自攻螺纹螺钉联接钣金零件的拧紧扭力及预制孔设计

目前，业界还没有建立统一的自攻螺纹螺钉拧紧扭矩的理论计算模式。

自攻螺纹螺钉的联接机理与普通螺纹螺钉不同，自攻螺纹螺钉不仅要自行攻出匹配的阴螺纹，还要产生预紧力，夹紧零件。使自攻螺纹螺钉拧入预制孔，在预制孔孔壁攻出阴螺纹的扭矩称为攻入扭矩；继续拧入螺钉，使螺钉产生预紧力，夹紧零件的扭矩称为拧紧扭矩；再继续拧动螺钉直至螺钉破断的扭矩称为破断扭矩。

根据自攻螺纹螺钉的联接机理，螺钉的拧紧扭矩必须介于其攻入扭矩和破断扭矩之间，其理想值应该为两者的中心。长期的生产实践发现：自攻螺纹螺钉与金属零件联接时，螺钉的攻入扭矩为其破断扭矩的1/3时最有利于充分发挥螺钉的机械性能，因此，螺钉的拧紧扭矩通常制定为2/3的螺钉破断扭矩。螺钉的破断扭矩通常将5颗螺钉拧入配合的预制孔直至螺钉破断，以其平均值求得之。

学者H.Grossberndt和K.Kayser提供的经验公式更具体地揭示：自攻螺纹螺钉与钣金零件联接时，螺钉的拧紧扭矩由螺钉规格、预制孔孔径及加工方式、螺纹旋合长度、钣金零件材料抗拉强度等因素综合决定。

式中T为拧紧扭矩，d1为螺钉大径，d2为螺钉小径，db为预钻孔孔径，Rm为零件材料抗拉强度，s为螺纹旋合长度。

DIN 7975引用该公式，并设定螺钉目标拧紧扭矩不大于其1/2的标准破断扭矩，反推制定螺钉预制孔的设计标准的，并根据螺钉的精度等级，推荐预制孔孔径公差为H12。换言之，如参照DIN 7975设计螺钉预制孔，则对应的螺钉拧紧扭矩不大于其1/2的标准破断扭矩。

该经验公式仅适用于碳钢材质的标准自攻螺纹螺钉、碳钢材质的钣金零件和预钻孔。电子产品钣金零件的板厚通常较薄，一般需通过翻边孔与自攻螺纹螺钉联接，以获得大于板厚的螺纹旋合长度。根据模具工艺，翻边高度与钣金的板厚、翻边孔孔径和冲压预冲孔孔径有关。翻边厚度一般为65%的板厚，翻边厚度要与螺钉螺纹的高度匹配，规格较大的螺钉不适用于联接板厚较小的钣金零件。根据公式，规格相同的螺钉联接板厚不同的钣金零件，由于其目标拧紧扭矩一样，而螺纹旋合长度不一样，其预制孔孔径应作一定的调整。与预钻孔比较，翻边孔的孔壁会产生一定的冷作硬化，其孔径需在对应的标准预钻孔孔径基础上增加0.1~0.3mm。

自攻锁紧螺钉螺杆截面形状及螺纹类型与标准自攻螺纹螺钉不同，因此，其预制孔孔径设计方法不可直接套用标准自攻螺纹螺钉预制孔的设计方法。DIN7500和TAPTITE公司根据实际测试结果，制定了常用螺纹规格的预制孔孔径，预制孔孔径公差推荐为H11。

常用规格的自攻螺纹螺钉适配的翻边孔（数据参考DIN7975、DIN7500、DIN7952、SJ2495、TAPTITE公司公开资料）：

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来源：毛哥聊产品机构设计