螺釘機打螺釘時所需的壓力分析

摘要：主要分析自動螺釘機打螺釘時為什么要有一定的壓力施加于螺釘，以及這個壓力是如何產生的，這個壓力是與Z軸及螺釘運行速度相關。

關鍵詞：自動螺釘機；螺釘浮高；滑牙；跳釘；彈簧；電批轉速；螺距

隨著人力成本的不斷提高以及普通體力勞動者數量的減小，以替代人力重復性動作為主的自動化設備應用越來越廣泛，自動打螺釘機械設備在產品裝配的應用就是其中之一，就如同其它自動化設備一樣存在著一些函待解決的問題。

螺栓是由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類緊固件，需與螺母配合使用，用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。 這種連接形式稱螺栓連接。如果把螺母從螺栓上旋下，又可以使這兩個零件分開，故螺栓連接是屬于可拆卸連接。錨栓是螺栓連接形式的一種，裝配后可拆卸的只有螺母部分，螺桿部分與混凝土基材通過某種形式固定在一起，不能分離。

在給產品打螺釘時，為了降低對產品性能等各項指標產生不良影響，研發人員都要求螺釘機對產品的壓力越小越好，但是要小到什么程度，這個一直還沒有定論，也給不出一個具體的數據。

1.在打螺釘時是否需要Z軸方向的壓力及所需壓力的大小與螺釘結構型式及基材都有關系現在我們來分析一下：

1.1螺釘頭結構影響最大，我們一般的螺釘頭形狀有“一”字的、“十”字的、梅花的、內六角、外六角及其它結構，從結構上可以看出“一”字與“十”字是在打螺釘時最容易與批頭脫開，形成跳釘，為了能順利的把螺釘擰到位必須用比較大壓力才可以；

1.2是機牙螺釘還是自攻牙螺釘。同等條件下，自攻牙要有比較大的扭矩才可以擰入本體，所以要有比較大的壓力才可以保證不跳釘；

1.3與本體材料的材質及結構也有關系，軟的材料更容易，板金的材料比實體材料更容易擰入，所需要的壓力當然更小；

總之，對于“一”字與“十”字這種螺釘頭結構來說，如果螺釘擰入時所需的扭矩越大，那么它所需的壓力就越大，這是很顯然的。

那么自動螺釘機擰螺釘時Z軸的壓力又是如何產生的，我們借助下圖紙來分析一下：

從圖中可以看出：在螺釘擰入本體時有兩個速度共同起作用，螺釘運行速度及Z軸運行速度。

Z軸的運動是通電機旋轉帶動絲杠或是同步皮帶而產生了的直線運動，所以Z軸的運行速度（V）是可以控制的，是可以通過機器的一些參數來設定的，可以精確控制的。

螺釘在Z軸方向的運動速度是通過電批轉速（n）與螺釘的螺距（p）這兩個因素來決定的，即V0=n*p，螺釘的螺距是固定不變的，但電批的轉速在打螺釘時是一個變量，所以螺釘在Z軸方向的運動速度是變化的。

①當V>V0時，機器對彈簧產生壓縮，這時打螺釘的壓力是由彈簧產生的，如果彈簧壓力越大，給螺釘在Z軸方向產生產壓力就大；

②當V=V0時，打螺釘時彈簧不對螺釘產生壓力；

③當V2.結論

2.1從上面的分析可以看出，自動螺釘機如果選擇第一種模式來打螺釘，這時對螺釘的壓力是由彈簧產生的，兩個速度差越大，壓力就越大，這是機器打螺釘的通用作法；

2.2但是也有選擇第二種模式的，這個模式有難度，必須要求兩個運行速度相匹配，從理論上講，這時彈簧有多大的壓力都與打螺釘的壓力無關，這個壓力是螺釘向上跳出的反作用力；

2.3所以說要想控制自動螺釘機打螺釘時對產品的壓力很小，僅僅通過測量控制Z軸彈簧的彈力是不夠的，彈簧的彈力可以在30N以下，但可以通過螺釘機程序設定，使螺釘機打螺釘時的下壓力很大。相同的原理，我們也可以在彈簧壓力比較大時，通過程序的配合使螺釘機的打釘時下壓力比較合理；

作者簡介：何聯營（1972.3.06-），男，陜西涇陽人，機械設計，學士學位，華為技術，工程師。