多规格带法兰内螺纹铆接紧固件结构

　　日常做薄板装配结构设计时，经常会遇到板材厚度不足、直接攻丝牙纹啮合圈数不够，导致螺纹连接滑牙、拉脱的问题，这类带法兰的内螺纹铆接件，就是专门针对这类场景开发的连接元件，在钣金机柜、电子设备壳体、低压电器组件、小型变压器安装支架的装配环节应用极广。不同于常规的焊接螺母，这类铆接件不需要做焊接工序，不会在板材表面留下焊痕、焊渣，也不会因为焊接热输入导致薄板变形，对于表面做了喷涂、阳极氧化处理的板材，装配后不会破坏表面处理层，适配0.8mm到3mm厚度的冷轧钢板、铝合金板、铜板甚至部分硬质工程塑料板的连接需求。

　　从结构上看，这款铆接件采用带凸缘法兰的一体式结构，法兰端外径大于筒体外径，安装后法兰端面完全贴合板材表面，一方面可以增大承压接触面积，降低板材单位面积的压应力，避免锁紧时板材被压溃，另一方面可以起到轴向定位的作用，压装到位后法兰端面和板材表面齐平，不会出现凸起刮擦线缆或者其他装配零件的问题。筒体部分外壁做了滚花防滑结构？不对，仔细看结构，筒体外壁是光滑圆柱面？不对，实际压装时，是通过专用压铆模具将筒体端部压出翻边，和板材背面形成倒扣锁合，哦不对，这款是内螺纹的铆螺母，也就是拉铆螺母的一种？不对，看规格覆盖M3到M10的内螺纹，不同规格对应的筒体长度、法兰直径都做了系列化匹配，M3规格适配最小0.8mm的板厚，法兰外径6mm，筒体长度4mm，压装后在板材背面形成的锁合环宽度1mm，能承受至少800N的轴向拉脱力；M4规格法兰外径7mm，适配1mm到2mm板厚，拉脱力不低于1200N；M5规格法兰外径8mm，适配1.2mm到2.5mm板厚，拉脱力可达1800N；M6规格法兰外径10mm，适配1.5mm到3mm板厚，拉脱力2600N；M8和M10规格因为螺纹规格大，锁紧时扭矩更高，法兰外径分别做到12mm和15mm，筒体壁厚也相应增加，避免压装或者锁紧时筒体出现开裂、变形。

　　设计这类零件的时候，首先要考虑的是安装边界，也就是在板材上需要预先冲或者钻的安装孔公差，M3规格的底孔推荐4.2mm，公差控制在H12级别，过大的底孔会导致压装后锁合力不足，容易转动或者拉脱，过小的底孔会导致压装时筒体无法顺利穿入，甚至压坏法兰端面。其次是内螺纹的精度，统一采用6H级公差，适配常规的GB/T 70.1内六角圆柱头螺钉、GB/T 818十字盘头螺钉，不需要额外做螺纹二次加工，压装完成后就可以直接进行螺丝锁紧。很多新手设计的时候容易忽略法兰的沉台尺寸，如果要求装配后法兰不突出板材表面，可以在板材安装位置压一个深度0.8mm到1.5mm的沉台，沉台直径比法兰外径大0.2mm，压装后法兰端面和板材表面完全齐平，对于外观要求高的消费电子外壳、户外机柜面板来说，这种设计能大幅提升装配后的外观质感。

　　实际选型的时候，不能只看螺纹规格，还要结合被连接件的厚度、需要承受的拉脱力和扭矩来选，比如在电源变压器的安装支架上用，变压器本身重量在2kg以内，用M4规格的铆接件，配4个安装点，完全可以满足运输、使用过程中的振动载荷要求，不需要额外增加焊接加强片；如果是固定较重的电气元件，比如交流接触器、断路器，就需要选M5或者M6的规格，同时要核对板材厚度，如果板材厚度小于该规格铆接件的最小适配板厚，压装时会导致筒体翻边过度，螺纹出现变形，螺丝无法顺利拧入。另外在做三维建模的时候，要把压装后的变形区域也考虑进去，也就是筒体端部压合后形成的倒扣结构直径，比安装底孔大1.5mm左右，在做装配干涉检查的时候，要预留出这个区域的空间，避免和板材背面的其他零件、走线出现干涉。

　　这类铆接件还有一个优势，就是可以做单面装配，不像压铆螺钉需要从板材背面操作，在封闭腔体、管材侧壁这些无法从背面接触的位置，用拉铆枪就可以完成安装，对于已经焊接成型的机柜框架、管材支架，后期需要增加安装点位的时候，不需要拆开结构，直接钻孔后拉铆即可，维修改造成本极低。材质方面常规是碳钢做彩锌钝化处理，防锈能力可以满足室内设备的使用要求，如果是户外使用的设备，可以选304不锈钢材质的同规格产品，结构尺寸完全通用，不需要修改安装孔位。设计建模的时候，要把不同规格的模型做成配置化特征，通过全局变量控制法兰直径、筒体外径、筒体长度、内螺纹规格这些参数，选型的时候直接切换配置就可以调用，不需要重复建模，能大幅提升结构设计的效率，同时避免不同规格之间的尺寸混淆。还要注意，内螺纹的起始端要做倒角处理，倒角角度120度，和螺丝端部的倒角匹配，避免螺丝拧入时出现错牙、刮伤螺纹的问题，法兰和筒体的衔接位置要做R0.3的圆角过渡，避免压装时应力集中导致法兰和筒体衔接处断裂。