专利摘要

本发明公开了一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置及强化方法，包括芯棒、芯棒连接器、驱动螺杆、外套、外六角旋件和锁紧盖；芯棒的螺纹端穿过顶持头并与芯棒连接器一端螺纹连接；芯棒连接器另一端驱动螺杆螺纹连接；驱动螺杆外围与外套螺纹连接，外套内的中心开设台阶孔，台阶孔两端为内螺纹孔；外六角旋件的圆柱端与外套的台阶孔内的孔壁小间隙配合；通过锁紧盖与外套的螺纹连接，将外六角旋件限制于外套的台阶孔内。本发明为小批量、开敞性差的飞机连接孔提供了一种体积小、结构简单、低经济成本的疲劳强化装置，有效地解决了当前冷挤压强化装置采用液压作为拉伸动力，结构体积庞大、系统复杂，且价格昂贵的问题。

权利要求

1.一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置，其特征在于：包括芯棒、芯棒连接器、驱动螺杆、外套、外六角旋件和锁紧盖；所述芯棒的螺纹端穿过顶持头并与芯棒连接器一端螺纹连接；所述芯棒连接器另一端与驱动螺杆螺纹连接；所述驱动螺杆外围与外套螺纹连接，外套内的中心开设台阶孔，台阶孔两端为内螺纹孔；所述外六角旋件的圆柱端与外套的台阶孔内的孔壁小间隙配合；并通过所述锁紧盖与外套的螺纹连接，将外六角旋件限制于外套的台阶孔内。

2.根据权利要求1所述的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置，其特征在于：所述芯棒的强化头间隔相同的圆心角沿芯棒长度方向切除圆心角对应的扇形圆柱面。

3.根据权利要求1所述的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置，其特征在于：所述芯棒连接器的一端的圆柱凸台端带外螺纹，另一端开中心内螺纹孔。

4.根据权利要求3所述的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置，其特征在于：所述芯棒连接器通过圆柱凸台端与驱动螺杆螺纹连接，通过中心内螺纹孔与芯棒螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置，其特征在于：所述驱动螺杆一端带内螺纹孔；另一端为内六角形状，其外六角形状为六角凸台的圆形凸台，中心开设左旋内螺纹孔。

6.一种根据权利要求1-5任一所述的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化方法，其特征在于，包括：

A、对不带衬套的连接孔冷挤压强化；

B、对带衬套的连接孔冷挤压强化。

7.根据权利要求6所述的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化方法，其特征在于，所述A中对不带衬套的连接孔冷挤压强化，包括：

A1、芯棒带螺纹端穿过待强化孔，再穿过顶持头中心通孔与芯棒连接器螺纹连接；

A2、将芯棒连接器与驱动螺杆螺纹连接，顶持头与外套螺纹连接；

A3、采用外六角扳手卡持外六角旋件，保持外六角旋件周向不旋转，将内六角扳手插入驱动螺杆的内六角端，匀速缓慢旋转内六角扳手，驱动螺杆旋转带动芯棒轴向直线运动和周向旋转运动；

A4、芯棒的强化头完全通过孔后，完成一次拉扭耦合冷加压强化，反向旋转驱动螺杆，使驱动螺杆回到初始位置，卸下芯棒，完成一次强化；

A5、重复步骤A1至步骤A4，进行下一次强化。

8.根据权利要求6所述的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化方法，其特征在于，所述B中对带衬套的连接孔冷挤压强化，包括：

B1、芯棒带螺纹端与芯棒连接器螺纹连接，并将芯棒连接器与驱动螺杆螺纹连接，顶持头与外套螺纹连接；

B2、将衬套套设于芯轴上，将芯轴的头部穿过待强化孔，并将衬套滑入待强化孔中；

B3、将内六角扳手插入驱动螺杆的内六角端，保持驱动螺杆周向静止，采用外六角扳手旋转外六角旋件，驱动螺杆带动芯棒直线运动，当衬套被芯棒挤压变形固定在孔壁后，停止旋转外六角旋件；

B4、保持外六角旋件周向静止，旋转驱动螺杆，带动芯轴轴向直线运动和周向旋转运动，对孔进行拉旋耦合冷挤压强化；

B5、当芯棒的强化头完全通过孔后，完成一次拉扭耦合冷加压强化，反向旋转驱动螺杆，使驱动螺杆回到初始位置，即完成一次强化；

B6、重复步骤B1至步骤B5，进行下一次强化。

说明书

技术领域

本发明属于机械加工的技术领域，具体涉及一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置及强化方法。

背景技术

在飞机制造过程中，机械连接结构大量存在，一架飞机的紧固件用量可达几十万到上百万，且在可预见的未来仍然无法被替代。然而，飞机结构服役过程中，经常承受疲劳载荷作用，机械连接孔破坏了整体结构连续性、引起应力集中且容易存在初始损伤，是典型的整体结构服役疲劳危险点。因此，如何提升机械连接孔尤其是关键承力连接孔的疲劳性能一直是提升飞机可靠性能的重要研究内容。

适宜强化量下的冷挤压强化可以显著提升机械连接孔的疲劳性能，且具有不改变结构尺寸、不增加额外重量等诸多优点，是目前飞机孔结构疲劳性能强化的主要强化手段之一。通常冷挤压强化分为直接冷挤压和带衬套冷挤压：直接冷挤压通过芯棒直接挤压连接孔孔壁迫使其发生塑性变形，挤压后孔壁材料微观组织得到改善，孔壁形成有益残余压应力，进而提升孔的疲劳性能；带衬套冷挤压(如开缝衬套、压合衬套等)和直接冷挤压疲劳增寿原理相同，只是芯棒先挤压衬套，衬套膨胀再进一步挤压孔壁，可以有效避免孔壁损伤并提高残余应力分布均匀度。无论直接冷挤压还是带衬套冷挤压，强化过程中都需要冷挤压强化设备对芯棒提供拉力。当前冷挤压强化装置通常采用液压作为拉伸动力，结构体积庞大、系统复杂，且通常价格昂贵，如专利号为201220713773.0的实用新型专利公开了一种机翼大梁铆钉孔表面强化硬化冷挤压机和专利号为201910749455.6的发明专利公开了一种一种深孔超声振动冲击强化装置及方法。虽然这些发明可以实现孔的高质量冷挤压强化，但实际中，飞机制造存在诸多开敞性较差的装配环境，显然结构庞大的强化设备无法有效应用。此外，飞机维修过程中，通常待强化孔数量较少、且结构开敞性较差，从成本上考虑，价格昂贵的大型强化设备亦不适用。专利号为201910637084.2的发明则公开了一种旋转式孔冷挤压强化装置与方法，该发明虽然较液压冷挤压强化设备体积明显减小，但相对于飞机制造过程中的诸多狭小的操作环境，仍然体积偏大，难以进行强化，且该发明结构和操作过程较复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，，针对数量较小、开敞性较差的飞机机械连接孔，提供一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置及强化方法，以解决当前冷挤压强化装置采用液压作为拉伸动力，结构体积庞大、系统复杂，且价格昂贵的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置，其包括芯棒、芯棒连接器、驱动螺杆、外套、外六角旋件和锁紧盖；芯棒的螺纹端穿过顶持头并与芯棒连接器一端螺纹连接；芯棒连接器另一端与驱动螺杆螺纹连接；驱动螺杆外围与外套螺纹连接，外套内的中心开设台阶孔，台阶孔两端为内螺纹孔；外六角旋件的圆柱端与外套的台阶孔内的孔壁小间隙配合；并通过锁紧盖与外套的螺纹连接，将外六角旋件限制于外套的台阶孔内。

优选地，芯棒的强化头间隔相同的圆心角沿芯棒长度方向切除圆心角对应的扇形圆柱面。

优选地，芯棒连接器的一端的圆柱凸台端带外螺纹，另一端开中心内螺纹孔。

优选地，芯棒连接器通过圆柱凸台端与驱动螺杆螺纹连接，通过中心内螺纹孔与芯棒螺纹连接。

优选地，驱动螺杆一端带内螺纹孔；另一端为内六角形状，其外六角形状为六角凸台的圆形凸台，中心开设左旋内螺纹孔。

一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化方法，包括：

A、对不带衬套的连接孔冷挤压强化；

B、对带衬套的连接孔冷挤压强化。

优选地，A中对不带衬套的连接孔冷挤压强化，包括：

A1、芯棒带螺纹端穿过待强化孔，再穿过顶持头中心通孔与芯棒连接器螺纹连接；

A2、将芯棒连接器与驱动螺杆螺纹连接，顶持头与外套螺纹连接；

A3、采用外六角扳手卡持外六角旋件，保持外六角旋件周向不旋转，将内六角扳手插入驱动螺杆的内六角端，匀速缓慢旋转内六角扳手，驱动螺杆旋转带动芯棒轴向直线运动和周向旋转运动；

A4、芯棒的强化头完全通过孔后，完成一次拉扭耦合冷加压强化，反向旋转驱动螺杆，使驱动螺杆回到初始位置，卸下芯棒，完成一次强化；

A5、重复步骤A1至步骤A4，进行下一次强化。

优选地，B中对带衬套的连接孔冷挤压强化，包括：

B1、芯棒带螺纹端与芯棒连接器螺纹连接，并将芯棒连接器与驱动螺杆螺纹连接，顶持头与外套螺纹连接；

B2、将衬套套设于芯轴上，将芯轴的头部穿过待强化孔，并将衬套滑入待强化孔中；

B3、将内六角扳手插入驱动螺杆的内六角端，保持驱动螺杆周向静止，采用外六角扳手旋转外六角旋件，驱动螺杆带动芯棒直线运动，当衬套被芯棒挤压变形固定在孔壁后，停止旋转外六角旋件；

B4、保持外六角旋件周向静止，旋转驱动螺杆，带动芯轴轴向直线运动和周向旋转运动，对孔进行拉旋耦合冷挤压强化；

B5、当芯棒的强化头完全通过孔后，完成一次拉扭耦合冷加压强化，反向旋转驱动螺杆，使驱动螺杆回到初始位置，即完成一次强化；

B6、重复步骤B1至步骤B5，进行下一次强化。

本发明提供的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置及强化方法，具有以下有益效果：

本发明通过驱动螺杆和外六角旋件的相互配合，实现了孔的直接手持式拉扭耦合冷挤压和带衬套孔的拉扭耦合手持式冷挤压，为小批量、开敞性差的飞机连接孔提供了一种体积小、结构简单、低经济成本的疲劳强化装置，有效地解决了当前冷挤压强化装置采用液压作为拉伸动力，结构体积庞大、系统复杂，且价格昂贵的问题。

除此，本发明通过间隔相同圆心角切平芯棒强化头的柱面，降低了强化阻力，降低了强化难度和孔壁损伤程度；通过拉扭耦合的方式提高了孔周应力分布均匀度，有利于提高冷挤压的疲劳增寿效果。

附图说明

图1为孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置的正视图和剖面视图。

图2为孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置的芯棒等轴视图。

图3为孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置的顶持头等轴视图。

图4为孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置的芯棒连接器等轴视图。

图5为孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置的外六角旋件等轴视图。

其中，1、芯棒；2、顶持头；3、芯棒连接器；4、外套；5、外六角旋件；6、锁紧盖；7、驱动螺杆。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置，包括芯棒1、顶持头2、芯棒连接器3、驱动螺杆7、外套4、外六角旋件5和锁紧盖6。

以下将对上述部件进行详细描述：

参考图2，芯棒1，芯棒1的强化头间隔相同圆心角切平了圆柱面，以减小强化阻力，用于挤压待强化孔。

参考图4，芯棒连接器3，用于芯棒1和驱动螺杆7的过渡连接，为类法兰状，芯棒连接器3的圆柱凸台端带外螺纹，另一端开中心内螺纹孔，针对不同型号芯棒1的不同外螺纹尺寸，芯棒连接器3设计为多个型号，每个型号仅中心内螺纹孔尺寸不同，且与不同型号的芯棒1配合。

驱动螺杆7，用于驱动芯棒1直线和旋转运动，带左旋外螺纹，一端带内螺纹孔，另一端为内六角形状；外六角旋件5用于驱动芯棒11直线运动，为带为六角凸台的圆形凸台，中心带左旋内螺纹孔。

外套4，用于提供手持，中心带台阶孔，两端带内螺纹孔。

锁紧盖6，用于将外六角旋件5盖在外套4中，带中心通孔，小直径端带外螺纹。

参考图3，顶持头2，用于顶持工件，带中心通孔，连接端的柱状凸台带外螺纹。

上述各个部件之间的连接关系为：

芯棒1的螺纹端穿过顶持头2并与芯棒连接器3一端螺纹连接，芯棒连接器3另一端驱动螺杆7螺纹连接，驱动螺杆7外围与外套4螺纹连接。

参考图5，顶持头2中心通孔穿过芯棒1后，与外套4螺纹连接。外套4内的中心开设台阶孔，台阶孔两端为内螺纹孔，外六角旋件5的圆柱端与外套4的台阶孔内的孔壁小间隙配合，通过锁紧盖6与外套4的螺纹连接，将外六角旋件5限制于外套4的台阶孔内。

根据本申请的一个实施例，一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化方法，包括：

A、对不带衬套的连接孔冷挤压强化；

B、对带衬套的连接孔冷挤压强化。

其中，A中对不带衬套的连接孔冷挤压强化，包括：

步骤A1、芯棒1带螺纹端穿过待强化孔，再穿过顶持头2中心通孔与芯棒连接器3螺纹连接；

步骤A2、将芯棒连接器3与驱动螺杆7螺纹连接，顶持头2与外套4螺纹连接；

步骤A3、采用外六角扳手卡持外六角旋件5，保持外六角旋件5周向不旋转，将内六角扳手插入驱动螺杆7的内六角端，匀速缓慢旋转内六角扳手，驱动螺杆7旋转带动芯棒1轴向直线运动和周向旋转运动；

步骤A4、芯棒1的强化头完全通过孔后，完成一次拉扭耦合冷加压强化，反向旋转驱动螺杆7，使驱动螺杆7回到初始位置，卸下芯棒1，完成一次强化；

步骤A5、重复步骤A1至步骤A4，进行下一次强化。

B中对带衬套的连接孔冷挤压强化，包括：

步骤B1、芯棒1带螺纹端与芯棒连接器3螺纹连接，并将芯棒连接器3与驱动螺杆7螺纹连接，顶持头2与外套4螺纹连接；

步骤B2、将衬套套设于芯轴上，将芯轴的头部穿过待强化孔，并将衬套滑入待强化孔中；

步骤B3、将内六角扳手插入驱动螺杆7的内六角端，保持驱动螺杆7周向静止，采用外六角扳手旋转外六角旋件5，驱动螺杆7带动芯棒1直线运动，当衬套被芯棒1挤压变形固定在孔壁后，停止旋转外六角旋件5；

步骤B4、保持外六角旋件5周向静止，旋转驱动螺杆7，带动芯轴轴向直线运动和周向旋转运动，对孔进行拉旋耦合冷挤压强化；

步骤B5、当芯棒1的强化头完全通过孔后，完成一次拉扭耦合冷加压强化，反向旋转驱动螺杆7，使驱动螺杆7回到初始位置，即完成一次强化；

步骤B6、重复步骤B1至步骤B5，进行下一次强化。

本发明通过驱动螺杆7和外六角旋件5的相互配合，实现了孔的直接手持式拉扭耦合冷挤压和带衬套孔的拉扭耦合手持式冷挤压，为小批量、开敞性差的飞机连接孔提供了一种体积小、结构简单、低经济成本的疲劳强化装置。

除此，本发明通过间隔相同圆心角切平芯棒1强化头的柱面，降低了强化阻力，降低了强化难度和孔壁损伤程度；通过拉扭耦合的方式提高了孔周应力分布均匀度，有利于提高冷挤压的疲劳增寿效果。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

一种孔的手持式拉扭耦合冷挤压强化装置及强化方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。