劉 凱

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系，四川 都江堰，611830)

螺紋緊固件的實(shí)體模型分析

劉 凱

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系，四川 都江堰，611830)

在機(jī)械制圖中，需要計算機(jī)模擬出螺紋緊固件逼真的三維模型效果，以解決平面工程圖中空間形狀表現(xiàn)的不足。螺釘GB/T65M8X45和螺母GB/T6170M8為標(biāo)準(zhǔn)件，其參數(shù)由國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一制定。運(yùn)用AutoCAD軟件，詳細(xì)分析其立體模型是設(shè)計制造、安裝檢修和職業(yè)學(xué)習(xí)中的重要工作。

AutoCAD螺紋緊固件 實(shí)體模型

在機(jī)械制圖的職業(yè)教育過程中，對螺紋緊固件的立體結(jié)構(gòu)需要計算機(jī)模擬出三維模型，以幫助學(xué)生更直觀地理解其空間形體。本文針對使用AutoCAD軟件模擬螺釘GB/T65M8X45和螺母GB/T6170M8的實(shí)體模型進(jìn)行了分析。

1 螺紋緊固件投影圖

緊固件是將兩個或兩個以上零件(或構(gòu)件)緊固連接成為一件整體時所采用的一類機(jī)械零件的總稱，是應(yīng)用極為廣泛的一類機(jī)械零件。它的特點(diǎn)是品種規(guī)格繁多，性能用途各異，而且標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的程度也極高。因此，有人把已有國家標(biāo)準(zhǔn)的一類緊固件稱為標(biāo)準(zhǔn)緊固件，或簡稱為標(biāo)準(zhǔn)件。

緊固件包括螺栓、螺柱、螺釘、螺母、墊圈、銷等。下面以螺釘GB/T65M8X45(圖1)和螺母GB/T6170M8(圖2)為例進(jìn)行三維實(shí)體模型分析。圖3所示為M8X1.25內(nèi)、外螺紋牙型投影圖〔1〕。

圖1 螺釘GB/T65 M8X45投影

圖2 螺母GB/T6170 M8投影

圖3 螺紋牙型投影

圖4 旋轉(zhuǎn)斷面

2 螺釘實(shí)體模型的生成

螺釘GB/T65M8X45可以看成由頭部圓柱、螺紋圓柱和牙型螺紋體三部分組成。AutoCAD繪制圓柱相對簡單，只需用圓柱體命令分別繪制φ13×5mm和φ6.647×45mm圓柱體。再用長方體命令繪制斷面為2mm×2mm、長為20mm的長方體，移到φ13×5mm圓柱體端面中間對應(yīng)位置，使用差集命令減出頭部圓柱的溝槽。

牙型螺紋體需用一個牙型斷面以螺旋線為路徑掃掠而成。具體步驟：(1)在φ6.647×45mm的圓柱體表面上創(chuàng)建螺旋線(底面半徑3.3235mm、頂面半徑3.3235mm、圈高1.25mm、螺旋高度45mm)，并把螺旋線沿圓柱軸線平移兩個螺距2.5mm；(2)在側(cè)視圖繪制底邊1.094mm、上邊0.313mm、高0.677mm的等腰梯形，并生成面域；(3)用掃掠命令將等腰梯形沿螺旋線路徑掃掠成牙型螺紋體，對齊(A)里掃掠前對齊垂直于路徑的掃掠對象選擇否(N)，基點(diǎn)(B)選擇等腰梯形底邊中點(diǎn)，特別注意等腰梯形的方向〔2〕；(4)用建模旋轉(zhuǎn)命令對圖4所示梯形斷面繞著其中心線旋轉(zhuǎn)360°生成回轉(zhuǎn)體Ⅰ，同法對三角形斷面建模旋轉(zhuǎn)生成回轉(zhuǎn)體Ⅱ，把這兩個回轉(zhuǎn)體移到φ6.647×45mm圓柱體端部對齊；(5)對牙型螺紋體和回轉(zhuǎn)體Ⅰ進(jìn)行交集處理生成螺尾，然后把螺紋體和φ6.647×45mm圓柱體并集為一個實(shí)體，最后差集掉回轉(zhuǎn)體Ⅱ形成端部倒角，并與φ13×5mm帶溝槽圓柱體并集在一起。

用圓角命令對螺釘頭部輪廓進(jìn)行R0.4mm和R0.2mm的圓角處理。圖5為添加金屬材質(zhì)后渲染出的螺釘效果圖。

圖5 螺釘渲染效果

3 螺母實(shí)體模型的生成

螺母GB/T6170M8的外倒角，可用φ14.38mm的圓柱按照倒角圓φ12mm進(jìn)行30°倒角，與φ14.38mm的內(nèi)接正六棱柱進(jìn)行交集處理，再在中間差集出φ8.27mm圓柱孔，形成螺母外形體Ⅲ。

螺母的內(nèi)螺紋創(chuàng)建步驟：①先在φ8.27×6.6mm圓柱面上創(chuàng)建螺旋線(底面半徑4.135mm、頂面半徑4.135mm、圈高1.25mm、螺旋高度10mm)，并把螺旋線沿圓柱軸線平移兩個螺距2.5mm；②使用螺釘相同的等腰梯形牙型斷面沿螺旋線路徑掃掠生成牙型螺紋體，注意等腰梯形的方向與外螺紋相反；③把φ8.27×6.6mm圓柱和牙型螺紋體移到螺母中心軸線對齊，并交集出螺旋高度6.6mm的牙型螺紋體Ⅳ，然后同螺母外形體Ⅲ進(jìn)行并集處理；④用建模旋轉(zhuǎn)命令對圖6所示三角形斷面繞著其中心線旋轉(zhuǎn)360°生成兩個回轉(zhuǎn)體，把這兩個回轉(zhuǎn)體移到螺母孔的兩端差集出螺母內(nèi)倒角。圖7為添加金屬材質(zhì)后渲染出的螺母效果圖〔3〕。

圖6 螺母內(nèi)倒角斷面

圖7 螺母渲染效果

4 螺紋聯(lián)接實(shí)體模型的裝配

螺釘M8X45和螺母M8的牙型(三角形普通螺紋)、公稱直徑(φ8mm)、螺距(1.25mm)、線數(shù)(單線)和旋向(右旋)五個要素完全一致，所以兩緊固件完全能正常旋合聯(lián)接。圖8為添加金屬材質(zhì)后渲染出的螺釘螺母聯(lián)接效果圖。

圖8 螺釘螺母聯(lián)接渲染效果

〔1〕錢可強(qiáng).機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，2011：263～269.

〔2〕朱慧霞.AutoCAD2008中文版三維造型案例教程[M].北京：科學(xué)出版社，2010：45～49.

〔3〕曾 權(quán)，崔勇彬，何曉媛.中文版AutoCAD2010新手到高手之路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010：384～389.

劉 凱(1971-)，男，重慶開縣人，講師，研究方向?yàn)橹茍D、CAD、水機(jī)、建筑。

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