边缺口111-1可与第二板件12-1的对应位置的上述螺栓安装孔122-1对齐，并且，规格匹配的螺栓20可穿过第二板件12-1的螺栓安装孔122-1，再穿入第一板件11-1的板边缺口的颈段1111-1，再拧入已塞入第二板件12-1的板边缺口的腹段1112-1的螺母30的螺孔内。

目前在机械行业中，各种钣金激光切割技术和相关设备已经普遍应用，加工效率很高，相对成本低廉。所以，本发明提出的上述板边缺口、定位孔、螺栓安装孔均可以在钣金零件的激光切割工序中进行精确和高速度加工。所以，上述连接方式，无需使用角码等零部件，也无需设置螺纹加工工序，只需按设计图纸完成激光切割工序后，将相关板件相互简单拼接插合，再用规格匹配的通用螺栓螺母就可牢固相连。并且，在需要时，还可快速拆分，任意更换部件。当需要高强度永久连接时，还可追加焊接工序，形成更牢固的焊接体。总之，上述技术特征，实现了发明目的。

如果选用现有的标准六角螺母、方形螺母实施上述发明，会存在塞入螺母的操作不易定位，螺母容易穿过缺口并脱落、不便于单手操作的问题。为此，本发明还提出了如下所述的一种适用于上述板件直角连接结构的专用螺母，

其特征是：

该专用螺母31的单侧设有侧突缘311；

当该专用螺母31被塞入规格匹配的所述第一板件11的所述板边缺口的腹段1112内，并且，其螺孔315与所述第二板件12的对应位置的螺栓安装孔122对齐后，其侧突缘311被板边缺口111的边缘阻挡。

因该专用螺母有侧突缘311，当塞入板边缺口111时，会避免螺母穿过缺口并脱落，并且便于单手操作。

当使用上述专用螺母时，虽然会避免螺母穿过缺口并脱落，但螺母本体可能难以遮盖板边缺口的颈段，不仅影响外观，而且不利于密封。为此，

优选地，

所述专用螺母的构造还包括从该专用螺母31-2的锁紧面313-2的所述侧突缘311所在一侧延伸出的一个盖板314，

当该专用螺母31-2被塞入规格匹配的所述第一板件11的所述板边缺口的腹段1112内，并且，其螺孔315与所述第二板件12的对应位置的螺栓安装孔122对齐后，该专用螺母的盖板314将所述板边缺口的颈段1111单向封盖。

优选地，

所述专用螺母的构造还包括从该专用螺母31-3的锁紧面313-3中部螺孔315的相对两侧延伸出的两个塞板312；

当该专用螺母31-3被塞入规格匹配的所述第一板件11的所述板边缺口的颈段1111和腹段1112内，并且，其螺孔315与所述第二板件12的对应位置的螺栓安装孔122对齐后，该专用螺母的两个塞板312将所述板边缺口的颈段1111双向封堵，所述螺栓20可穿过两个塞板312之间的空间，并拧入该专用螺母的螺孔315。

优选地，

所述专用螺母的构造还包括位于所述盖板314-2相对一侧的一个塞板312-2；

当该专用螺母31-4被塞入规格匹配的所述第一板件11的所述板边缺口的颈段1111和腹段1112内，并且，其螺孔315与所述第二板件12的对应位置的螺栓安装孔122对齐后，该专用螺母的盖板314-2和塞板312-2将所述板边缺口的颈段1111双向封堵，所述螺栓20可穿过盖板314-2和塞板312-2之间的空间，并拧入该专用螺母的螺孔315。

上述优选方案提出的专用螺母，可以满足板边缺口的遮盖和密封需求，进一步实现了发明目的。

在本文中，术语“板件”包括以金属板或者非金属板制成的有直边的硬质板状零件，并且，显而易见的是，“板件”不应包括难以应用本发明的薄板。术语“第一”、“第二”是为区分不同板件的临时称呼。术语“前”是指观察被引用的视图中所示零部件时，指向观察者的方向称为“前”，背向观察者的方向称为“后”；术语“上”、“下”、“左”、“右”是按被引用的视图的上下左右为准，术语“底”是指被引用的视图中的特定零部件在附图中的最下端，“顶”是指被引用的视图中的特定零部件在附图中的最上端。

以上术语仅是为了便于准确描述本发明的各部分的相对位置关系，而不是指示或暗示所指的零部件必须具有特定的方位、或者必须以特定的方位进行组合和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的更具体的技术特征和有益效果，将在以下实施例中，结合附图做进一步的详细描述。

附图说明

图1是实施例1的第一板件正视图；

图2是图1所示第一板件的立体图；

图3是实施例1的第二板件正视图；

图4是图3所示第二板件的立体图；

图5和图6是实施例1的装配体爆炸视图；

图7和图8是实施例1的装配体立体图；

图9是实施例1的装配体正视图；

图10是图9的A-A剖视图；

图11是图9的B-B剖视图；

图12是实施例2的第一板件正视图；

图13是图12所示第一板件的立体图；

图14是实施例2的第二板件正视图；

图15是图14所示第二板件的立体图；

图16和图17是实施例2的装配体爆炸视图；

图18是实施例2的装配体正视图；

图19是图18所标剖切线的剖视图；

图20是实施例2的装配体立体图；

图21是实施例3的专用螺母立体图；

图22是图21所示专用螺母在实施例2中应用的装配体立体图；

图23是图22的正视图；

图24是图23所标剖切线的剖视图；

图25和图26是实施例4的专用螺母立体图；

图27和图28是实施例5的专用螺母立体图；

图29和图30是实施例6的专用螺母立体图；

图31是图25、图27所示专用螺母在实施例1中应用的装配体立体图；

图32是图31的正视图；

图33是图32所标剖切线的剖视图；

图34是应用本发明的一种钣金部件设计方案的装配体立体图；

图35是图34的爆炸视图；

图36是应用本发明的一种带钣金机箱的设备设计方案的装配体立体图。

附图标记：

11-第一板件，12-第二板件，111-板边缺口，1111-板边缺口的颈段，

1112-板边缺口的腹段，1113-板边缺口的台阶，1114-板边缺口的腹段侧壁，

112-板边定位凸边，1121-板边定位凸边的斜角，121-定位孔，122-螺栓安装孔，

1221-螺栓孔残角，20-螺栓，201-螺栓杆，202-螺栓帽，30-螺母，301-螺母的侧面，

302-螺母的锁紧面，31-专用螺母，311-专用螺母的侧突缘，312-专用螺母的塞板，

3121专用螺母的塞板底端面，3122专用螺母的塞板侧立面，313-专用螺母的锁紧面，

314-专用螺母的盖板，315-专用螺母的螺孔，316-专用螺母的侧立面。

具体实施方式

本发明的实施例1如图1至图11所示。参见图1、图2，这是在本实施例中涉及到的用激光切割方法加工完成的两个金属板件中的第一板件11的正视图和立体图。第一板件11的底边设有两个板件缺口111，每个板件缺口111包括下方的颈段1111和上方的腹段1112，在颈段1111与腹段1112之间，是左右两个对称的台阶1113。在第一板件11的底边，还均匀布置了三个板边定位凸边112。为了便于抽插，每个板边定位凸边112的左右底角做成了斜角1121。

参见图3、图4，这是在本实施例中涉及到的用激光切割方法加工完成的两个金属板件中的第二板件12的正视图和立体图。第二板件12的靠近底边位置设有交替布置的两个螺栓安装孔112和三个矩形的定位孔121。

参见图5、图6，第二板件12的两个螺栓安装孔112和三个矩形的定位孔121的对称中心线与第一板件11的两个板边缺口111和三个板边定位凸边112的对称中线相互对应重合。

在将第一板件11和第二板件12进行对接拼装时，先将第一板件11的三个板件定位凸边112同时对准并完全插入第二板件12的三个定位孔121。此时，第一板件11的两个板边缺口的颈段1111刚好对齐第二板件12的两个螺栓安装孔122。之后，将两个规格匹配的六角型螺母30先塞入第一板件11的两个板边缺口111的腹段1112中。第一板件11的每个板边缺口111的左右腹段侧壁1114的间距比这两个六角型螺母30的一对相互平行的侧面301的间距宽出约0.5mm，使螺母30塞入后无法沿竖轴回转。塞入后的螺母30的下部锁紧面302被第一板件11的板边缺口的台阶1113挡住，使螺母30无法向下移动。之后，将两个规格匹配的螺栓20从第二板件12的底部向上穿过两个螺栓安装孔122，再继续向上穿过第一板件11的宽度略大于螺栓20的螺纹直径的板边缺口的颈段1111，最终拧入板边缺口的腹段1112内的螺母30的螺孔内，并用力拧紧。符合预设规格的螺栓20的螺纹端头将不会接触板边缺口的腹段1112的顶面。

显然，在必要时，可以将螺栓20先穿过垫片或垫圈，然后再穿入第二板件12的螺栓安装孔122。

如各图中所示，为了避免装配中的零件干涉、减小应力，第二板件12的矩形定位孔121以及第一板件11的板边定位凸边112的直角位置可预设柱面凹角。

第二板件12的每个矩形的定位孔121的外廓尺寸与第一板件11的对应位置的板边定位凸边112的外廓尺寸相互匹配，第一板件11的板边定位凸边112的高度与第二板件12的厚度相同。当然，如果板件厚度容许，需要后期增加焊接加固工序，可将第一板件11的板边定位凸边112的高度大于或者小于第二板件12的厚度，以便在第二板件12底部的定位孔121周边留出焊接角。

组装完成后的状态如图7至图11所示，可以看到，依靠两组螺栓螺母之间的锁紧力加上三组板边定位凸边与定位孔之间的横向限位力，可靠地保持了这两个板件的牢固的直角结合状态。这个连接状态可以随时通过对螺栓螺母的拆卸操作而相互分离。

此后，若有必要，可在两个板件的接合位置施加焊接工序，将两个板件永久相连。

显而易见，板件的厚度会直接影响板件之间的连接强度。一般来说，用作机械设备中的手力不太大的板件构件之间的连接，可选用厚度较薄的板件，并且可以无需在后期施加焊接工序。当用于重载荷工况的钢结构件时，应选用厚钢板，并匹配相应的高强度螺栓螺母。当有空间或者外观要求时，第二板件12的螺栓安装孔122可以做成锥形沉孔，并采用沉头螺栓。

本发明的实施例2如图12至图20所示。参见图12、图13，这是在本实施例中涉及到的用激光切割方法加工完成的两个金属板件中的第一板件11-1的正视图和立体图。第一板件11-1的底边设有一个板件缺口111-1，板件缺口111-1包括下方的颈段1111-1和上方的腹段1112-1，在颈段1111-1与腹段1112-1之间，是左右两个对称的台阶1113。

在该第一板件11-1的底边有两个板边定位凸边112-1。板边缺口111-1的颈段1111-1位于这两个板边定位凸边112-1之间；

第二板件12-1包括两个相邻的定位孔121-1，一个螺栓安装孔122-1位于这两个定位孔121-1之间，并且，这两个定位孔121-1与这个螺栓安装孔122-1相互合并连通，形成异型长孔。这个异型长孔的轮廓线虽然比较复杂，但对于激光加工来说显然是轻松可以完成的。

参见图14、图15，这是在本实施例中涉及到的用激光切割方法加工完成的两个金属板件中的第二板件12-1的正视图和立体图。与实施例1不同的是，本实施例的第二板件12-1的两个定位孔121-1位于一个螺栓安装孔122-1的两侧，并且，定位孔121-1与螺栓安装孔122-1的相邻部分被切断，形成相互连通的异型长孔。为了增加螺栓螺母的锁紧面与板件之间的接触面积，定位孔121-1与螺栓安装孔122-1的相邻部分仍然保留了四个螺栓孔残角1221。

事实上，本实施例中的第一板件11-1的两个板边定位凸边112-1相当于一个较长的板边定位凸边的中央设置了一个板边缺口后被分断成左右两个较窄的板边定位凸边。同理，第二板件12-1的异型长孔，相当于在一个较长的定位孔的中央设置了有上下侧弧面的一个螺栓安装孔122-1。

将第一板件11-1与第二板件12-1按图16至图19所示相互插接并利用一个螺栓20和一个六角螺母30装配完成之后，形成图20示的组合状态。

参见图12和图16，与实施例1不同的是，本实施例中的板边缺口的台阶1113-1的位置可以与第二板件12-1的顶面齐平，让螺母30的底部锁紧面302如图18至图20所示那样与板面相互贴合，隐藏螺栓的螺纹，形成比较密合的封闭状态。

与实施例1相比，本实施例的板件定位凸边尺寸较小，结构更紧凑，适合宽度尺寸不大的板件之间的直角连接。

本发明的实施例3如图21所示，这是一种适合应用于实施例1的专用螺母31-1，这种专用螺母31-1的构造包括位于螺孔315的前后侧方的相互平行的两个侧立面316，在两个侧立面316的同侧边缘处，设有竖向的长条凸棱形状的侧突缘311。

图22至图24演示了实施例2中的两个板件应用了规格匹配的本实施例中的专用螺母31-1后的效果。当该专用螺母31-1被塞入第一板件11-1的所述板边缺口的腹段1112内，并且，其螺孔315与所述第二板件12的对应位置的螺栓安装孔对齐后，其侧突缘311被板边缺口111的边缘阻挡。

显然，本实施例中的专用螺母31-1也可以在实施例1中采用。

因该专用螺母31-1设置了侧突缘311，当塞入板边缺口111时，会避免螺母穿过缺口并脱落，并且便于单手操作。

本发明的实施例4如图25、图26所示，这是在实施例3的基础上设计的另一种专用螺母31-2。该专用螺母的构造还包括从该专用螺母31-2的锁紧面313-2的侧突缘311所在一侧向下延伸出的一个盖板314。盖板314的外侧装饰面为柱面形。

参见图31至图34，该专用螺母31-2可以应用在实施例1中。当该专用螺母31-2被塞入规格匹配的第一板件11的一个板边缺口的腹段1112内，并且，其螺孔315与第二板件12的对应位置的螺栓安装孔122对齐后，该专用螺母的盖板314会与螺母本体一起将板边缺口的颈段1111单向完全封盖，不仅从单侧遮盖了螺栓的螺纹段外漏段，提高了密封性，而且还形成比较美观的外形。

本发明的实施例5如图27、图28所示，这是一种适合应用于实施例1的专用螺母31-3，

这种专用螺母31-3的构造包括从该专用螺母31-3的锁紧面313-3中部螺孔315的相对两侧延伸出的两个塞板312。当该专用螺母31-3应用于实施例1时，其两个塞板312的预设尺寸容许其塞入板件缺口的颈段1111。

参见图31至图34，当该专用螺母31-3被塞入规格匹配的第一板件11的板边缺口的颈段1111和腹段1112内，并且，其螺孔315与第二板件12的对应位置的螺栓安装孔122对齐后，该专用螺母的两个塞板312将板边缺口的颈段1111双向封堵。螺栓20可穿过两个塞板312之间的空间，拧入该专用螺母的螺孔315。与实施例4类似，该专用螺母31-3塞板312会与螺母本体一起将板边缺口的颈段1111双向完全封闭，不仅从双向完全遮盖了螺栓的螺纹段，提高了密封性，也形成了比较美观的外形。

本发明的实施例6如图29、图30所示，本实施例提出的专用螺母31-4结合了实施例4和实施例5的特征，在螺母的一侧设置了形状如实施例4中描述的一个盖板314-2，另一侧设置了如实施例5中描述的一个塞板312-2。

当该专用螺母31-4被塞入实施例1中描述的规格匹配的第一板件11的板边缺口的颈段1111和腹段1112内，并且，其螺孔315与第二板件12的对应位置的螺栓安装孔122对齐后，该专用螺母的盖板314-2和塞板312-2将所述板边缺口的颈段1111双向封堵，所述螺栓20可穿过盖板314和塞板312之间的空间，并拧入该专用螺母的螺孔315。

与实施例4和实施例5类似，本实施例也具有较高的密封性和比较美观的外形。

显而易见，本发明可以广泛应用于各种装置中的需要垂直相连的板件连接结构中。图34、图35所示的就是一种大量应用了本发明的基架部件。图36所示的一种完整传动装置的钣金机箱构造中，也大量应用了本发明。