不脫出螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)探討

江繼輝 熊峰

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司七一二研究所，武漢 430064）

1 引言

為預(yù)防螺釘脫落，解決小螺釘脫落后不易尋找的問題或避免脫落后可能造成的不良后果，在艦船配套產(chǎn)品上的一些經(jīng)常需要維修拆卸的面板（或蓋板）安裝場(chǎng)合廣泛采用了不脫出螺釘（Crews with waisted shank），我國(guó)也早就形成了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：如 GB/T837-1988開槽盤頭不脫出螺釘、GB/T838-1988六角頭不脫出螺釘、GB/T839-1988滾花頭不脫出螺釘、GB/T848-1988開槽沉頭不脫出螺釘、GB/T849-1988開槽半沉頭不脫出螺釘?shù)?，以上?biāo)準(zhǔn)分別給出了各種不脫出螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸規(guī)范。然而，標(biāo)準(zhǔn)中并沒有對(duì)不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)形成相應(yīng)技術(shù)規(guī)范。

由于不脫出螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)特殊性，其聯(lián)接結(jié)構(gòu)與普通螺釘是有區(qū)別的。然而，設(shè)計(jì)人員往往忽視或沒有留意到其中的區(qū)別。筆者最近接連發(fā)現(xiàn)了兩起由于不脫出螺釘連接結(jié)構(gòu)不合理而形成的質(zhì)量問題的典型事例：

事例 1：某產(chǎn)品面板安裝的不脫出螺釘存在難上、難下、面板壓不平等問題并發(fā)現(xiàn)螺釘脫過螺母形成“滑絲”假象；

事例 2：某控制柜蓋板不脫出螺釘在現(xiàn)場(chǎng)防脫卡簧大量脫落，試驗(yàn)完后螺釘遺失較多。

為此，筆者認(rèn)為有必要就不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)加以探討，供設(shè)計(jì)人員參考，希望已有問題得到有效解決，在以后螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不再出現(xiàn)類似的問題。

2 不脫出螺釘結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

以常用的開槽盤頭不脫出螺釘為例，圖 1為 GB/T837-1988開槽盤頭不脫出螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 GB/T837-1988開槽盤頭不脫出螺釘

從圖中可見，不脫出螺釘在結(jié)構(gòu)上依次由大于螺紋大徑的螺釘頭（外徑 dk）、小于螺紋小徑的束腰（直徑 ds）及螺紋(大徑 d)三部分組成，螺釘頭部分起到壓緊被聯(lián)接件作用，束腰部分起防脫作用，螺紋部分起聯(lián)接作用。顯然，螺釘結(jié)構(gòu)本身并不具備防止脫落的功能，螺釘?shù)姆烂摴δ苁且颗c被聯(lián)接件（即蓋板或面板）之間的聯(lián)接結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即通過一定結(jié)構(gòu)將螺釘?shù)氖糠?(waisted shank)卡在被連接件安裝孔上來(lái)實(shí)現(xiàn)防脫出功能。

從不脫出螺釘標(biāo)準(zhǔn)尺寸規(guī)格表中可見，螺紋部分長(zhǎng)度b與螺紋直徑規(guī)格相匹配，螺紋規(guī)格越大螺紋長(zhǎng)度也越長(zhǎng)，螺紋長(zhǎng)度基本上是滿足連接強(qiáng)度的最小長(zhǎng)度，而對(duì)螺釘總長(zhǎng)L沒有予以規(guī)定，從螺紋長(zhǎng)度限制也可以看出不脫出螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格要求。

3 不脫出螺釘聯(lián)接方式分類

為了使螺釘掛在被聯(lián)接件上不脫出，在結(jié)構(gòu)上一般采取兩種方式：

(1)絲扣防脫（如圖2所示）：被聯(lián)接件安裝孔上帶有與螺釘螺紋規(guī)格一致的螺紋，螺釘旋入后被掛在被連接件上，不會(huì)自然脫出，上述事例1即為該結(jié)構(gòu)；

圖2 絲扣防脫結(jié)構(gòu)示意圖

(2)卡式防脫（如圖3所示）：被連接件安裝孔為大于螺桿外徑的光孔，螺釘通過彈性卡套、彈簧擋圈卡或卡簧在被連接件上（圖中為彈簧擋圈防脫結(jié)構(gòu)示意圖），如不拆卸漲緊套或彈簧擋圈，螺釘無(wú)法從被連接件孔中脫出，上述事例 2為該結(jié)構(gòu)。

圖3 彈性擋圈防脫結(jié)構(gòu)示意圖

圖2和圖3中，δ為被聯(lián)接件及卡圈墊片總厚度，h為防脫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至聯(lián)接螺孔上表面之間的距離，H為被聯(lián)接件（含外墊片）外表面至聯(lián)接螺孔下表面的距離（即聯(lián)接構(gòu)件總厚度），b為螺釘旋入長(zhǎng)度。

4 聯(lián)接結(jié)構(gòu)正確技術(shù)條件

雖然標(biāo)準(zhǔn)中沒有說(shuō)明，但從不脫出螺釘防脫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及螺紋長(zhǎng)度較小的特點(diǎn)可見，不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)是有嚴(yán)格要求的。

如果被連聯(lián)接件僅用一個(gè)螺釘固定，由于在旋緊或旋松螺釘?shù)倪^程中，被聯(lián)連接件可以與螺釘一起移動(dòng)，防脫螺釘與普通螺釘在安裝結(jié)構(gòu)上除防脫結(jié)構(gòu)外或許沒有特殊要求，然而，被聯(lián)接件往往是同時(shí)由2個(gè)以上螺釘固定，螺釘被卡在被聯(lián)接件上，被聯(lián)接件同時(shí)受到多個(gè)螺釘?shù)募s束，被聯(lián)接件無(wú)法隨單個(gè)螺釘?shù)倪M(jìn)退而進(jìn)退。

正因?yàn)椴幻摮雎葆斁哂斜豢ㄔ诒贿B接件上、螺紋尺寸有限以及通常有多個(gè)螺釘同時(shí)聯(lián)接一組構(gòu)件的特征，不脫出螺釘?shù)穆?lián)接結(jié)構(gòu)必須滿足以下三個(gè)技術(shù)條件：

(1)螺釘在被連接件上的竄動(dòng)量應(yīng)等于或略大于螺釘?shù)男肓?，以保證螺釘能旋入聯(lián)接螺孔內(nèi)，這是保證聯(lián)接有效的基本條件。用圖示中的尺寸代號(hào)表示，有L-b-δ≥b

即 L≥δ+2b

(2)防脫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至聯(lián)接螺孔上表面之間的距離應(yīng)等于或略大于螺釘?shù)男肓?，以保證在拆卸時(shí)螺釘順利進(jìn)入和退出連接螺孔。

用尺寸代號(hào)表示，有 h≥b

這是保證被聯(lián)接件上防脫結(jié)構(gòu)不發(fā)生干涉，保證順利安裝的必要條件。否則，絲扣防脫結(jié)構(gòu)在螺釘旋入時(shí)，其它螺釘會(huì)被頂住，造成被連接件變形，旋入困難或絲扣受損，工人操作時(shí)只好多個(gè)螺釘同時(shí)逐步旋入，在螺釘退出時(shí)，螺釘?shù)穆菁y部分在沒有完全從連接螺孔中退出之前就進(jìn)入被連接件螺孔中，形成雙螺扣自鎖，拆卸相當(dāng)困難，強(qiáng)行拆卸會(huì)造成螺釘損壞；卡簧防脫結(jié)構(gòu)在螺釘退出時(shí)會(huì)碰到被連接件防脫結(jié)構(gòu)反面，形成對(duì)被連接件的頂壓，強(qiáng)行卸下時(shí)，彈簧卡會(huì)沿螺紋被旋出，最后使螺釘防脫結(jié)構(gòu)失效。

(3)螺釘長(zhǎng)度不能超出聯(lián)接構(gòu)件的總厚度，以使螺釘上緊后螺紋部分正好在連接螺孔內(nèi)，這是保證不脫出螺釘有效聯(lián)接的另一基本條件。

用尺寸代號(hào)表示，有 L≤H

回頭再看，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中之所以將螺釘?shù)穆菁y長(zhǎng)度規(guī)定為滿足聯(lián)接強(qiáng)度的最小長(zhǎng)度，正是考慮到避免聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)一步復(fù)雜化的需要，而這一規(guī)范也決定了其聯(lián)接結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

另外需要注意的是，不脫出螺釘不是防松螺釘，不能將防脫與防松兩個(gè)概念混為一談，防松結(jié)構(gòu)應(yīng)另行考慮。

5 問題事例原因分析

通過以上分析，前面提到的兩個(gè)事例中的問題原因是顯而易見的：

事例1中，由于防脫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至聯(lián)接螺孔上表面之間的距離h太?。赡芨疚从杩紤]），面板螺紋與聯(lián)接螺孔螺紋形成干涉，從而造成的螺釘旋緊旋出都很困難、甚至無(wú)法拆卸、面板安裝不平等問題，同時(shí)由于螺釘長(zhǎng)度超出了聯(lián)接構(gòu)件的總厚度，螺紋部分被旋出聯(lián)接螺孔之外，形成滑絲假象。

事例2中，防脫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面至聯(lián)接螺孔上表面之間的距離h不夠，安裝蓋板時(shí)，四個(gè)螺釘需要同時(shí)逐步旋入，拆卸蓋板時(shí)，四個(gè)螺釘同時(shí)退出，操作人員不知道存在結(jié)構(gòu)問題，往往逐一拆卸螺釘，拆卸時(shí)彈簧擋圈頂住蓋板后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使卡簧沿螺紋退出，造成防脫失效，螺釘脫落。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，螺釘雖小，但不同的螺釘有不同的規(guī)范要求，應(yīng)該引起我們?cè)O(shè)計(jì)人員的足夠重視，既要熟悉標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，還要分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；在安裝作業(yè)過程中，操作人員發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并反饋問題，不應(yīng)蒙混過關(guān)，否則會(huì)造成操作困難，功能失效，甚至造成重大質(zhì)量事故。

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[1]GB/T837-1988, 開槽盤頭不脫出螺釘.

[2]GB/T838-1988, 六角頭不脫出螺釘.

[3]GB/T839-1988, 滾花頭不脫出螺釘.

[4]GB/T848-1988, 開槽沉頭不脫出螺釘.

[5]GB/T849-1988, 開槽半沉頭不脫出螺釘.