「设计开发专栏」铆钉连接的设计要素

铆钉连接是利用铆钉将两个或两个以上的板材或型材连接在一起的一种不可拆卸的静连接,简称铆接。铆钉有空心和实心两大类。

最常用的铆接是实心铆钉连接。实心铆钉连接多用于受力大的金属零件的连接。

空心铆钉连接用于受力较小的薄板或非金属零件的连接。

铆接在工艺上分冷铆和热铆两种。热铆紧密性较好，但铆杆与钉孔间有间隙，不能参与传力。冷铆时钉杆镦粗，胀满钉孔，钉杆与钉孔间无间隙。

直径大于10mm的钢铆钉加热到1000~1100°C进行热铆，钉杆上的单位面积锤击力为650~800MPa。直径小于10mm的钢铆钉和塑性较好的有色金属、轻金属及合金制造的铆钉，常用于冷铆。

铆接在建筑、锅炉制造、铁路桥梁和金属结构等方面均有应用。

今天，螺丝君来介绍一下铆接的特点、铆接结构设计的形式和尺寸、铆钉强度计算等设计要求和方法，供各位参考！

01

铆接的特点

铆接的主要特点是：工艺简单、连接可靠、抗振、耐冲击。

与焊接相比，其缺点是：结构笨重，铆孔削弱被连接截面强度15%–20%，操作劳动强度大，噪声大，生产效率低。因此，铆接经济性和紧密性不如焊接。

相对于螺栓连接，铆接更为经济，重量更轻，适用于自动化安装。

但铆接不适于太厚的材料，材料越厚，铆接越困难，一般的铆接，不适于承受拉力，因为其抗拉强度比抗剪强度低得多。

02

铆缝的结构形式和设计步骤

铆钉连接的接缝（接头）叫铆缝，有强固连接、强密连接和紧密连接三种。根据铆接接头的构造不同，铆缝可分为搭接-下图a,单板对接-下图b和双盖板对接三种-下图b。

根据主板上铆钉的排数不同，铆缝有可分为单排、双排和多排连接等几种形式。

在双排和多排连接中，根据铆钉的排列方式不同，有可分为并列-下图d和交错-下图e两种。

设计铆缝时，通常是根据工作要求、载荷情况选择铆缝形式，确定结构参数、铆钉直径和数量，然后进行强度计算。

03

铆钉用通孔直径和加工要求

为使铆合时铆钉容易穿过钉孔，应使钉孔直径大于铆钉的公称直径d。

参考GB152.1-紧固件 铆钉用通孔。

钉孔尽量采用钻孔，尤其是受变载荷的铆缝。也可以先冲（留3~5mm余量）后钻，既经济又能保证孔的质量。

冲孔的孔壁有冲剪的痕迹及硬化裂纹，故只用于不重要的铆接中。

铆钉直径d小于8mm时，一般只选用精装通用孔尺寸。

表 1 铆钉用通孔直径

04

铆钉孔间距

表 2 铆钉孔间距 单位mm

05

铆钉公称杆径和铆钉长度计算

铆钉公称杆径可以参照GB/T 18194-2000，这个标准规定了一般用途的、公称杆径为1~36mm的两个杆径系列。

铆钉长度计算参照下表。

这个标准不适用于抽心铆钉。

对于抽心铆钉，参照汽车标准件手册。

表 3 铆钉公称杆径d和铆钉长度计算 单位mm

06

铆钉连接的强度计算

铆钉连接的强度计算，是建立在以下的假设基础上：

07

受力矩铆缝的铆钉最大载荷计算

今天的话题，就分享到这里；更多详情，请关注微信公众号：GAF螺丝君（GAF-luosijun）

来源：GAF螺丝君