螺纹紧固件的实体模型分析

刘 凯

(四川水利职业技术学院电力工程系，四川 都江堰，611830)

螺纹紧固件的实体模型分析

刘 凯

(四川水利职业技术学院电力工程系，四川 都江堰，611830)

在机械制图中，需要计算机模拟出螺纹紧固件逼真的三维模型效果，以解决平面工程图中空间形状表现的不足。螺钉GB/T65M8X45和螺母GB/T6170M8为标准件，其参数由国家标准统一制定。运用AutoCAD软件，详细分析其立体模型是设计制造、安装检修和职业学习中的重要工作。

AutoCAD螺纹紧固件 实体模型

在机械制图的职业教育过程中，对螺纹紧固件的立体结构需要计算机模拟出三维模型，以帮助学生更直观地理解其空间形体。本文针对使用AutoCAD软件模拟螺钉GB/T65M8X45和螺母GB/T6170M8的实体模型进行了分析。

1 螺纹紧固件投影图

紧固件是将两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称，是应用极为广泛的一类机械零件。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。因此，有人把已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件，或简称为标准件。

紧固件包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、销等。下面以螺钉GB/T65M8X45(图1)和螺母GB/T6170M8(图2)为例进行三维实体模型分析。图3所示为M8X1.25内、外螺纹牙型投影图〔1〕。

图1 螺钉GB/T65 M8X45投影

图2 螺母GB/T6170 M8投影

图3 螺纹牙型投影

图4 旋转断面

2 螺钉实体模型的生成

螺钉GB/T65M8X45可以看成由头部圆柱、螺纹圆柱和牙型螺纹体三部分组成。AutoCAD绘制圆柱相对简单，只需用圆柱体命令分别绘制φ13×5mm和φ6.647×45mm圆柱体。再用长方体命令绘制断面为2mm×2mm、长为20mm的长方体，移到φ13×5mm圆柱体端面中间对应位置，使用差集命令减出头部圆柱的沟槽。

牙型螺纹体需用一个牙型断面以螺旋线为路径扫掠而成。具体步骤：(1)在φ6.647×45mm的圆柱体表面上创建螺旋线(底面半径3.3235mm、顶面半径3.3235mm、圈高1.25mm、螺旋高度45mm)，并把螺旋线沿圆柱轴线平移两个螺距2.5mm；(2)在侧视图绘制底边1.094mm、上边0.313mm、高0.677mm的等腰梯形，并生成面域；(3)用扫掠命令将等腰梯形沿螺旋线路径扫掠成牙型螺纹体，对齐(A)里扫掠前对齐垂直于路径的扫掠对象选择否(N)，基点(B)选择等腰梯形底边中点，特别注意等腰梯形的方向〔2〕；(4)用建模旋转命令对图4所示梯形断面绕着其中心线旋转360°生成回转体Ⅰ，同法对三角形断面建模旋转生成回转体Ⅱ，把这两个回转体移到φ6.647×45mm圆柱体端部对齐；(5)对牙型螺纹体和回转体Ⅰ进行交集处理生成螺尾，然后把螺纹体和φ6.647×45mm圆柱体并集为一个实体，最后差集掉回转体Ⅱ形成端部倒角，并与φ13×5mm带沟槽圆柱体并集在一起。

用圆角命令对螺钉头部轮廓进行R0.4mm和R0.2mm的圆角处理。图5为添加金属材质后渲染出的螺钉效果图。

图5 螺钉渲染效果

3 螺母实体模型的生成

螺母GB/T6170M8的外倒角，可用φ14.38mm的圆柱按照倒角圆φ12mm进行30°倒角，与φ14.38mm的内接正六棱柱进行交集处理，再在中间差集出φ8.27mm圆柱孔，形成螺母外形体Ⅲ。

螺母的内螺纹创建步骤：①先在φ8.27×6.6mm圆柱面上创建螺旋线(底面半径4.135mm、顶面半径4.135mm、圈高1.25mm、螺旋高度10mm)，并把螺旋线沿圆柱轴线平移两个螺距2.5mm；②使用螺钉相同的等腰梯形牙型断面沿螺旋线路径扫掠生成牙型螺纹体，注意等腰梯形的方向与外螺纹相反；③把φ8.27×6.6mm圆柱和牙型螺纹体移到螺母中心轴线对齐，并交集出螺旋高度6.6mm的牙型螺纹体Ⅳ，然后同螺母外形体Ⅲ进行并集处理；④用建模旋转命令对图6所示三角形断面绕着其中心线旋转360°生成两个回转体，把这两个回转体移到螺母孔的两端差集出螺母内倒角。图7为添加金属材质后渲染出的螺母效果图〔3〕。

图6 螺母内倒角断面

图7 螺母渲染效果

4 螺纹联接实体模型的装配

螺钉M8X45和螺母M8的牙型(三角形普通螺纹)、公称直径(φ8mm)、螺距(1.25mm)、线数(单线)和旋向(右旋)五个要素完全一致，所以两紧固件完全能正常旋合联接。图8为添加金属材质后渲染出的螺钉螺母联接效果图。

图8 螺钉螺母联接渲染效果

〔1〕钱可强.机械制图.北京：高等教育出版社，2011：263～269.

〔2〕朱慧霞.AutoCAD2008中文版三维造型案例教程[M].北京：科学出版社，2010：45～49.

〔3〕曾 权，崔勇彬，何晓媛.中文版AutoCAD2010新手到高手之路[M].北京：电子工业出版社，2010：384～389.

刘 凯(1971-)，男，重庆开县人，讲师，研究方向为制图、CAD、水机、建筑。

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2095-1809(2016)04-0098-03