钣金零件连接方式的对比与选择 盛军锋
1. 目的
UPS 目前以钣金件作为主要结构, 现总结出钣金零件常用连接方式及规格参数, 以便于工程设计人员在设
计中参考选用, 以提升效率, 降低成本. 2. 各种连接方式及规格介绍
钣金零件之间的连接方式主要有:锁螺丝, 拉钉拉铆, 抽孔铆合, 卡钩卡位, 点焊和铰链连接等. 下面逐一讨论:
锁螺丝是目前我们最常用到的连接方式
① 原理：在相连的两零件中，有一个零件上开抽牙孔, 另一个零件上仅冲孔; 在抽牙孔上攻牙(攻牙有两种
方式:自攻—用自攻螺丝在锁螺丝的时候同时攻牙; 用攻牙机攻牙.) 最后用螺丝连接.(如图1所示.)
② 优点: 可以多次拆装, 也比较容易拆装
③ 缺点: 多出品质问题, 如螺丝本身不良, 抽牙孔和攻牙孔质量不易保证, 滑牙导致铁件报废或螺丝脱落,
漏锁等; 螺丝数目偏多会使组装线长, 需要人力多, 成本高而效率低; 铁件模具较复杂, 模具费用高, 且攻牙时, 攻一个牙的加工费用为0.05HKD.
④ 适用范围: 机器中有拆卸需要的零件连接(如UPS 中外盖与主结构等). ⑤ 规格参数: 目前M3螺丝多有使用, 下面对其抽牙孔规格(未攻牙) 进行说明:
抽牙孔的主要参数有抽牙孔径和抽牙高度; 抽牙孔径主要配合不同型号的螺丝, 抽牙高度用
来满足攻牙牙数(攻牙不少于2.5个全牙, 以保证螺丝连接的牢固). M3螺丝的抽牙孔规格如图2所示（该图适用0.9mm,1.2mm,1.5mm 三种料厚的材料. 与之相
配的另一上冲件冲孔直径为Φ4.2mm ）.
(2)拉钉拉铆：
① 原理：如图3所示, 将拉钉插入两个零件的对应孔内, 用拉钉枪拉动拉杆4(直至拉断), 拉杆头1向下运
动, 使其外包的拉钉套3外涨变大, 大于孔的直径, 从而达到连接两零件的目的.
② 优点: 只需在零件上开拉铆孔, 模具结构简单; 连接质量好; 组装线短(因拉铆动作可由供应商完成), 人
力成本低.
③ 缺点: 零件成本略高, 每个拉钉约0.1HKD; 连接后头部具有一定高度, 连接面背面无法完全平整. ④ 适用范围: 主要用于冲件和冲件, 冲件自身的连接, 用于不需拆装的零件连接.
⑤ 规格参数: 拉钉分为两种:平头拉钉和伞头拉钉(如图4). 平头拉钉主要用于表面要求高, 表面不得有凸出的冲件连接. 冲件上有1200 锥孔镶嵌平头拉钉的平头, 使其平头不露出冲件表面. 拉钉和拉钉孔的部分规格参数如表1所示.
① 原理：如图5所示零件1(带有沙拉孔) 和零件2(带有抽牙孔) 配合, 用模具使抽牙孔涨开, 填充沙拉孔
的角孔内, 使两零件连接成一个整体.
② 优点: 无需增加零件, 铆合强度高; 使用模具铆合, 生产效率高. ③ 缺点: 质量不易保证; 一次性连接, 不可拆卸. ④ 适用范围: 无需拆卸的冲件连接; 冲件自身的连接.
⑤ 规格参数: 抽孔铆合规格参数与带沙拉孔的零件(如图5零件1) 的料厚有关. 不同的料厚有不同的规
格参数. 下面根据沙拉孔零件的料厚(0.9,1.2,1.5mm)来分别说明, 见表2.
其余详细规格尺寸见图5.
(4)点焊:
①优点: 点焊连接紧固, 为供应商完成, 便于生产线作业, 成本低(约点焊一处0.05HKD); 零件无需复杂结
构, 模具简单
②缺点: 对零件形状有一定要求, 此问题在设计阶段应充分注意, 空间较大的零件连接可尽量考虑此方
法. (5)卡钩卡位:
① 特点: 卡钩卡位连接方式一般起预定位作用, 不能直接紧固零件, 通常与锁螺丝和拉钉拉铆等连接方式配合使用.
, 下面图6(a)(b)所列卡钩形式中卡钩和卡槽非一一
图6
(b)
对应, 根据需要可以交错配对. 图6(b)所列用于连接要求不是很牢固的零件连接.
③ 规格参数: 由于卡钩卡位的连接方式定位并不是很牢固, 并且通常与其它连接方式合用, 所以它的具
体规格参数灵活多变, 配合要求宽松. 图7所示的规格参数可以在设计时参考, 它适用于各种形式的卡钩卡位连接.
W1=W2+0.3 , B1=W2+3.0 , T1=所要卡住的厚度, T2=T1+0.1 A=20°
注:长度单位为mm
图7
铰链连接方式在电脑机箱中使用较多, 我们很少用到, 这里做简单介绍 ① 优点: 被连接的零件可以绕轴转动, 拆装方便.
② 缺点: 零件较多, 成本较高
③ 结构说明: 如图8示, 铰链连接方式中含有铰链支架. 铰链支架通过拉钉或螺丝固定在一个零件上. 另
一个零件上有铰链套孔, 铰链支架与铰链套孔通过转轴连接, 卡圈将转轴卡在支架上, 防止其脱落. ④ 参数规格: 设计时如下尺寸可以参考:转轴直径根据所连接的零件的大小, 考虑其强度而定. 铰链支架
工作孔的孔径比铰链转轴直径大0.5-1.0mm, 铰链套孔的内径比铰链转轴直径大0.2-0.5mm..
3. 总结
图8
链转转轴
支架
套孔
卡圈
本文对各种钣金零件连接方式及规格进行了总结说明. 以此为参考, 利于机构设计人员提高工作效率. 不过, 具体连接方式的选用, 要综合考虑各种直接影响到最终产品成本的因素如:生产效率, 产品结构形状, 零件成本, 人力成本, 生产线作业难度, 包装运输费用, 仓储条件等.
一般而言, 对于无拆卸需要的连接, 建议优先选用连接方式的顺序为:抽孔铆合, 点焊, 拉钉拉铆, 锁螺丝与卡钩卡位搭配使用, 锁螺丝. 如UPS 中主结构与电池框的连接, 在RACK 机种中其空间足够大, 就优先考虑抽孔铆合, 因其生产率高, 成本低, 但由于受结构限制, 一般采用点焊的连接方式; 在TOWER 机种中, 由于受到结构限制, 无法选用抽孔铆合及点焊, 采用拉钉拉铆能满足装配要求, 但是综合考虑到零件成本, 包装运输费用, 仓储条件(要占用很大地方) 等, 一般采用锁螺丝与卡钩卡位搭配使用.
对于有拆卸需要的连接, 建议优先选用连接方式的顺序为: 锁螺丝与卡钩卡位搭配使用, 锁螺丝. 如UPS 外盖与主结构的连接, 考虑到若全部使用锁螺丝, 人力成本高, 生产线作业困难, 一般采用采用锁螺丝与卡钩卡位搭配的连接方式.