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浅谈防松螺纹生产的技术方案

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发表于 2011-12-18 11:30:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  在机械制造行业,没有比“做一颗永不松动的螺丝钉”更有意义了。- ~5 _/ l- \+ Y. L" p1 K
  生产这种“永不松动的螺丝钉”,实际上是生产那种名为“全螺纹全牙型全金属螺栓及螺母”的技术与产品。$ n" m5 t$ p+ d! w7 [1 G6 V
  大家都知道,普通螺纹(包括各种公制、英制、美制、模数、径节螺纹)都是不能抗振防松的,加上弹簧垫圈也不行。原因就在于,普通螺纹质上是不具有这方面的性能的,在其技术与产品的国家标准及国际标准上,都没有相关的性能规定与要求。
* p) i- Q$ c0 p7 ]  J; g  那么,有没有一种简单的方法,即就在原来的普通螺纹的基础上,稍作一些改进,就能使之“兼容”具有良好的防松抗振性能呢?答案是肯定的。
% ~- c! K1 l% f  使螺纹实现抗振松防有很多方法,但有一个“最起码的前提和标准”,就是不能破坏螺纹的牙型,原来是三角螺纹、梯形螺纹的,改进后内外螺纹还必须仍是其原来的结构,即不能一个是三角螺纹、梯形螺纹而另一是楔形螺纹(即不能破坏或改变螺纹的牙型,如现时市面上所说的“全金属螺纹、‘XX牢’螺母”,都改变了螺纹的牙型,它使螺纹最重要的“保证载荷”指标不能保证。如果螺纹副不能抗拉,没有抗拉强度,就失去改进的意义了),也不能将一个传统螺纹变为二个螺纹(如开槽螺母、镶嵌尼龙的螺母等)。
" M0 I4 [( k) Q( E) t* z1 y, x( y  其实,最简单的技术方案,就是我们通俗说的“径向过盈配合”的螺纹,或规范说法的“径向干涉螺纹”,它不用改变螺纹的牙型就可以实现。径向干涉配合螺纹,可以是螺纹的大径干涉配合,也可以是其小径干涉配合。当然,最简单的,是采用大径干涉配合的方案。' R8 l  I1 w8 D$ B0 y
  大径的干涉配合,也与普通机械零件一样,分基孔制和基轴制两种具体的实现方式。下面将详细向大家作介绍。& B  V6 p. U; }8 ~% b5 }
  1、关于干涉(过盈)配合螺纹公差带的选择. d, h, K/ e4 e/ e/ v' f
  对于一般的机械零件孔与轴的干涉(过盈)配合,我们按照《GB1800公差与配合》标准,选好相关的配合公差带就可以了。但干涉(过盈)配合的螺纹如何设计,我们不能找到相关的标准或资料介绍。国家标准《GB197普通螺纹公差》(2003年版)更规定,生产的螺纹,是不能超过其最大实体尺寸的,道理很简单,超过了最大实体尺寸,内外螺纹相互间是拧不进去的。* c0 o$ G6 v% _9 G
  现时以名为“理想极限螺纹”技术生产的这种的干涉(过盈)螺纹副,却可比拟等效采用《GB1800公差与配合》标准选择相关配合公差带。这套技术方案,适用于公制、英制、径节、模数等所有制式的螺纹。- o- I/ c. L+ n  U
  2、选择干涉(过盈)螺纹副配合公差带的二个准则0 X! ^$ e, j6 E* f0 n" A
  一个是配合基准:“径向干涉配合螺纹副”的配合基准建议选用螺纹的大径,一般优先选择“基孔制”。可以很形象地理解:外螺纹是轴,内螺纹是孔,如同“孔——轴”的配合一样。二是径向干涉(过盈)量:考虑螺纹需重复装拆,且装拆时总会产生塑性变形的特点,“径向干涉配合螺纹副”干涉(过盈)量,应比普通“孔——轴”的少;配合的要大一些。所以,选择的配合公差带,应高1-2级。6 J: p8 ^; n; e! b/ |% H
  需定性与定量的考虑是:螺纹副配合时,螺纹大径的径向接触面积,远比“孔——轴”的少;重复装拆时,螺纹大径必然会产生一定的塑性变形;不同塑性的材料之间也存在明显差异;使用场合的不同(如强烈振动与高温)。某种特定螺纹副的最优配合公差带,需从实际应用的情况而定,要作一定的使用测试才能确定。对于配合要求与精度更高的螺纹副,其径向尺寸如需留磨削量或电镀,螺纹的大径径向尺寸,需同步作调整。
( e  ?9 l9 V# x; I, Y, [: W  3、设计的一个技巧
" \' s2 d2 _8 [, z% }+ y  设计生产径向干涉(过盈)配合螺纹的难点与创新点在于,这对螺纹副是如何自如地拧进拧出,又不会损伤螺纹牙型的。4 Z' @% Z9 Z. \( _' Q( Z" ?, n
  由于这种“径向干涉配合螺纹副”,是一种大径配合的螺纹副,为使最初拧入的几牙用人手就能拧进去,我们只需将外螺纹前端几牙尺寸(我们称之为“导入段”)的外径,设计时选择负偏差就可以了,并以斜锥面过渡到正偏差的“配合段”。值得说明的是,要实现等效采用《GB1800公差与配合》标准选择相关配合公差带,生产的这些内外螺纹,都必须使用到那咱名为“高精度螺纹”的技术。具体的结构参数,暂不在本文讨论。
) ]8 Q- I4 A* }0 w! q5 Z8 T  4、生产与检验: J5 j5 J1 k0 q1 G0 r+ v
  按“基孔制”生产的这种“径向干涉配合螺纹副”,外螺纹的牙型用专用的“高精度螺纹工具”进行成形加工,可只检验其外径公差。需更高精度的外径(大径),用外圆磨床进行加工,精度可达到IT4级以上。检验方法与检验外圆的外径一样;内螺纹的牙型,用普通内螺纹工具进行加工,但必须检验其大径,用大径的“单项参数量规(包括通规与止规)”进行检验。该量规可自行生产,按传统孔量规的堆积制造。
0 k2 }; |/ \7 O8 w" s4 B. g% H5 [  这种“径向干涉配合螺纹”,生产的工艺、装备与成本,与生产传统螺纹、普通零件是一样的。
1 |+ p/ E) N2 j2 u# w  5、装拆、使用
  F) K% K% y4 s$ z  这种“径向干涉配合螺纹副”,可以重复装拆、重复使用,它的干涉部分只是大径,并不是全个牙型的干涉,所以,正常装拆与使用,并不损伤螺纹牙型的主配全面(侧面)。- H' }7 l4 a, D" @! o' [  y' F0 _& Z: t) h
  6、性能" u5 S. k3 a1 f7 G0 R% W! c9 p
  这种“径向干涉配合螺纹副”最大的特征,是消除了内外螺纹间的径向间隙,具有极好的防松抗振性能;由于实现“全牙型高”承力,可比传统螺纹的“保证载荷”值高20%;它具有一定的自锁性能(还不能说是完全的自锁性能);它可以替代不能重复装拆的以“螺套”防松的螺纹副,成本减少一大半,性能也可靠得多。# q8 M9 ?8 h+ v6 K$ ^
  同时以大径和小径实现干涉配合的“双径向干涉配合螺纹副”,可以具有密封性能。这是“非锥度配合密封螺纹”的一个情形。结构设计实例另文介绍。* u! a$ O& a, D% h, C
  7、可替代的市场' h6 G/ z$ Z* d9 |# [( U' Q
  这种具有极好防松抗振性能,外表与传统螺纹一模一样的产品,在使用习惯上,大家也很容易接受。产品生产成本一样,但却新增了极好的抗振防松性能,它对传统螺纹的替代效应是十分明显的。包括生产这种抗振防松性能抽需的工具与量具在内的市场,每年将数以十亿元计。 【MechNet】/ R6 p; d0 a* a5 P* ~
文章关键词: 防松螺纹
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