Калькулятор отверстий под крепеж - Найдите идеальный размер отверстия для винтов и болтов

Калькулятор проходных отверстий

Проходное отверстие — это отверстие, просверленное немного больше диаметра винта или болта, чтобы крепёж мог свободно проходить через него, не соприкасаясь резьбой со стенками. Калькулятор проходных отверстий определяет правильный диаметр отверстия для заданного размера винта или болта по стандартным инженерным таблицам, а не методом подбора.

Что такое проходное отверстие?

Отверстия под крепёж делятся на три основных типа.

• Резьбовое отверстие имеет нарезанную внутри резьбу. Винт входит в эту резьбу, которая и удерживает две детали вместе.
• Проходное отверстие не имеет резьбы. Его делают шире крепежа, чтобы винт или болт проходил без сопротивления, а затем ввинчивался в резьбовое отверстие или гайку с другой стороны.
• Отверстие с натягом меньше крепежа. Деталь приходится напрессовывать на крепёж или устанавливать с усилием.

Слишком маленькое проходное отверстие может заставить резьбу нарезать его стенки или вообще не пропустить крепёж. Слишком большое отверстие позволяет крепежу смещаться и уменьшает плоскую площадь под головкой болта или шайбой, через которую передаётся усилие зажима.

Проходные отверстия также компенсируют небольшие неточности совмещения деталей, позволяют соединениям немного перемещаться при тепловом расширении или сжатии материалов и снижают риск раскалывания древесины или растрескивания пластика рядом с отверстием.

Формула проходного отверстия

Размеры проходных отверстий не вычисляются по одной простой формуле. Организации, разрабатывающие стандарты, публикуют таблицы зазоров, причём зазор увеличивается с ростом размера винта. В этом калькуляторе используются значения для нормальной посадки из ISO 273 (метрический крепёж) и ASME B18.2.8 (дюймовый крепёж) — таблиц, наиболее часто применяемых в общем производстве, деревообработке и изготовлении конструкций.

$D_{clearance} = D_{screw} + \text{допуск (по стандартной таблице)}$

Для метрических винтов допуск составляет от 0,4 мм для винта M2 до 2,0 мм для винта M20 или M24 — это не одно фиксированное значение и не процент. Для винтов дюймовых размеров используется отдельная таблица ASME B18.2.8, в которой допуски также ступенчато увеличиваются с ростом размера винта.

Пример расчёта

Номинальный диаметр винта M6 составляет 6,0 мм. Проходное отверстие для нормальной посадки имеет диаметр 6,6 мм — допуск составляет 0,6 мм. Стандартным выбором будет сверло 6,6 мм или 6,5 мм; обычное сверло 6 мм даст слишком плотную посадку.

Размеры метрических проходных отверстий

Размеры проходных отверстий для американских винтов с номерной маркировкой

В стандарте ASME B18.2.8 приведены проходные отверстия для нормальной посадки машинных винтов с номером от #0 до #10, за исключением #7 и #9 (размеров, редко используемых для машинных винтов). Для #12 в стандарте нет строки для нормальной посадки, поэтому этот размер не предлагается.

Пример расчёта

Диаметр винта #8 составляет 0,164 дюйма (4,17 мм). Проходное отверстие для нормальной посадки имеет диаметр 0,196 дюйма (4,98 мм); ему соответствует стандартное сверло номер 9. В некоторых таблицах сверл для винта #8 указано меньшее значение — 0,177 дюйма (4,5 мм). Это значение относится к другой системе «свободной посадки» с меньшим зазором, основанной на сверлах с номерной маркировкой, а не к используемой этим калькулятором таблице нормальной посадки ASME B18.2.8. Смешение этих двух систем может привести к тому, что винт будет зажиматься в отверстии.

Размеры проходных отверстий для американских винтов с дробной маркировкой

Стандарт ASME B18.2.8 не определяет строки для нормальной посадки для размера 9/16", поэтому этот размер не предлагается.

Пример расчёта

Болт размером 1/4 дюймов имеет диаметр 0,250 дюйма (6,35 мм). Проходное отверстие для нормальной посадки имеет диаметр 0,281 дюйма (7,14 мм); ему соответствует стандартное сверло диаметром 9/32 дюймов. Это даёт зазор около 1/32 дюйма (0,79 мм), а не 1/16 дюйма (1,6 мм), как предполагают некоторые эмпирические правила.

Калькулятор переводит каждый результат в дюймах в миллиметры для отображения, поскольку 1 дюйм в точности равен 25,4 мм.

Плотная, нормальная и свободная посадка

Стандарты определяют несколько классов проходных отверстий. При плотной посадке используется минимальный допуск, поэтому детали выравниваются максимально точно, но сборка занимает больше времени. При свободной посадке допуск больше: это даёт больше места для устранения несоосности или компенсации теплового расширения, но соединение получается менее плотным. Этот калькулятор выдаёт только нормальную посадку — средний вариант, применяемый для большинства универсальных сборочных работ в деревообработке, металлообработке и машиностроении.

Как пользоваться калькулятором проходных отверстий

1. Выберите тип крепежа в раскрывающемся списке: метрический (M2–M24), американский с номерной маркировкой (#0–#10) или американский с дробной маркировкой (1/4"–1").
2. Ознакомьтесь с диаметром винта и рекомендуемым размером проходного отверстия — оба значения указаны в миллиметрах.
3. Проверьте схему: на ней винт и проходное отверстие показаны в масштабе, поэтому зазор между ними хорошо виден.
4. Скопируйте результат, чтобы вставить его в чертёж, карту раскроя или набор заметок.

Часто задаваемые вопросы

Чем проходное отверстие отличается от резьбового?

Проходное отверстие не имеет резьбы и позволяет крепежу свободно проходить через него. В резьбовом отверстии нарезана резьба, которая захватывает крепёж и удерживает соединение. В типичном болтовом соединении проходное отверстие находится в прикрепляемой детали, а резьбовое отверстие или гайка — в детали, к которой её прикрепляют.

Насколько проходное отверстие должно быть больше винта?

Это зависит от размера винта. Для метрических винтов допуск составляет от 0,4 мм для наименьших размеров до 2,0 мм для наибольших при использовании таблицы нормальной посадки. Для винтов с дюймовыми размерами ASME B18.2.8 устанавливает отдельный допуск для каждого размера, который также увеличивается ступенчато, а не как фиксированная доля. Единого процента, применимого ко всем крепёжным изделиям, не существует.

Какое сверло использовать для проходного отверстия?

Если есть сверло точно подходящего размера, используйте его. Если нет, выбирайте следующий больший размер, а не меньший: немного большее отверстие редко создаёт проблемы, тогда как слишком маленькое может не пропустить крепёж или заставить его нарезать новую резьбу.

Почему в некоторых таблицах для одного и того же винта указан другой размер проходного отверстия?

В некоторых опубликованных таблицах используется система «плотной посадки» или «свободной посадки» в сочетании со сверлами с номерной или буквенной маркировкой; она обеспечивает меньший зазор, чем используемая здесь таблица нормальной посадки. Смешение значений из двух систем может привести к слишком тесному отверстию, поэтому в рамках одного проекта лучше использовать данные только одной системы.

Делает ли большее проходное отверстие соединение слабее?

Не в пределах нормальной посадки. Прочность соединения в основном зависит от силы затяжки крепежа и площади плоской поверхности, на которую опираются головка болта или шайба. Отверстие, значительно большее, чем предусмотрено нормальной посадкой, может уменьшить эту площадь и позволить соединению смещаться под нагрузкой, но отверстие для нормальной посадки соединение не ослабляет.

Источники

• ISO 273:1979, Крепёжные изделия — проходные отверстия для болтов и винтов, Международная организация по стандартизации.
• ASME B18.2.8, Проходные отверстия для болтов, винтов и шпилек, Американское общество инженеров-механиков.