件上的螺母、螺釘的結構形式
鉚接螺母
鉚接螺母常見的形式有壓鉚螺母柱、壓鉚螺母、漲鉚螺母、拉鉚螺母、浮動壓鉚螺母
壓鉚螺母柱
壓鉚就是指在鉚接過程中,在外界壓力下,壓鉚件使基體材料發生塑性變形,而擠入鉚裝螺釘、螺母結構中特設的預制槽內,從而實現兩個零件的可靠連接的方式,壓鉚的非標螺母有兩種,一種是壓鉚螺母柱,一種是壓鉚螺母。采用此種鉚接形式實現與基材的連接的,此種鉚接形式通常要求鉚接零件的硬度要大于基材的硬度。普通低碳鋼、鋁合金板、銅板板材適合于壓接壓鉚螺母柱,對于不銹鋼和高碳鋼板材因為材質較硬,需要特制的高強度的壓鉚螺母柱,不僅價格很高,而且壓接困難,壓接不牢靠,壓接后容易脫落,廠家為了保證可靠性,常常需要在螺母柱的側面加焊一下,工藝性不好,因此,有壓鉚螺母柱和壓鉚螺母的鈑金零件盡可能不采用不銹鋼。包括壓鉚螺釘、壓鉚螺母也是這種情況,不合適在不銹鋼板材上使用。
壓鉚螺母柱的壓接過程如圖1-41所示:
圖 1-41 壓鉚過程示意圖
壓鉚螺母
壓鉚螺母的壓接過程如圖1-42所示:
圖 1-42 壓鉚過程示意圖
漲鉚螺母
漲鉚就是指在鉚接過程中,鉚裝螺釘或螺母的部分材料在外力作用下發生塑性變形,與基體材料形成緊配合,從而實現兩個零件的可靠連接的方式。常用的ZRS等等就是采用此種鉚接型式實現與基材的連接的。漲鉚工藝比較簡單,連接強度較低,通常用在對緊固件高度有限制,且承受扭距不大的情況。如圖1-43所示:
圖1-43漲鉚過程示意圖
拉鉚螺母
拉鉚是指在鉚接過程中,鉚接件在外界拉力的作用下,發生塑性變形,其變形的位置通常在專門設計的部位,靠變形部位夾緊基 材來實現可靠的連接。常用的拉鉚螺母就是采用此種鉚接型式實現與基材的連接的。拉鉚使用專用的鉚槍進行鉚接,多用在安裝空間較小,無法使用通用鉚接工裝的情況,例如封閉的管材。如圖1-44所示:
圖 1-44拉鉚過程示意圖
浮動壓鉚螺母
有些鈑金結構上的鉚裝螺母,因為整體機箱結構復雜,結構的積累誤差太大,以致這些鉚裝螺母的相對位置誤差很大,造成其它零件裝配困難,在相應的壓鉚螺母位置上采用壓鉚式浮動螺母后,很好的改善了這一情況。如圖1-45所示:(注意事項:壓鉚位置一定要有足夠空間)
圖1-45 浮動壓鉚螺母壓入過程示意圖
漲鉚螺母或壓鉚螺母到邊距離
漲鉚螺母或壓鉚螺母都是通過對板料的擠壓使之與板料鉚合在一起,漲鉚或壓鉚時如到邊的距離太近,則容易使此部分變形,無特殊要求時,鉚裝緊固件中心線與板邊緣最小距離應該大于L,見圖1-46,否則必須使用專用夾具防止板的邊緣受力變形。L的大小參見新的《非標緊固件》手冊,每種非標緊固件的L值都有詳細描述。
圖 1-46 中心線與板邊緣最小距離
影響鉚接質量的因素
影響鉚接質量的因素很多,總結下來,主要有以下幾個:基材性能,底孔尺寸,鉚接方式。
基材性能。基材硬度適當時,鉚接質量較好,鉚接件的受力較好。
底孔尺寸。底孔尺寸的大小直接影響鉚接的質量,開大了,基材和鉚接件的間隙大,對于壓鉚來講,不能有足夠的變形來填滿鉚接件上的溝槽,使剪切受力不足,直接影響壓鉚螺母(釘)的抗推力。對于漲鉚螺釘來講,底孔太大,鉚接過程中由塑性變形而產生的擠壓力變小,直接影響漲鉚螺釘(母)的抗推力和抗扭力。對拉鉚相同,底孔太大,使塑性變形后兩件之間的有效摩擦力減小,影響鉚接的質量。底孔尺寸小,雖然在一定程度上可以增加鉚接的承力,但是容易造成鉚接外觀質量差,鉚接力大,安裝不便、易造成底板變形等缺點,影響鉚接工作的生產效率和鉚接的質量。
鉚接方式。在上一節中已經有所介紹。
鉚裝螺釘、螺母在使用的過程中要非常注意其所在的場合,不同的場合,不同的受力要求,就要采用不同的型式。如果采用的不合適,就會降低鉚裝螺釘、螺母的受力范圍,造成連接的失效。下面舉幾個例子來說明正常情況下的正確使用方法。
1) 不要在鋁板陽極氧化或表面處理之前安裝鋼或不銹鋼鉚裝緊固件。
2)同一直線上壓鉚過多,被擠壓的材料沒有地方可流動,會產生很大的應力,使工件彎曲成弧形
3)盡量保證在板的表面鍍覆處理后再安裝鉚裝緊固件。
4)M5、M6、M8、M10的螺母一般要點焊,太大的螺母一般要求強度較大,可采用弧焊,M4(含M4)以下盡量選用漲鉚螺母,如是電鍍件,可選用未電鍍的漲鉚螺母。
5)當在折彎邊上鉚壓螺母時,為保證鉚壓螺母的鉚接質量,需注意1、鉚孔邊到折彎邊的距離必須大于折彎的變形區。2、鉚裝螺母中心到折彎邊內側的距離L應大于鉚裝螺母外圓柱半徑與折彎內半徑之和。即L>D/2+r。
凸焊螺母
凸焊螺母(點焊螺母)在鈑金件結構設計中應用非常廣泛,在公司的結構設計中,也經常用到,但是,很多設計中,預孔的大小沒有按照標準,是無法準確定位的。國家標準的凸焊螺母有兩種,一種是焊接六角螺母GB13680-92,定位比較粗糙,定位尺寸不準確,焊接后經常需要對螺紋回絲;另外一種是焊接六角螺母GB13681-92,焊接時有自定位結構,推薦采用這種結構。其結構型式和尺寸按圖1-47和圖1-48,焊接用鋼板焊接前的孔徑D0與板厚H的推薦值按表1-17的規定。
圖1-47 焊接六角螺母GB13681-92結構型式
圖 1-48焊接六角螺母與鋼板的焊接
表1-17 焊接六角螺母GB13681-92尺寸和對應鋼板的開孔厚度(mm)
螺紋規格(D或D×P) | M4 | M5 | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | |
─ | ─ | ─ | M8×1 | M10×1 | M12×1. 5 | M16×1. 5 | ||
─ | ─ | ─ | ─ | (M10×1.25) | (M12×1. 25) | ─ | ||
e | min | 9.83 | 10.95 | 12.02 | 15.38 | 18.74 | 20.91 | 26.51 |
dy | max | 5.97 | 6.96 | 7.96 | 10.45 | 12.45 | 14.75 | 18.735 |
min | 5.885 | 6.87 | 7.87 | 10.34 | 12.34 | 14.64 | 18.605 | |
h1 | max | 0.65 | 0.70 | 0.75 | 0.90 | 1.15 | 1.40 | 1.80 |
min | 0.55 | 0.60 | 0.60 | 0.75 | 0.95 | 1.20 | 1.60 | |
h2 | max | 0.35 | 0.40 | 0.40 | 0.50 | 0.65 | 0.80 | 1.0 |
min | 0.25 | 0.30 | 0.30 | 0.35 | 0.50 | 0.60 | 0.80 | |
m | max | 3.5 | 4 | 5 | 6.5 | 8 | 10 | 13 |
min | 3.2 | 3.7 | 4.7 | 6.14 | 7.64 | 9.64 | 12.3 | |
D0 | max | 6.075 | 7.09 | 8.09 | 10.61 | 12.61 | 14.91 | 18.93 |
min | 6 | 7 | 8 | 10.5 | 12.5 | 14.8 | 18.8 | |
H | max | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 | 5 | 6 |
min | 0.75 | 0.9 | 0.9 | 1 | 1.25 | 1.5 | 2 |
注:盡可能不采用括號內的規格。
圖1-45 浮動壓鉚螺母壓入過程示意圖
漲鉚螺母或壓鉚螺母到邊距離
漲鉚螺母或壓鉚螺母都是通過對板料的擠壓使之與板料鉚合在一起,漲鉚或壓鉚時如到邊的距離太近,則容易使此部分變形,無特殊要求時,鉚裝緊固件中心線與板邊緣最小距離應該大于L,見圖1-46,否則必須使用專用夾具防止板的邊緣受力變形。L的大小參見新的《非標緊固件》手冊,每種非標緊固件的L值都有詳細描述。
圖 1-46 中心線與板邊緣最小距離
影響鉚接質量的因素
影響鉚接質量的因素很多,總結下來,主要有以下幾個:基材性能,底孔尺寸,鉚接方式。
基材性能。基材硬度適當時,鉚接質量較好,鉚接件的受力較好。
底孔尺寸。底孔尺寸的大小直接影響鉚接的質量,開大了,基材和鉚接件的間隙大,對于壓鉚來講,不能有足夠的變形來填滿鉚接件上的溝槽,使剪切受力不足,直接影響壓鉚螺母(釘)的抗推力。對于漲鉚螺釘來講,底孔太大,鉚接過程中由塑性變形而產生的擠壓力變小,直接影響漲鉚螺釘(母)的抗推力和抗扭力。對拉鉚相同,底孔太大,使塑性變形后兩件之間的有效摩擦力減小,影響鉚接的質量。底孔尺寸小,雖然在一定程度上可以增加鉚接的承力,但是容易造成鉚接外觀質量差,鉚接力大,安裝不便、易造成底板變形等缺點,影響鉚接工作的生產效率和鉚接的質量。
鉚接方式。在上一節中已經有所介紹。
鉚裝螺釘、螺母在使用的過程中要非常注意其所在的場合,不同的場合,不同的受力要求,就要采用不同的型式。如果采用的不合適,就會降低鉚裝螺釘、螺母的受力范圍,造成連接的失效。下面舉幾個例子來說明正常情況下的正確使用方法。
1) 不要在鋁板陽極氧化或表面處理之前安裝鋼或不銹鋼鉚裝緊固件。
2)同一直線上壓鉚過多,被擠壓的材料沒有地方可流動,會產生很大的應力,使工件彎曲成弧形
3)盡量保證在板的表面鍍覆處理后再安裝鉚裝緊固件。
4)M5、M6、M8、M10的螺母一般要點焊,太大的螺母一般要求強度較大,可采用弧焊,M4(含M4)以下盡量選用漲鉚螺母,如是電鍍件,可選用未電鍍的漲鉚螺母。
5)當在折彎邊上鉚壓螺母時,為保證鉚壓螺母的鉚接質量,需注意1、鉚孔邊到折彎邊的距離必須大于折彎的變形區。2、鉚裝螺母中心到折彎邊內側的距離L應大于鉚裝螺母外圓柱半徑與折彎內半徑之和。即L>D/2+r。
凸焊螺母
凸焊螺母(點焊螺母)在鈑金件結構設計中應用非常廣泛,在公司的結構設計中,也經常用到,但是,很多設計中,預孔的大小沒有按照標準,是無法準確定位的。國家標準的凸焊螺母有兩種,一種是焊接六角螺母GB13680-92,定位比較粗糙,定位尺寸不準確,焊接后經常需要對螺紋回絲;另外一種是焊接六角螺母GB13681-92,焊接時有自定位結構,推薦采用這種結構。其結構型式和尺寸按圖1-47和圖1-48,焊接用鋼板焊接前的孔徑D0與板厚H的推薦值按表1-17的規定。
圖1-47 焊接六角螺母GB13681-92結構型式
圖 1-48焊接六角螺母與鋼板的焊接
表1-17 焊接六角螺母GB13681-92尺寸和對應鋼板的開孔厚度(mm)
螺紋規格(D或D×P) | M4 | M5 | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | |
─ | ─ | ─ | M8×1 | M10×1 | M12×1. 5 | M16×1. 5 | ||
─ | ─ | ─ | ─ | (M10×1.25) | (M12×1. 25) | ─ | ||
e | min | 9.83 | 10.95 | 12.02 | 15.38 | 18.74 | 20.91 | 26.51 |
dy | max | 5.97 | 6.96 | 7.96 | 10.45 | 12.45 | 14.75 | 18.735 |
min | 5.885 | 6.87 | 7.87 | 10.34 | 12.34 | 14.64 | 18.605 | |
h1 | max | 0.65 | 0.70 | 0.75 | 0.90 | 1.15 | 1.40 | 1.80 |
min | 0.55 | 0.60 | 0.60 | 0.75 | 0.95 | 1.20 | 1.60 | |
h2 | max | 0.35 | 0.40 | 0.40 | 0.50 | 0.65 | 0.80 | 1.0 |
min | 0.25 | 0.30 | 0.30 | 0.35 | 0.50 | 0.60 | 0.80 | |
m | max | 3.5 | 4 | 5 | 6.5 | 8 | 10 | 13 |
min | 3.2 | 3.7 | 4.7 | 6.14 | 7.64 | 9.64 | 12.3 | |
D0 | max | 6.075 | 7.09 | 8.09 | 10.61 | 12.61 | 14.91 | 18.93 |
min | 6 | 7 | 8 | 10.5 | 12.5 | 14.8 | 18.8 | |
H | max | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 | 5 | 6 |
min | 0.75 | 0.9 | 0.9 | 1 | 1.25 | 1.5 | 2 |