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沉孔加工方法及设计注意事项

  • 2023.12.18 15:05:47
  • 米思米
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沉孔是指螺丝孔顶部比螺丝头部大小更大的切孔。通过加工沉孔,可以让螺丝的头部不会凸出产品表面。在使用埋入薄板或树脂中的螺丝时,该形状的孔是必不可少的。这些不露头的螺丝被称为沉头螺丝,其头部呈圆锥形。当使用沉头螺丝时,必须加工被称为沉孔的专用孔位。在本章节中,讲解沉孔的加工方法及设计注意事项。 

沉孔加工方法及设计注意事项

01什么是沉孔?

沉孔加工方法及设计注意事项

沉孔包括传统的圆柱形沉孔和专为沉头螺丝准备的锥形沉孔与埋头沉孔2种。

●锥形沉孔

锥形沉孔是指孔的边缘被大幅度倒角成圆锥形的孔。头部为圆锥形的螺丝及螺栓,一般称为沉头螺丝或沉头螺栓。用于拧入沉头螺丝或螺栓的孔,入口必须加工为圆锥形。从而使得沉头形状的螺丝能够完全沉入孔中,而不会从板的表面凸起。采用沉头螺丝或螺栓,主要是为了表面平整美观以及防止因头部凸出表面而出现挂住等问题。

例如,大家可以看看经常使用的笔记本电脑的背面或是底面。有些外壳是用沉头螺丝固定的,为了防止螺丝头部凸出,就会加工出锥形沉孔。

●埋头沉孔

埋头沉孔是指将孔大幅度倒角成圆锥形的操作过程。在JIS中规定了埋头沉孔的形状。圆锥的角度、深度和直径参数均由所使用的沉头螺丝或螺栓的尺寸所决定。

02沉孔相关JIS规格

JIS B 1017中记载了沉头螺丝用锥形沉孔的形状尺寸。圆锥角度为90±1°。此外,还指示了圆锥部分的直径、直杆部分的直径、直杆与圆锥部分的同心度。JIS B 1013中,规定了沉头螺丝的头部形状。

03沉孔的加工方法

沉孔的加工方法有多种。加工方法根据对象材料是金属板还是轴而有所不同。成本和尺寸精度也有所差异,下面对主要的加工方法及其特点进行介绍。

●切削

利用切削加工进行倒角。在钻床上安装沉孔用钻头后切削。使用专用钻头,按照JIS尺寸切削圆锥部分的角度以及孔径等。请注意,如果不使用沉孔专用钻头,则加工出的沉孔无法让沉头螺丝完全嵌入。金属轴、机加工的树脂、不锈钢和铝块大多采用切削加工。有时也会在钣金加工或是冲压加工所使用的薄板上进行切削,但是会导致加工成本上升。

●内缘翻边

内缘翻边是将薄板的孔外沿加工成突起的圆筒形状。这是钣金加工及冲压加工中所使用的加工方法。内缘翻边工艺可以代替定位压花,或是在薄板上获得有效的螺纹深度。

可通过内缘翻边加工出沉孔形状。该工艺被称为沉头翻边。可使用专用模具进行成型。此外,可在攻丝之后用作为沉孔。

●冲孔加工

冲孔加工是让金属薄板上的孔变为沉孔的加工方法。冲孔加工是使用专用模具让孔边缘变形,从而完成倒角处理。由于并非对金属板进行切削,所以倒角部分的材料会被挤压到周边的平面上。沉孔周边的表面可能会产生弯曲。当需要高精度平面时,需对此予以注意。

04沉孔的加工与设计时的注意事项及问题

沉孔加工方法及设计注意事项

使用沉头螺丝时必须有沉孔,其加工、设计方面有一些注意事项。下面介绍其中的常见内容。

●变为底切加工的背面镗孔加工困难

背面镗孔是指从背面对预先钻好的孔进行镗孔的加工方法。镗刀从钻头进入的一侧进刀就是正面镗孔,反之就是背面镗孔。背面镗孔也可进行埋头沉孔,有相应的专用刀具。但是,由于加工工序与常规加工有所不同,所以成本较高。钻出底孔之后,将没有安装刀头的旋转轴从孔中穿过,从孔的背面将刀具安装到轴头部。完成埋头沉孔加工之后,需要将刀头部分拆下、将轴拔出,所以需要花费较多时间。例如,在C字形的挡块上,当希望仅在一面从内侧进行倒角沉孔加工时,就会成为背面镗孔。由于C字形的另一侧还有一个面,所以钻头无法刺入。

●沉头螺丝突出

沉头螺丝如果发生松动,可能会从板面上突起。沉头螺丝本身是通过螺纹让圆锥部分与孔接触,从而实现紧固。但是,如果丝锥的轴线和用于让螺丝穿过的沉孔部分的轴线错位,则圆锥部分就不是发生面接触,而是在点或线上发生接触。因此,必须做出严格的公差指示,以确保丝孔和沉头孔均不会发生错位。作为其他防松动对策,还可以使用粘合剂。最知名的螺丝粘合剂就是“乐泰”。在螺丝拧入前涂抹,拧紧后固化。 

05总结

在本章节中,介绍了沉孔的加工工艺及设计注意事项。确定沉孔尺寸时,应确认JIS规格以及所使用的沉头螺丝的尺寸,以确保螺丝不会突起为准。此外,为了避免沉头螺丝因松动而突起,还应注意位置精度。

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