机械设计中孔的种类及介绍,十年机械设计竟然只用了几种孔......


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编者按
孔是工程制图和制造中的关键特征。它们有助于装配紧固、通道或流体流动的通道、定位以及减轻重量等。有几种工程中的孔类型以实现这些目的,它们在形状、深度、功能以及创建它们所需的工具方面通常彼此不同。
通孔、盲孔、攻丝孔、埋头孔、间断孔、锥形孔、沉头孔和铰孔类型经常用于各种机械部件和系统。在将这些孔纳入零件设计之前,了解这些孔及其设计、特性和功能至关重要。

工程中的孔是指圆形空腔或开口几何体,可以是贯穿表面的,也可以是盲孔。在技术图纸中,可以使用特定符号和相应的GD&T来识别它们。例如,带有相应直径的Ø符号用于表示简单的工程孔。
同时,CNC钻孔、冲孔、攻丝、拉削和EDM钻孔都是常用的技术,使用哪种技术取决于设计中指定的特性。
位置、直径、深度和公差是任何孔类型的定义变量。基准和参考(线、平面、轴等)用于精确定位或定位。深度和直径对于选择正确的刀具尺寸和加工参数至关重要,而公差则可保持孔的准确性和精度。

简单孔

它是表面上的直圆孔,可以是通孔,也可以是盲孔。圆形开口延伸到一定深度或贯穿整个厚度,直径均匀。简单孔用于装配或间隙。它们在图纸上用“Ø”表示,您可以使用所需直径的普通钻头进行钻孔。
通孔

开口通常不是在两侧(或贯穿所有厚度),有些会钻到一定厚度,称为通孔。它们涉及以下格式:“Ø 直径通过” 在绘图表示中。例如,“ Ø30直通”代表直径为30毫米的通孔。
此外,它们对于流体通道、布线空间和紧固目的至关重要。您可以通过钻孔或冲孔工件来创建这些孔。
盲孔

任何未完全贯穿所有工件厚度的孔都称为盲孔。它钻到一定的材料深度,只包含一个开口。通常,钻床会创建它,深度取决于钻头的长度。此外,底部丝锥可用于切割盲螺纹以用于紧固目的。
盲注符号是 “↓” 。例如直径为30mm、深度为12mm的盲孔表示为“Ø 30 ↓ 12毫米”。
钻这些类型的工程孔更具挑战性,因为钻头可能会因材料堆积而断裂或扭曲。因此,应考虑钻头的几何形状(最好是螺旋槽)以便向上排屑。
因此,盲孔适用于安装、拧紧螺丝,甚至减轻重量。
侵入孔

间断是指不连续的孔,这些孔与其他开口相交。它包含一定深度的常规钻孔,被其他特征打断,并在打断后再次连续。在这里,您需要记住,孔在无材料区后仍保持在同一轴上。它们通常用于轴承座、定位销和表面下的螺栓。
创建一个中断孔并不像听起来那么复杂。钻头钻交叉点上方的部分,然后移动到开放区域下方的另一部分,无需任何额外安排。在某些情况下,可能需要调整主轴转速。
螺纹孔

顾名思义, 螺纹孔涉及紧固内部螺纹(连续螺旋结构)以进行紧固。数控钻孔工具(如螺纹嵌件和铣刀)可在工程项目中创建螺纹类型的孔。
螺纹孔标注有两种形式:常规“Ø” 或 “M”。 此处,M代表公制,后面的数值代表螺纹长度。
攻丝孔

可能会将螺纹与攻丝混淆,两者都是带有紧固螺纹的孔,但是制造方法各不相同。攻丝孔都是螺纹孔,但螺纹孔不一定都是攻丝孔。
因此,区别在于创建方法。攻丝不使用刀片和钻头,而是涉及切割或成型指定所需尺寸的丝锥。通常,丝锥有不同的尺寸,选择取决于您要攻丝的孔的尺寸。
此外,螺纹孔标注为 “ M”,后接螺纹段的公称直径、螺距和深度。例如,“M6 1.5 10” 指公称直径6mm、螺距1.5mm、螺纹深度10mm的攻丝孔。
锥孔

首先,“逐渐变细” 指在任何机械加工特征中直径从一端到另一端的一致减小。因此,锥形孔涉及直径以均匀的速率从一个开口到另一个开口的变化。它们通常出现在压接接头、流体压力控制系统和高性能密封件中。
锥形孔以锥度(倾斜角)来衡量,定义孔从一端到另一端倾斜多少度(°)。通常,操作员会根据所需的锥度修改钻尖角度。在锥形孔的标注符号中,“ 一条直线穿过三角形“。
沉头孔

沉头孔涉及一个扩大的开口(圆柱形凹槽),用于容纳紧固件头部(如螺栓或 O 形环)。同时,两个圆柱部分是同轴的。它们不仅可以保护紧固件,还可以增强美感。
沉头孔标注为 “⌴” 以及直径符号 (Ø) 和数值。例如, ⌴Ø20 指直径为20mm的沉头孔。
埋头孔

您可以将埋头孔与沉头孔联系起来,唯一的区别是埋头孔在开口处包含锥形凹槽。
因此,埋头孔标注为 “⌵” 并且理论边缘涉及符号之后。
与埋头孔一样,沉头孔也有利于更好地紧固和密封螺钉、螺栓等。
沉孔
埋头钻的开口处有一个锥形或锥形扩大部分,用于容纳铆钉、螺栓或其他紧固件。这种设计允许紧固件齐平或凹进,从而有助于获得光滑的表面。因此,这些符号类似于埋头孔。
平面孔
沉头平面是指顶部有一个小的浅沉头孔,常规尺寸同轴延伸至下方。因此,您可以将其与沉头孔进行比较。这种设计为紧固件头部提供了均匀的压力分布和平稳的支撑。此外,这些类型的孔也适用于密封应用。
其次,工程图中沉头孔的符号是 “⌴ 和其上方的 SF”, 其次是直径和其他信息(即直通、盲区等)。
螺丝间隙孔
顾名思义,螺钉间隙孔的直径比螺钉、螺栓或其他紧固件的直径略大。因此,它们可以轻松穿过孔(头部旁边)。此外,间隙便于拆卸和重新组装。此外,沉头平面类型的标注符号与简单工程孔相同。
尺寸计算公式:间隙孔尺寸=(螺钉直径+螺钉头直径)/ 2。
铰孔
这些不是工程学中任何特殊类型的孔,而是使用铰刀精加工的简单孔,以实现尺寸精度和更好的成品质量。CNC钻头可以使用正确尺寸的铰刀来铰孔。
重叠孔
重叠孔是指两个简单孔的部分或全部相交,通常用于金属成型应用。虽然重叠会降低材料强度,但加固可以抵消这种影响。此外,这些孔还存在于复杂的组件和定制金属制造中。
现在,我们来详细阐述一下常见的加工工艺。
数控铣床
CNC铣削可容纳各种工具,包括钻头。此外,常规铣削工具(如立铣刀、飞刀和中心钻)也适用于创建复杂的孔几何形状。多轴主轴运动允许严格按照CNC程序加工非圆形(不规则)孔。
CNC铣床可以进行铰孔、开槽、拉削、锪孔、直钻和多种孔加工操作。此外,铣削还可以在单一加工设置中制作孔以外的其他特征。
CNC钻孔
CNC钻孔是一种高效、高速钻孔的专门方法。数控钻床或机器可钻出不同深度和大小的圆形孔。
与铣削一样,一切都始于在软件中创建具有适当GD&T的设计。然后,转换为STEP或STL格式。最后,将使用正确的工具和变量设置执行操作。钻头旋转并向下移动以进给材料。此外,它们的机器类型包括组合、径向臂、多主轴和微型钻等。
电火花钻孔
EDM钻孔或孔钻EDM加工是一种非接触式钻孔方法。它使用电极丝作为钻孔工具,与介电溶液内的工件产生电火花。该火花熔化工件材料并形成与电极丝尺寸相同的腔体,其尺寸可低至0.0025英寸(0.065毫米)
可以使用EDM进行简单和弯曲的微孔钻孔。此外,只要具有导电性,它就可以与任何硬质材料兼容。
数控攻丝
CNC攻丝使用相应的丝锥和板牙在不同类型的孔上创建螺纹。
不兼容的孔设计会导致错位、结构内部性薄弱、产品无法正常运作,甚至组装失败。因此,在工程设计中选择正确的孔类型对于准确和高质量的制造至关重要。
哪些孔最适合您的零件或产品完全取决于应用要求和工作材料。让我们讨论一下正确选择的一些关键考虑因素。
孔的预期用途
是否需要孔用于润滑剂流动、螺栓和螺母紧固、密封和美观,还是需要它用于其他功能?这个问题将帮助您列出完全能够满足您目的的孔。例如,丝锥最适合螺钉紧固,而简单的盲孔适合安装应用。
孔尺寸和几何形状
考虑一下需要的尺寸,例如直径和深度。接下来,确定功能所需的形状,无论是圆形、矩形、正方形还是不规则形状。然后,分析哪种孔适合该形状和尺寸。
工作材料类型
硬度、脆性、热稳定性和其他各种材料特性都会影响孔加工过程。因此,必须考虑要在其中创建孔的工件材料类型,这也有助于识别工具材料。
电源
它涉及根据要加工的孔类型考虑粉末源。例如,较低的电源会导致不准确和材料堵塞。考虑可用的机械和所需的电源可确保孔设计的可制造性。
可以在工程材料(包括金属、合金、塑料、复合材料和木材)上创建多种类型的孔。此外,它们独特的属性限制了您可以在其上创建的孔类型。
下表概述了在不同材料上钻孔的注意事项。

期限 “合身” 与孔轴机构相关,该机构定义了它们之间的物理接触或间隙。主要有三种:过渡、过盈和间隙。间隙配合是指孔直径略大于配合轴,而过盈配合是指孔直径小于轴直径。因此,过渡配合是它们的组合状态。
标注是工程孔的几何尺寸标注系统。它们包含符号和关键尺寸标注信息。公差是孔加工中的质量控制参数。它们确保与理想尺寸、深度、直径、角度、圆柱度等的允许偏差。
不同的孔型有各自的特点、设计实践和功能。因此,选择取决于孔型的用途。有些孔型非常适合紧固用途,有些孔型提供高效的冷却通道。同时,定制孔最适合独特的功能要求。然而,结果取决于钻孔机械的最佳设计和能力。
螺栓孔有哪些不同类型?
孔的类型有14种以上,其中大多数都非常适合机械螺栓连接。一些最流行的螺栓孔是埋头孔、沉头孔、螺纹孔和间隙孔。
孔直径和边距的经验法则是什么?
它特别适用于冲孔操作,其边缘应距离至少为孔直径的1.5倍,即孔到孔到边缘的距离≥1.5D。
如何确定间隙孔直径和公差?
有一个简单的公式可以确定间隙孔直径和公差;间隙孔直径=(螺钉直径+头部直径)/ 2。
如何在工程图上识别孔?
要识别孔,您可以查看图纸并识别符号(Ø)、调用表和国际标准符号。

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☞来源:机械工程师 ☞责任编辑:徐裴裴 ☞校对:王佳慧 ☞审核人:吴晓兰 ☞媒体合作: 010-88379790-801
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