紧固件连接结构必须关注的技术细节
细节决定成败,在实际设计工作中,常发生螺栓末端没有导向端,螺栓和螺纹孔底干涉,螺栓法兰面和螺纹孔搭接量不够等问题。虽然只是细节,小的问题,但可能造成影响开发更改的被动局面或者使设计有安全隐患。国际标准组织ISO和国家标准GB,对紧固件结构要素和紧固件安装孔的结构要素制定了标准。
今天,螺丝君总结汽车紧固件开发中,常用标准结构的适用情况和结构设计需要特别注意的技术细节,供您参考!
一、外螺纹零件的末端,参考GB/T 2
外螺纹零件的末端,分为紧固件公称以内末端和紧固件公称以外的末端,一共有 12种型式的结构。
在汽车紧固件开发中,用的最多的是平端(FL型), 截锥导向端(PC型)和刮削端(SC型) 。
1、平端(FL型)占紧固件库中外螺纹零件的绝大部分,它的不完整螺纹的长度μ≤2p,这就是螺栓、螺钉或螺柱和螺母配合时,一定要高出螺母至少两个牙的原因。
和螺纹盲孔配合时,啮合长度的计算要考虑至少两个牙的无效长度。
2、刮削端(SC型)用于易受焊接溅渣和油漆残余影响的螺母或孔,以便排屑刮漆。实践中,排屑刮漆的效果不好,应该用其它遮蔽的方法防治焊渣或残漆。
和内螺纹啮合时,要避开段不能计入啮合长度。因为刀口锋利,使用位置要考虑安全遮蔽,不能外露以免刮伤人或者损害货物。这个结构多用于座椅安装。
3、截锥导向端(PC型)用在需要被加紧件厚度大、螺栓长,或者盲装等需要导向的场合,比如:底盘的副车架、摆臂或钢板连接到车身,发动机悬架到车架等连接点。
二、普通螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角,参考标准GB/T 2
1、 外螺纹收尾的主要影响要考虑 x 值范围内是无效螺纹,和螺母或者螺纹盲孔算配合时,被连接件的厚度要考虑 X 值,以免造成假扭矩。
2、肩距和退刀槽的存在,要求被加紧件厚度 t 不能太薄,一定要大于 a 和 g2 ,如果被加紧件不能增加厚度,应该使用垫片加厚,或者增大内螺纹端口倒角深度避让。
下图是制动挡泥板的紧固连接示意图,挡泥板的厚度 t 小于螺栓的肩距 a ,螺纹孔的倒角不能更改,加装垫片解决挡泥板不能被加紧而产生松动异响的问题。
3、内螺纹收尾和肩距在算啮合长度是应该特别注意,以免和外螺纹干涉造成假扭矩。
4、内螺纹入口端面的倒角一般为120度,也可以采用90度倒角。端面倒角直径为:(1.05-1)D,D为螺纹公称直径。
三、通孔与沉孔尺寸
1、螺栓和螺钉通孔参照GB/T5227,下表是汽车紧固件设计常用的通孔尺寸,涉及通孔尺寸时,一定要和标准中数据靠近。
太大的尺寸会减少螺栓法兰和被连接件的接触面积,在同样的扭矩和轴向力下,容易造成被连接面压溃,使紧固连接失效,这种例子在实践中常有发生。
太小的尺寸会使多层被连接件的孔无法对齐,互相干涉,螺栓无法穿过,强行穿过会在造成假扭矩。
2、标准对边宽度六角头螺栓螺母,常用沉孔按下表的规定,参照GB/T 152.4。
3、圆柱头螺钉常用沉孔按下表的规定,参照GB/T 152.3。
4、如标准孔径无法满足需求,需要校核螺栓极限状态时的单边接触量,要求单边至少 2mm以上。
沉头/半沉头螺栓和沉孔配合使用,沉孔尺寸要和标准孔径保持一致。
5、多层钣金结构除应校核接触面的钣金开孔外,钣金强度较弱的位置还应考虑当中钣金的开孔尺寸,钣金强度不足会造成较大扭矩衰减。
四、普通螺纹的内、外螺纹余留长度、钻孔余留深度、螺栓突出螺母的末端长度,参照JB/ZQ4247
设计过程中一定要结合前文所述的螺纹零件的末端,收尾、肩距、退刀槽和倒角等结构要素,严格按照表格中的数据设计细节,否则极容易产生假扭矩,造成拧紧质量问题。
五、螺栓、螺钉的拧入深度、攻螺纹深度和钻孔深度
这个数据没有国家标准,下表是推荐值。
在实践中,最好按VDI2230的啮合长度公式和啮合长度曲线进行校核。
从表中可以看出去掉倒角,对于钢和青铜,啮合长度为1倍公称直径d, 对于铸铁,啮合长度为1.5倍公称直径d, 对于铝,啮合长度为2倍公称直径d。
因为铝的剪贴强度t变化范围比较大,在发动机悬置紧固连接等重要接头,常使用啮合长度为2.5倍公称直径d。
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