【历史资料】
对修订钢桶《桶口件》国家标准的几点建议
青岛华瑞有限公司 贺竞
我公司引进国外（新加坡Rheem公司）桶口件技术仅有两年多时间。由于唯一负责技术工作的人员调离，使消化吸收工作，国产化和标准化等工作均较欠缺。近年来，国外生产桶口件的螺纹规格均已改为圆柱管螺纹（即牙型角为55°；螺距为11牙／英寸和14牙／英寸）。对其更改原因，我了解不多，知识和经验是缺乏的。提出的几点建议，只经过最近半年的学习和实践，因此是粗浅的，错误之处请批评指正。
一、我公司桶口件产品改进情况及原因
时间 |
牙型角 |
螺距 |
1987年11月－1988年5月 |
60° |
11.5牙/英寸，14牙/英寸 |
1988年5月－1990年4月 |
60° |
11牙/英寸，14牙/英寸 |
1990年4月开始 |
55° |
11牙/英寸，14牙/英寸 |
我公司改变螺纹规格的原因是：
①存在国际制桶行业普遍采用新规格（即牙型角为55°，螺距为11牙/英寸及14牙/英寸）的趋势。Rheem公司用一年多时间完成了生产新规格产品的技术改造。由于合同中规定Rheem公司承担返销我公司30%的产品，该公司出了改进要求。
②深圳南海油脂（赤湾）工业有限公司（外商独资企业）原采用法国口件， 年用量150万套：在我公司以较低价格与法国销售竞争的过程中，遇到法国口件采用新规格的优势。
③采用《圆柱管螺纹》易于桶口件螺纹JJ具的标准化。因为新螺纹完全符合国内现行《圆柱管螺纹》3级精度标准，所以在技术及经济上给桶口件和刀具生产厂带来便利，同时，也保证了刀具的质量。因为普通管螺纹攻丝刀容易买到，无需特制，所以JJ具螺纹的标准化给制桶厂修理因桶口螺纹过紧而造成的废品，也带来很大方便。
二、国外桶日件产品互换情况
桶口件的专业化生产最早起源于美国，AMERCIAN FCANGE工厂，注册商标为TRISURE。其产品成为世界名牌产品，产品标准被美国联邦采纳，成为美国联邦标准。后来荷兰的万利(VEEN LEER)公司买下了Tri-Sure专利，逐渐美国本土很少有口件生产。 Tri-Sure产品延续至今已有近60年历史，一直是世界名牌产品。 在国际市场上，销售占有统治地位，技术上占据领导地位。多数口件厂的产品改进（例如Rheem公司），都是仿效Tri-Sure产品的。我们发现，按照日本JIS Z 1604_1984标准制造的，打有⊙标记的日本日件，与Tri--Sure口件以及我公司生产的口件，在螺纹配合上是可以互换的。这说明日本标准在制定过程中，考虑到庞大的世界用户体系。因为口件的用户不局限于制桶行业，有的钢桶用户在打开桶塞后，还将泵或类似水龙头的各种小型器具拧在桶口螺圈上，使用。我们还发观Tri-Sure产品的螺纹牙型角从60°→55°，以及螺距从11.5牙/英寸→11牙/英寸的改进过程中，新老产品之间也是可，以互换和混用。这说明日件产品的更新换代必须具备良好的技术继续性。
三、Tri-Sure产品样件的实测情况及新老规格的对比
l、测得Tri-Sure样件的螺纹尺寸（见表一）
表一： Tri-Sure桶口件螺纹尺寸表（实测）
品名 |
螺距 |
牙型角 |
大径（mm） |
中径（mm） |
小径（mm） |
2寸螺圈 |
11 |
55° |
(60.25) |
58.30* |
57.06 |
2寸桶塞 |
11 |
55° |
58.80 |
57.60 |
(56.30) |
3/4寸螺圈 |
14 |
55° |
(26.63) |
25.37* |
24.21 |
3/4寸桶塞 |
14 |
55° |
25.81 |
24.72 |
(33.43) |
带*的尺寸是螺圈的螺纹中径，其数值刚好落在国内现行的《圆柱管螺纹》3级精度标准的公差中间。这一规格与国际标准ISO“G”也是一致的。从工艺角度看，螺圈螺纹系采用攻丝刀加工，公差容易控制，故其中径是基准尺寸，桶塞螺纹则是采用无切削加工，需要留有较大的公差，加上必须的预留间隙，所以桶塞螺纹中径势必小于标准中径范围。
2．新老规格的对比
通常螺圈镶入桶顶板孔的翻边过程中，其螺纹中径将会缩小0.3mm左右。此外，做为活动间隙，桶塞中径还需再减小0.3mm左右。为此，在口件产品上大致需要留有0.6mm的径向间隙，再加上制造公差，但是过大的径向间隙将给口件的密封可靠性带来问题。对60°牙型角来说，牙的标准工作高度h=0.613t(t为螺距)，很难满足内、外螺纹牙的啮合尺寸，结果就需要动用牙的原始三角形高度H(=0.866t)。，这就是60°牙型需要做得很尖的原因，而过尖的牙峰是不耐用的。另一方面，11.5牙/英寸的螺距要小于11牙/英寸的螺距，这也是不利于增加H和h的因素。因此我们认为，采用55°牙型角及11牙/英寸的新规格，增加了H(=0.96t)和h (=0.64t)，给口件的优化设计带来了好处。
3．新规格的优点
如图一所示，牙型高度的增加可以保证有一定的削平高度△H。从而去掉了铸造工艺应当避免的尖角，以及滚丝工艺难以实现的尖峰，改善了压铸桶塞和钢制桶塞的工艺性。同时，在螺圈加工中也保证了攻丝刀的牙底不参加切削，大大的减小了切削阻力，有益于提高加工质量。
图一
据Tir-Sure样件的螺纹实测尺寸计算：
①大小口件螺纹的啮合尺寸分别是：
大口螺纹啮合尺寸＝（58.80-57.06）/2＝0.87
小口螺纹啮合尺寸＝（25.81-24.21）/2＝0.80
②大小口件螺纹的径向间隙分别是：
大口螺纹径向间隙＝58.30-57.00= 0.70
小口螺纹径向间隙＝25.37-24.72- 0.65
同时具备这样大的啮合尺寸和预留间隙，是老规格螺纹难以做到的，从而增加了螺纹适应能力。因为桶口件这样的简单产品不可能对用户提出较高的使用要求，何况征庞大的世界用户体系中，诸多不利因素是难以预料的，所以螺纹适应能力较大者为佳。
四、桶口件的几何尺寸
1．国际通用桶口件尺寸规格是工业大生产与技术不断发展的结晶。它与国际制桶行业的技术发展是密切相关的。
建立在2″和3/4″管螺纹基础上的现行桶口件几何尺寸，至少已有四十年历史。由于市场的竞争，必然导致尺寸设计的不断优化。一方面是提高产品质量和性能，另一方面是提高材料的利用率，，但是在后期，提高材料利用率的潜力已经不多了，改进设计的主要目的在于提高产品质量和性能。而且，这些改进都是在既定尺寸范围定内做出的。最近，我公司仿效Tir-Sure产品，改进了一个微小尺寸，使得一个重要的质量检验项目达到了免检的水平。在技术力量、经验以及技术储备等方面，虽然我们还有较大的差距，但从我国，观有的工艺条件来看，完全有信心，赴上国际先进水平。
2．几何尺寸的国际通用性
长期以来，已经形成了国际用户公认的桶口件几何尺寸，即Tir-Sure产品几何尺寸。国外专业厂家往往将它做为衡量口件质量的标准，具有国际通用性。国外专业厂家为制桶行业制造设备和模具，其中包括与制桶口件相关的尺寸，也是严格遵循通用规格的。如果没有国际统一的规格，这一行业是不能发展的。我公司向国外以及深圳南海油脂（赤湾）工业有限公司销售桶口件过程中，用户反映一些较小的尺寸差异。开始时，我们总认为是“吹毛求疵”，经现场了解，有些差异的提出是确有道理的。
3．从制定桶口件标准的国家来看，目前只有联邦德国的口件标准得到国际用户的确认。日本口件标准自出台以来，尽管螺纹规格靠向了国际通用规格，，但至今日本出口产品所用包装钢桶及其口件仍然是按国际通用规格制造的，而日本口件标准则限于国内使用。
4．在国际市场上，Tir--Sure口件产品占世界口件销量的70%。?圳雨海油脂（亦湾）工业有限公司所用的法国口件，使用的商标也是“Tir-Sure”。可见，荷兰万利公司的跨国范围也是很大的。新加坡Rheem公司口件产品销量居于世界第二位，销售网也是遍布世界的，但销售量远远不能与Tir-Sure产品相比。从另一方面看，尽管工艺技术不断向高层次发展，由于桶口件是技术密集性很低的产品，所以在发达国家生产经营桶口件也有不利的一面。目前国际市场每套桶口件的销售价格已经接近l美元。改革开放以来，我国桶口件生产有了大幅度增长和发展。因我国的劳力j价格较低，所以外销的潜力和优势是十分巨大的。单是我们青岛华瑞公司就具备500万套的年生产能力。今年下半年，已有加拿大和美国七家广商，确认了我公司的桶口件规格。我厂以每套口件65美分销售的价格，引起了外商极大的兴趣。外销与内销相比至少可以提高26%的利润，创汇额也将是可观的。由此可见，选择国际通用的桶口件规格，不仅能够使我国发展桶口件技术取得一个高起点，而且在赚，取外汇方面，也具有不低估的意义。
以下通过图表列出国际桶口件尺寸规格的对比情况：
表二：60mm螺圈几何尺寸对比表（单位：mm）
标准代号 |
国标 |
日本
JISZ1604 |
联邦德国
DIN6643
DIN7168 |
瑞姆公司
RHEEM |
万利公司
Tri-Sure |
青岛华瑞
有限公司 |
D |
63.5±0.3 |
63.5±0.3 |
62.6±0.3 |
62.3±0.2 |
62.3 |
62.3±0.2 |
d |
61.5±0.3 |
61.2±0.3 |
60.4±0.3 |
60.4±0.3 |
- |
60.4±0.3 |
H |
18.5±0.5 |
19.0±0.4 |
19.4±0.2 |
19.0±0.2 |
19 |
19.0±0.3 |
h |
10.0±0.3 |
10.3±0.3 |
11.3±0.2 |
10.8±0.3 |
11.3 |
10.5±0.5 |
h1 |
3.0±0.3 |
3.3±0.4 |
- |
2.85±0.2 |
- |
2.9±0.2 |
S |
75.0±0.3 |
75.0±0.3 |
77.9±0.3 |
77.8±0.1 |
77.9 |
77.8±0.1 |
G2（小径） |
57.096-57.596 |
57.1-57.6 |
min 56.6 |
57.0-57.6 |
57.06（实测） |
57.1-57.6 |
通用性 |
- |
限于日本国内 |
国际通用
|
图二 60mm螺圈几何尺寸图示
表三：27mm螺圈几何尺寸对比表（单位：mm）
标准代号 |
国标 |
日本
JISZ1604 |
联邦德国
DIN6643
DIN7168 |
瑞姆公司
RHEEM |
万利公司
Tri-Sure |
青岛华瑞
有限公司 |
D |
30.0±0.3 |
30.0±0.3 |
29.1±0.2 |
29.1±0.2 |
29 |
29.1±0.2 |
d |
28.0±0.3 |
28.0±0.3 |
27.20.2 |
27.2±0.2 |
- |
27.2±0.2 |
H |
16.5±0.5 |
16.8±0.4 |
16.0±0.2 |
16.0±0.2 |
16 |
16.0±0.3 |
h |
9.0±0.3 |
9.5±0.3 |
9.1±0.2 |
9.1±0.5 |
9.1 |
9.1±0.5 |
h1 |
3.0±0.3 |
3.3±0.4 |
- |
2.6±0.2 |
- |
2.6±0.2 |
S |
40.5±0.3 |
40.5±0.3 |
43.7±0.3 |
43.7±0.1 |
43.7 |
43.7±0.3 |
G2（小径） |
24.197-24.697 |
24.2-24.7 |
min 24.1 |
24.1-24.51 |
24.21（实测） |
24.1-24.5 |
通用性 |
- |
限于日本国内 |
国际通用
|
图三 27mm螺圈几何尺寸图示
表四：60mm压铸桶塞几何尺寸对比表（单位：mm）
标准代号 |
国标 |
日本
JISZ1604 |
联邦德国
DIN6643
DIN7168 |
瑞姆公司
RHEEM |
-万利公司
Tri-Sure |
青岛华瑞
有限公司 |
D |
62.0±0.5 |
61.0±0.3 |
61.3±0.3 |
61.3±0.3 |
61.3±0.3 |
61.5±0.5 |
D1 |
56.0±0.3 |
- |
56.3±0.3 |
56.0±0.3 |
- |
56.0±0.3 |
H |
15.5±0.5 |
min 15.0 |
15.3±0.2 |
15.3±0.3 |
15.3 |
15.5±0.5 |
b |
3.0±0.3 |
3.0±0.3 |
2.6±0.1 |
3.0±0.3 |
- |
3.0±0.3 |
G3/4（大径） |
58.494-58.994 |
58.5-59 |
58.63-58.91 |
58.6-58.9 |
58.8 |
58.5-59 |
图四 60mm压铸桶塞几何尺寸图示
表五：27mm压铸桶塞几何尺寸对比表（单位：mm）
标准代号 |
国标 |
日本
JISZ1604 |
联邦德国
DIN6643
DIN7168 |
瑞姆公司
RHEEM |
-万利公司
Tri-Sure |
青岛华瑞
有限公司 |
D |
28.5±0.5 |
28.0±0.3 |
28.1±0.2 |
28.5±0.3 |
28.1 |
28.5±0.5 |
D1 |
23.7±0.3 |
- |
22.8±0.2 |
22.90±0.2 |
- |
22.9±0.3 |
H |
14.0+0.5 |
min 14.0 |
13.5±0.2 |
13.5±0.2 |
13.5 |
13.5±0.5 |
b |
3.0±0.3 |
3.0±0.3 |
2.4±0.1 |
2.8±0.3 |
- |
2.8±0.3 |
G3/4（大径） |
25.501-26.001 |
25.5-26 |
25.74-25.94 |
25.60±25.90 |
25.81（实测） |
25.5-26 |
图五 27mm压铸桶塞尺寸几何尺寸图示
五、几点建议：
1．关于螺纹标准
综上所述，应以IS0228／1及GB7307螺纹标准取代原有BSP型螺纹标准，即采用国际通用的G型螺纹。由于封闭器螺纹配合间隙较大，精度要求不高，尺寸及偏差数值精确到0.01毫米，已经够用。按照公制计量单位修订英寸制管螺纹标准，我认为日本标准JIS Z 1604-：1984的尺寸归整做得较好，基本上消除了英寸残留的痕迹。如表9所列，大小桶塞的大径尺寸分别为58.5～19.0和25.50-26。为了能够把Tir-Sure产品的螺纹尺寸包括进去。在表九中对日本标准作了个别修改o
此外，按照《钢桶桶口件国家标准编制说明》“应向国际先进标准靠拢，又充分考虑中国国情”的原则，我建议将G型和TM型两种螺纹并存。
2．关于桶口件的几何尺寸：
我认为“先进性”和“国际通用性”是制定国标不可缺少的原则，通过借鉴日本和联邦德国的桶口件标准，显而易见，联邦德国的标准具备了“先进性。和。国际通用性”，而日本标准并不具备这一要求。为此，我建议考虑国际公认的Tir-Sure产品先进标准。为了考虑中国国情，同样可以采取上述两种尺寸并存的办法。
下面是我考虑国际先进标准以及国内一些现实情况，建议采纳的桶口件尺寸：
表六：建议采纳垫圈尺寸表（单位：mm）
名称代号 |
内径d |
矩形圈 |
O形圈 |
δ |
b |
d1 |
60mm垫圈 |
50.5±0.5 |
2.5±0.2 |
2.7±0.2 |
3±0.2 |
27mm垫圈 |
20±0.5 |
2.5±0.2 |
2.7±0.2 |
3±0.2 |
60mm衬圈 |
60.5±0.5 |
2.6±0.2 |
3.2±0.2 |
3.1±0.2 |
27mm衬圈 |
27.5±0.5 |
2.6±0.2 |
2.4±0.2 |
3±0.2 |
图六
表七：建议采纳桶塞尺寸
名称代号 |
边径D |
边厚δ |
槽径D1 |
槽宽h |
爪宽S |
总高H |
螺纹标称d |
60mm桶塞 |
61.5±0.5 |
1.5±0.2 |
56±0.3 |
3±0.3 |
21.5±1 |
15.5±0.5 |
G2 |
27mm桶塞 |
28.5±0.5 |
1.5±0.2 |
22.9±0.3 |
2.8±0.3 |
15±0.3 |
13.5±0.5 |
G3.4 |
注：①G2和G3/4的螺纹尺寸见表9。②见图七和图八。
|
表八：建议采纳螺圈尺寸表（单位：mm）
名称代号 |
外径D |
内厚d1 |
边厚δ |
边距S |
螺孔深h |
总高H |
螺纹标称d |
60mm螺圈 |
62.3±0.2 |
60.4±0.3 |
2.9±0.2 |
77.8±0.1 |
10.5±0.5 |
19±0.3 |
G2G3/4 |
27mm螺圈 |
29.1±0.2 |
27.2±0.2 |
2.6±0.2 |
43.7±0.1 |
9.10.5 |
16±0.3 |
|
注：①G2和G3/4的螺纹尺寸见表9。②见图二。
|
表九：圆柱管螺纹尺寸表
名称
代号 |
螺纹标
称d |
螺距 |
牙型
角 |
大径
|
中径
|
小径
|
最大 |
最小 |
偏差 |
最大 |
最小 |
偏差 |
最大 |
最小 |
偏差 |
60mm桶塞 |
G2 |
2.31 |
55° |
59.00 |
58.50 |
0.50 |
57.74 |
57.34 |
0.40 |
56.26 |
- |
- |
27mm桶塞 |
G3/4 |
1.81 |
55° |
26.00 |
25.50 |
0.50 |
25.00 |
24.70 |
0.30 |
23.87 |
- |
- |
60mm螺圈 |
G2 |
2.31 |
55° |
- |
59.62 |
- |
58.51 |
58.14 |
0.37 |
57.60 |
57.10 |
0.50 |
27mm螺圈 |
G3/4 |
1.81 |
55° |
- |
26.44 |
- |
25.55 |
25.28 |
0.27 |
24.54 |
24.10 |
0.44 |
