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焊接螺母铆接螺母螺纹公差的设计选用

焊接螺母铆接螺母螺纹公差的设计选用


在一般机械设计中,零件的螺纹连接一般设计成内螺纹孔的形式,但是,这种设计零件的壁厚需要非常厚,显然,这种设计在汽车及设计中是非常不现实的,为此,在汽车设计中通常都是在钢板上焊接一个凸焊螺母或铆接一个铆接螺母。由于凸焊螺母与铆接螺母是与钢板连接到一起的,汽车零部件为了保证防腐蚀的性能,还需要进行电泳涂装的工序,这样,电泳涂装时,油漆就会粘附到螺母的螺纹上。由于电泳漆的厚度还是比较厚的,通常底盘等重防腐蚀的区域设计成15μm~35μm,这么厚的涂层粘附到螺母螺纹上后,造成螺栓安装的时候非常难以旋入,因此,在设计焊接螺母或铆接螺母的螺纹公差时候就需要进行充分的考虑。


标准中,内螺纹的公差只有两个公差带G、H,通常会选用6G、6H精度等级。如图1,根据紧固件的设计原则,螺纹涂镀后螺纹实际轮廓上的任何点不应超越按公差带位置H或h所确定的最大实体牙型,即涂镀后螺纹不能超过基本牙型的尺寸线。而内螺纹的直径的尺寸减小量是涂镀层厚度t的4倍(着主要是因为螺纹是60°,螺纹单边尺寸增加是厚度的2倍,直径双边尺寸增加就是厚度4倍),也就是说假设油漆层的厚度为15μm,内螺纹的尺寸至少应比基本牙型大60μm,这样采用G公差带显然不能满足要求(如图2),必须实际加工螺纹时候收缩公差带,或者加大公差带与基本牙型的间隙。


为了,减小加工难度,提高螺纹加工的合格率,目前主要有两种方法来解决:

1)采用更大的间隙,目前比较常用的做法是采用6E的非标准内螺纹公差;

2)仍然采用6G的标准的内螺纹公差,但是在螺纹上涂NYCOTE胶,这种胶的特点是螺母焊接时候不会有焊渣粘附到内螺纹上,螺母焊接后电泳涂装时候不会粘附电泳层,如图3。


对于涂NYCOTE这种方式不是本部分接介绍的重点,我们主要对6E公差这种方法进行分析。





由于6E公差是非标准公差,标准中没有相关的数据(见表1,标准中的螺纹公差),因此,需要通过一定的方法计算得出大径、中径的最大、最小尺寸,以便进行加工和检验。从表1中可以看出内螺纹公差等级没有6E公差等级,但是在通用公司的焊接螺母图纸中会出现6E内螺纹的公差等级(如图4),在供应商铆接螺母的专利图纸中也出现了6E公差等级的铆接螺母(如图5)。分析原因主要认为无论是焊接螺母还是铆接螺母,螺母焊接或者铆接到结构件上以后,焊接螺母或者铆接螺母都会随着结构件一起进行电泳,一般电泳层比较厚,如果采用常规的内螺纹公差等级,电泳后的螺母与螺栓旋入会比较困难,需要进行再攻丝等处理。


表1 标准螺纹公差等级

公差精度

内螺纹

外螺纹

S

N

L

S

N

L

精密

4H

5H

6H

(3h4h)

(4g)4h

(5g4g)(5h4h)

中等

5G) 5H

6G [6H]

(7G) 7H

(5g6g)(5h6h)

6e 6f [6g] 6h

(7e6e)(7g6g)(7h6h)

粗糙

 

(7G) 7H

(8G) 8H

 

(8e)(8g)

(9e8e)(9g8g)

 




内螺纹6E公差等级的计算


内螺纹6E公差等级标准中没有该等级,可以通过外螺纹公差等级计算得出。计算出外螺纹6h-6e的偏差数值,根据内外螺纹公差及孔轴公差中相同大小写字母公差带基本偏差相同的关系推算出6E的内螺纹公差带。本文以M12为例,内螺纹6E的公差等级计算过程见表2,首先,计算出6h-6e、6g-6e、6f-6e中任何一种公差差值;其次,内螺纹中6H-6E、6G-6E、6F-6E的公差差值与外螺纹的公差差值是对称关系,即把外螺纹的公差差值加上“-”号就是内螺纹的公差差值;最终,根据该公差差值就可以得出内螺纹的6E公差上下偏差。通过这种方法就可以计算出其他相应规格的螺纹6E公差尺寸。


表2外螺纹6e和内螺纹6E公差等级

外螺纹

精度等级

公称直径d

螺距P

大径

中径

小径d3max

dmax

dmin

差值

d2max

d2min

差值

4h

12

1.75

12

11.83

0.17

10.863

10.768

0.095

9.853

6h

12

1.75

12

11.735

0.265

10.863

10.713

0.15

9.853

6g

12

1.75

11.966

11.701

0.265

10.829

10.679

0.15

9.819

6h-6g

/

/

0.034

0.034

/

0.034

0.034

/

0.034

6f

12

1.75

11.952

11.687

0.265

10.815

10.665

0.15

9.805

6h-6f

/

/

0.048

0.048

/

0.048

0.048

/

0.048

6g-6f

/

/

0.014

0.014

/

0.014

0.014

/

0.014

6e

12

1.75

11.929

11.664

0.265

10.792

10.642

0.15

9.782

6h-6e

/

/

0.071

0.071

/

0.071

0.071

/

0.071

6g-6e

/

/

0.037

0.037

/

0.037

0.037

/

0.037

6f-6e

/

/

0.023

0.023

/

0.023

0.023

/

0.023

内螺纹

精度等级

公称直径D

螺距P

大径Dmax

中径

小径

D2max

D2min

差值

D1max

D1min

差值

4H

12

1.75

12

10.988

10.863

0.125

10.318

10.106

0.212

5H

12

1.75

12

11.023

10.863

0.16

10.371

10.106

0.265

6H

12

1.75

12

11.063

10.863

0.2

10.441

10.106

0.335

7H

12

1.75

12

11.113

10.863

0.25

10.531

10.106

0.425

6G

12

1.75

12.034

11.097

10.897

0.2

10.475

10.14

0.335

6H-6G

-0.034

/

-0.034

-0.034

-0.034

/

-0.034

-0.034

/

6H-6F

-0.048

/

-0.048

-0.048

-0.048

/

-0.048

-0.048

/

6F

/

/

12.048

11.111

10.911

/

10.489

10.154

/

6H-6E

-0.071

 

-0.071

-0.071

-0.071

/

-0.071

-0.071

/

6E

/

/

12.071

11.134

10.934

/

10.512

10.177

/

 

总结


本文分析了焊接螺母、铆接螺母螺纹公差的设计特点,应采用6E或6G加NYCOTE涂层的方法来解决电泳涂装后,螺栓难以旋入的问题,并通过对其他已有的标准螺纹公差6G、6H尺寸来推导出6E的螺纹公差方法和过程,供参考。

回复
据了解有些公司是不要求通过止通规进行检验,而是通过被配对的螺栓或螺母来满足通规的要求。
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介绍的真不错,分析的很全面。
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对焊接螺母螺纹分析的很周到了,设计的时候是要注意下
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对于常用的镀层厚度也可以分析一下,
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螺母性能等级主要看保证载荷,一般不热处理的螺母为了焊接性能也能达到保证载荷要求,只要足够的厚就可以。
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以前我在想焊接螺母不能进行热处理呢,因为强度太高,不能进行焊接。
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现在看来进行热处理也是可以的,对子低碳錋钢就可以。
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焊接螺母用10b21,ml20mntib,swrch22a等材料就可以了,这些材料可以用于热处理。
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热处理主要是调质热处理。
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有些公司还是用汽车紧固件手册中的螺纹6G标准
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所以汽车紧固件标准手册中会用到刮削端的螺钉,螺栓
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