浅谈防松螺纹生产的技术方案

jameslesong

　　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。
　　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。
! G: P; E8 C1 g: h2 y# B　　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。
) U1 q* m% y+ l) `& ], n　　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。
; s  y% m+ \" {  \; H5 p) T　　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)。
- e' J1 H, U# p8 G( R　　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。
2 W7 R  P' ?4 }6 d# i( k' u# C　　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。
8 n, ~: r# F- N; ~  u: a. \　　1、关于干涉(过盈)配合螺纹公差带的选择
7 F, N/ x9 z3 G- @　　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。
- g: z2 ]1 t4 Y7 u* D" }2 u　　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。
  w4 G. E% V( h% L# v$ `& i　　2、选择干涉(过盈)螺纹副配合公差带的二个准则
　　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。
　　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。
4 u) r% x6 ?  Z  O4 W0 m. G9 n　　3、设计的一个技巧
, }1 q9 t) v2 D% f　　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。
- b' S6 ]0 R# P( N/ k* S/ F& `7 O　　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。
" f! X0 ?! k8 u' C! H5 L　　4、生产与检验
　　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。
1 b5 r4 u( ~+ d2 D; H1 j! j5 B, V3 ?　　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。
　　5、装拆、使用
　　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)。
　　6、性能
　　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。
　　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。
　　7、可替代的市场
　　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】
, g, U+ G( z2 q( c& ^4 I文章关键词： 防松螺纹