螺丝的故事

螺丝的故事

什么是「螺丝」?

抬重物移动时,比起垂直抬起、垫木板或铁板后利用斜面又或者边转边移的方法更轻松的道理是众所周知的。还有,比起急坡、缓坡更容易走。总之,斜面力度虽然微小可是工作性能强。那么为什么斜面有这样的工作性能呢?东西垂直抬起比本身的重力更需要与重力相反方向的强力。

比如东西放在斜面上处于静止状态,这时重力随着力合成法,可以分开考虑为斜面直角方向和平行方向两种。

于斜面直角时,与表面相同大小而相反方向的力度起作用吊起。因此,东西在斜面移动时无需考虑直角力度,只需考虑平行方向的力度。于斜面平行的力度可以把东西朝斜面抬起,如果这个斜面光滑物品会滑落下来。

如果斜面稍微凹凸不平会产生摩擦力,物品自然在斜面上静止。此面的平行力和重力大小之间比例是依照力合成法,水平面的底部和直角三角形高度和斜面相等。

斜面的倾斜度越小随之力度也变小。物品沿着斜面移动时比起于斜面平行的力度更需要大力。这样利用斜面的即便不用重力也可轻松搬移。但是,这时所移动的距离比起垂直吊起所花费的时间长。如果斜面的倾斜度越小,可以用小力抬起,吊起同样的高度需要通过长距离。走山路时大家都避开缓和的正道,都选择即狭窄又险峻的作为近道是应用了斜面作用。

利用这些斜面作用的是螺丝和楔子。螺丝从工作上面来看楔子被圆筒包在里面。把细长的直角三角形纸,先夹住直角边的长形轴卷成直角状态,三角形的斜边在杆上画出螺旋状。沿着这个螺旋加工沟型的就是螺丝。

沟型部分称牙谷、突出部分称牙峰。棒的轴部称螺杆。为了嵌合牙峰和牙谷,在圆孔内侧加工螺旋沟的就是螺母。一般,螺丝和螺母是配套才能起作用。螺丝围绕轴旋转1次时牙峰向轴方向移动的距离称read。包括螺丝轴线的断面,互相邻接的牙峰相对应的点与轴线平行测出来的距离称螺距。

螺丝带有这样的结构所以其工作性能与斜面相同。就是说沿着斜面能够移动就表示螺丝的旋转是符合的,能吊起就证明螺丝轴部动作符合。所以,在螺丝旋转方向增加一点力,轴方向力度增强。螺丝可以说斜面缠绕了杆,斜面的倾斜度小相应螺距变小。倾斜度小斜面的工作性能强,螺距小螺丝力度变强。可是过分小的螺距,使劲拧紧牙峰时容易损坏、螺杆易断。因此,螺距的大小根据其使用方法或根据杆的材料和粗细适当决定才行。

螺丝在JIS规格中都被标准化。但是并不代表所有规格都生产或设有库存,另一方面虽然没有规格但根据需求也会制造。如果一次订货量为数十万个以上可以特别对应,反而如果有数千个以下价钱比较贵。比如,建筑用的高压螺丝的硼钢,汽车用镦锻头螺丝,自攻螺丝等虽然是规格外但是大量制造被使用。另外一方面使用于飞机的螺丝牙峰是美国规格、电镀是铬钝化、这些因数量甚少所以价格非常贵。一般用于机器的螺丝精度是6g,6H,螺距除了汽车用的小螺丝外、通常用的都是大螺丝。用于塑胶产品的螺丝不使用标准牙型的情况也有。

除了一般的螺丝以外普遍用的螺丝还有自攻螺丝。

螺丝在机械上的性质

使用螺丝时光是拧紧是不行的。为了使两个物品相互结合、应该使用符合其条件的螺丝并准确拧紧才行。选用螺丝时除了尺寸还需要考虑机械性质。

机械上的性质:螺丝放到万能材料试验仪器的方法和螺丝本身太过粗的话削掉试验片后再做实验的方法。简单测试方法有螺丝硬度测定。可是因为冷间压造品的螺丝头部和螺丝尖端部加工后硬化,必须切断轴部后测量其断面。br>
自攻螺丝的检查是:符合指定的硬度、板厚、内径的试验板上装好螺丝,测量在相反侧螺丝突出部分的扭矩。夹住螺丝先端测量螺丝切断为止的扭矩。自攻螺丝不需要考虑对方孔位,所以广泛使用。相应钢板薄时在板上实行burling加工增大实际的板厚。相对下方孔径的选定从作业性能来看非常微妙。用于合成树脂时把螺距、牙角、山形状变更后使用。

拧紧螺丝

螺丝头部是扭矩传达的离合器。在日本从它的作业性能来看割尾螺丝几乎不生产。有十字冲穴螺丝和它的改良型、六角螺丝和它的改良型等各种螺丝。 但是,工具的通用性也需要考虑。螺丝拧紧最多使用的是螺丝刀和扳手。 重要部分的螺丝在图纸上标示拧紧扭矩并使用扭矩扳手边检查边拧紧。
为了用扭力机来管理螺丝轴力,摩擦系数要确保。所以需要在制造、保管、拧紧、涂油时特别注意。气动式、电动式的各种螺丝刀、控制扭矩的螺丝刀也普及使用。

螺丝用的材料

螺丝材料使用最多的是低碳钢,其他还有中碳钢(SC)、合金钢(SCM)、不锈钢(SUS304他)、 硼钢(虽然不在JIS规格内,但建筑业使用的非常多),船类使用黄铜、作为特殊用途的冷冻机,空调使用的铝青铜,其他还使用铝合金。

螺栓blank制造・・・螺丝、小螺丝的头部成型

螺栓是切断压造线材,使头部压大而制造的。通常是在自动压造机上供应线材,材料通过矫正滚轮成直行后依照设定尺寸切断,再移送到圆形冲头中,从冲头头部把突出的部分分两次压造后型。

分两次压造的理由是:为了预防流线在头部受到弯曲,考虑到最后的形状而决定预备性的形状尺寸。

比起螺丝直径头部直径大时成型头部,相反不易切断且轴部粗的螺丝,从材料加工到螺丝的中间细则采取别的加工方法。

以前因为有这些问题使用了多冲层打头,现在广泛使用的是2模3冲。还出现了生产性能高的2模2冲的机械。这些冷锻机M20的每分钟产量为60个,M6的每分钟产量为300~500个。

螺栓螺纹制造


除了特殊螺丝外大部分的螺纹都是使用平行牙板来转造制成的。
是把固定的平行牙板和正对移动的平行牙板间放入产品并在最好时间压入而成。

现在此机械不仅提高了刚性其尺寸精度也大有改善,可以充分满足所求精度。

螺丝精度检查一般使用通止规。特殊的自攻螺丝先端成型与螺丝转造同时进行的平行牙板使用也很普遍。

另外,为了省略给螺丝组装垫圈的作业,使用自动机在压造产品上插入比通常孔径小的垫片后再转造。这类穿片螺丝也广泛使用。

螺母(NUT)制造

M10以下标准件跟螺丝同样从圆型线开始经过多冲程自动压铸机制造螺母blank。材料不使用圆线反而使用六角线的话可以减少冲层数。有些螺母的制造使用平线材料,没有移送装置等普通的铸造方法。直径大的螺母规格有M22~M36时材料上使用钢棒,热间多冲层来制造压造品

螺母的螺纹制造

于螺丝不同螺母的螺纹是用自动攻丝机来完成切削。现在为止转造螺母的技术尚未很成功,使用攻丝机来切削也不会有切层的螺母加工倒是偶有使用。

自攻螺丝

自攻螺丝是螺纹转造后进行渗碳、淬火、回火。普通型的网带式传送炉称连续热处理。自攻螺丝组装垫圈时使用镀铜的防碳垫圈。

有关螺丝的基本JIS用语

基本牙形(basic profile)

决定螺纹实际断面轮廓的成为基准螺纹的一个螺距的形状。
一般说含螺丝轴线的断面轮廓的比较多。称为基本牙形,也称基本形。

螺距(pitch)

沿着螺丝的吊卷线绕轴边一周时,向轴方向移动的距离。

导程(lead)

含螺丝轴线的断面中,螺纹相邻两牙对应点之间的轴线平行测量的轴向距离。

导程角(lead angle)

平行螺丝时吊起螺纹的线圈和与通过1点的轴部形成直角平面的角度。
锥形螺丝时,吊起螺纹圆锥的线圈和通过1点的轴部形成直角平面的角度,通过那个点的螺丝半径线上投影的直角平面角度。
无特别指定时,为了决定有效直径而使用的虚拟圆筒或圆锥所吊线圈的导程角。

螺丝外径(major diameter of external thread)

接触外螺纹牙峰的虚拟性圆筒(或圆锥)直径。

螺丝谷径(minor diameter of external thread)

接触外螺纹谷底的虚拟性圆筒(或圆锥)直径。

螺母谷径(major diameter of internal thread)

接触螺母谷底的虚拟性圆筒(或圆锥)直径。

螺母内径(minor diameter of internal thread)

接触螺母牙峰的虚拟性圆筒(或圆锥)直径。

有效直径(pich diameter)

螺旋槽宽度与螺牙宽度相等的虚拟性圆筒(或圆锥)直径。

标称直径(nominal diameter)

代表螺丝尺寸直径,主要用于螺丝外径的基本尺寸。

齿腹(flank)

连接牙峰和谷底的一面。含轴线的截面一般成直线。也称螺纹倾斜面。

承受压力側的齿腹(pressure flank)

拧进后负荷过重时,直接受到负荷一侧的齿腹。

侧齿(clearance flank)

圧力側相反方向的齿腹。

牙峰(crest)

连接螺纹两侧的倾斜面。螺栓最外侧的部分和螺母最内侧的部分都称为牙峰。

谷底(root)

连接螺旋槽两侧倾斜面。螺栓最内侧的部分和螺母最内侧部分。

夹角(flank angle)

含螺丝轴线的截面上测量的每个倾斜面,与轴线形成直角直线的角度。(図d1和d2)

螺纹角度(included angle)

含螺丝轴线的截面上测量的相邻两个倾斜面所形成的角度,称为全角螺纹。也称螺纹角度。

咬合高度(thread overlap)

互相嵌套的含螺丝和螺母轴线的截面上,螺栓牙峰相连的直线和螺母牙峰相连的直线之间,对轴线直角测量的距离。

咬合率

咬合高度(H1′)与基准牙的高度(H1)百分比。