多规格倒刺式铜质螺纹嵌装衬套结构

　　做结构设计的同行大多碰到过塑料壳体、薄壁铝型材、层压复合板材上螺纹孔易滑牙、螺纹牙强度不足的问题，这类低强度基材上直接攻丝，往往拆装两三次螺纹就彻底失效，尤其是通讯设备外壳、手持数码终端、小型仪器面板这类需要频繁开盖检修的部件，螺纹连接的可靠性直接影响整机的维护寿命。这类倒刺式螺纹插入件就是针对这类场景设计的嵌装紧固件，和普通压铆螺母、热熔铜螺母不同，这款Multisert结构的嵌件采用了多层周向分布的三角倒刺结构，不需要专用热熔设备，也不需要在基材上加工高精度的卡簧槽，直接在预制的光孔内压入即可完成固定。

　　从结构细节来看，这款嵌件整体为空心回转体结构，内壁为连续的标准内螺纹，上下两端都设计了平直的定位法兰边，压装到位后上下法兰可以分别贴合基材的两个端面，既可以限制压入深度，避免压装过深导致螺纹孔错位，也能在承受轴向拉拔力的时候提供端面支撑，防止嵌件被螺栓从基材中拽出。中间的主体部分分布了三层周向均匀排布的三角状倒刺，每一层的倒刺都沿径向向外突出，且倒刺的迎压入面做了小角度的导入斜面，压入时倒刺可以顺着导入方向顺利挤入基材内壁，压入到位后倒刺的直角止退面会牢牢嵌入基材内部，形成多道周向的防退锁止结构，哪怕承受反复的振动载荷、温度交变带来的基材胀缩，也不会出现嵌件松脱转动的问题。

　　实际选型使用的时候，首先要确认安装边界，这款嵌件提供了四种不同的尺寸规格，分别对应不同的螺纹公称直径和适配基材厚度，设计预制孔的时候，孔径要控制在比嵌件主体的最大倒刺外径小0.2-0.4mm，根据基材的硬度调整过盈量：如果是ABS、PC这类硬度较低的热塑性塑料，过盈量可以取上限，压入后倒刺可以充分嵌入塑料基体，形成足够的握裹力；如果是酚醛树脂、玻纤增强尼龙这类硬度较高的热固性塑料或者薄铝型材，过盈量要适当取下限，避免压装时基材被撑裂。压装过程要注意保持压头和预制孔的同轴度，不能斜向压入，否则容易导致倒刺单侧受力变形，影响防退效果，同时压装行程要控制到上下法兰刚好贴合基材表面即可，不要过度施压导致法兰边压入基材内部，破坏端面的密封和支撑效果。

　　和常见的单圈倒刺嵌件相比，三层倒刺的设计把嵌件和基材的接触锁止面分散到了三个不同的轴向位置，哪怕基材局部因为老化出现轻微的强度下降，其余两层的倒刺依然可以提供足够的锁止力，不会出现整体松脱的问题。在通讯类设备的结构设计中，这类嵌件尤其适用，比如手持对讲机的外壳、通讯模块的安装面板、基站小型防护盒的壳体连接位置，这类部件往往需要在户外环境下使用，要承受温度变化、雨淋、振动等多重工况，普通的热熔铜螺母在长期温度交变后，因为塑料和铜的热膨胀系数差异，容易出现松脱，而这种多层倒刺的结构，倒刺嵌入基材后形成的是机械锁合，不是靠热熔后的塑料包裹粘接，抗温度交变的能力更强，长期使用的连接可靠性更高。

　　建模的时候要注意倒刺的细节处理，每一个三角倒刺的根部都做了微小的圆角过渡，避免压装的时候倒刺根部出现应力集中导致断裂，同时内螺纹的入口端做了倒角导向，方便螺栓拧入的时候对中，不会出现首牙错扣的问题。四种规格的结构形式完全一致，只是在内螺纹规格、整体外径、总长度、法兰直径上做了参数化调整，设计选型的时候可以直接根据需要的螺纹规格、基材厚度匹配对应的型号，不需要额外修改结构，能直接调用到装配体中，减少重复建模的工作量。在做装配验证的时候，要注意检查嵌件压入后，内螺纹的轴线和安装面的垂直度，因为上下法兰的定位作用，只要预制孔的垂直度符合要求，压装后的螺纹垂直度完全可以满足装配要求，不会出现螺栓歪斜、装配应力过大的问题。

　　很多新手设计师在做薄壁件连接的时候，容易忽略嵌件的安装空间要求，这款嵌件的法兰直径比主体外径大1.5mm左右，设计安装位的时候要在孔位周边留出足够的法兰贴合空间，不要在法兰贴合面做加强筋、凸台等结构，避免法兰不能完全贴合，导致压装不到位。另外如果是用在需要密封的壳体位置，可以在法兰和基材之间增加薄薄的密封垫片，压装后法兰会把垫片压紧，不会影响密封效果，这也是带端面法兰的嵌件相比无法兰嵌件的优势，可以兼容密封安装的需求。