無尾螺套的應(yīng)用研究

梁 潔，武金鋒

（中國空空導(dǎo)彈研究院，河南洛陽 471009）

0 引言

鋼絲螺套是一種內(nèi)螺紋緊固件，鑲嵌在鋁材上，可形成高強(qiáng)度、耐磨損、具有互換性的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋。鋼絲螺套一般分為有尾鋼絲螺套（即有安裝柄的鋼絲螺套）和無尾鋼絲螺套，有尾鋼絲螺套又分為有折斷槽和無折斷槽2 種。

基于市場應(yīng)用成熟度及價(jià)格等因素，某產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)中大量使用了有尾鋼絲螺套，使用數(shù)量多達(dá)500 多個(gè)，其中僅2×0.4 規(guī)格的就有300 多個(gè)。然而，由于某些位置結(jié)構(gòu)限制，鋼絲螺套不能保留安裝柄，否則將影響產(chǎn)品的后續(xù)裝配。但是，有折斷槽的有尾鋼絲螺套裝配后去尾時(shí)造成鋼絲螺套損壞是有尾螺套的主要故障模式之一，且盲孔去尾耗時(shí)長，大量的、低效率的基礎(chǔ)裝配影響現(xiàn)場產(chǎn)品交付。同時(shí)，由于鋼絲螺套裝配故障原因?qū)е碌匿摻z螺套多次拆裝容易對鋁基體的內(nèi)螺紋形成損傷，降低了后續(xù)鋼絲螺套的安裝可靠性甚至造成零件基體報(bào)廢。因此，提高鋼絲螺套的裝配效率及合格率就成為生產(chǎn)中亟需解決的問題。

1 影響鋼絲螺套裝配的因素分析

經(jīng)過分析，在生產(chǎn)中影響裝配合格率的主要原因有4 個(gè)：①盲孔去尾較難，特別是防銹鋁零件（基體較軟）盲孔位置的螺套安裝。有尾鋼絲螺套裝配后，在去除尾柄時(shí)，由于鋼絲螺套裝配基體太軟，盲孔尾柄去除時(shí)易鑲嵌在盲孔基體上不易取出；②鋼絲螺套底孔的合格率對鋼絲螺套的裝配合格率有較大影響（ST孔口的倒角、底孔螺紋的合格率均為影響因素）；③裝配工具對鋼絲螺套裝配合格率也有較大影響；④人員操作技能在裝配中影響較大。

2 探索解決方案

2.1 有尾螺套的提高

措施有：①加強(qiáng)培訓(xùn)，增加操作者之間經(jīng)驗(yàn)交流；②調(diào)研新型安裝工具的可行性；③收集不同的基體材料鋼絲螺套裝配合格率數(shù)據(jù)，分析基體材料對安裝合格率的影響，分析螺紋底孔、鋼絲螺套尺寸的標(biāo)準(zhǔn)要求；④分析、比對現(xiàn)有裝配方法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，完善工藝操作；⑤對2 種合格率最低的產(chǎn)品進(jìn)行定人員裝配。

經(jīng)過改進(jìn)，有尾螺套的合格率已經(jīng)提升到85%以上，但其安裝效率低仍為整個(gè)產(chǎn)品裝配的瓶頸，同時(shí)，有尾鋼絲螺套較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)去尾，不利于自動(dòng)化批量生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。

2.2 無尾螺套的選用

無尾螺套是一種沒有安裝柄的鋼絲螺套，在鋼絲螺套的兩端均有1 個(gè)類似魚鉤狀的卡槽（圖1）。可考慮選用無尾螺套進(jìn)行裝配使用。

優(yōu)點(diǎn)：在安裝無尾螺套時(shí)，使用專用的安裝工具，無需區(qū)分螺套的方向，可雙向安裝，提高了工作效率。并且由于無尾螺套沒有安裝柄，從而省掉了去除安裝柄的步驟，進(jìn)一步提高工作效率，并且完全避免了由于安裝柄去除所引起的各種問題。另外，無尾螺套安裝工具齊全，有手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)工具及批量安裝的配套工具支架，適用于批量生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：其所生產(chǎn)的長度由于其自身的特點(diǎn)所決定，長度是固定的，不能隨意改變。無尾螺套是鋼絲螺套家族中的新生事物，生產(chǎn)廠家大部分為國外進(jìn)口，在國內(nèi)市場占有率及應(yīng)用成熟度沒有有尾螺套廣泛。另外，從成本角度考慮，無尾螺套比有尾螺套價(jià)格高。

圖1 無尾螺套外形

3 無尾螺套性能驗(yàn)證

為驗(yàn)證無尾鋼絲螺套在產(chǎn)品上的應(yīng)用及是否滿足裝配強(qiáng)度的性能要求，同時(shí)對比其裝配連接強(qiáng)度與有尾鋼絲螺套的差異，依據(jù)緊固件試驗(yàn)方法（GJB 715—2008）中規(guī)定的物理性能試驗(yàn)要求、力學(xué)性能試驗(yàn)要求及產(chǎn)品裝配的實(shí)際連接情況，選取與產(chǎn)品比較契合的3 種試驗(yàn)（裝配外形檢查、振動(dòng)沖擊試驗(yàn)和抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)）進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 裝配后外形檢查

由于無尾螺套自由外徑較有尾螺套自由外徑小，因此對無尾螺套和有尾螺套裝配后的外形進(jìn)行檢查比對。

在同樣的螺紋孔裝配完成2種螺套后，在X 光機(jī)下檢查2 種螺套的外徑情況（圖2）：無尾螺套裝配前有螺距存在，裝配后螺距變小，螺套處于壓縮狀態(tài)，外徑略有變大趨勢；有尾螺套裝配前無螺距存在，裝配后螺距變大，鋼絲螺套處于拉伸狀態(tài)，外徑略有縮小趨勢。兩者裝配后的外徑基本無差別。

表1 螺套自由外徑差異 mm

圖2 裝配螺釘后對比

3.2 振動(dòng)試驗(yàn)

將無尾螺套和有尾螺套分別裝配在工藝件上，螺釘上涂厭氧膠，用20 N·cm 的力矩?cái)Q緊，固化24 h 后在同種設(shè)備、同等量級、和相同時(shí)間下，按產(chǎn)品生產(chǎn)要求進(jìn)行振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)。

完成所有振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)后，有尾螺套和無尾螺套上裝配的所有螺釘均無松動(dòng)，滿足產(chǎn)品應(yīng)用。

3.3 抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

共加工12 個(gè)試驗(yàn)件（試驗(yàn)件1 和試驗(yàn)件2 各6 個(gè)），試驗(yàn)件1為ST（Screw Thread，螺套專用絲錐）底孔試驗(yàn)件，共24 個(gè)ST 底孔。其中，12 個(gè)ST 孔裝配有尾鋼絲螺套ST2×0.4×8，12 個(gè)ST 孔裝配無尾螺套M2×0.4×4D，實(shí)驗(yàn)件2 為通孔樣件，上面加工Ф2 mm通孔，用螺釘M2×10 mm 通過試驗(yàn)件1 通孔和試驗(yàn)件2 裝配有鋼絲螺套的螺孔將2 個(gè)樣件固定，然后在拉伸機(jī)上進(jìn)行拉伸（圖3）。

（1）試驗(yàn)結(jié)果：①無尾螺套共裝配12 個(gè)（6 個(gè)通孔，6 個(gè)盲孔），拉伸過程中1 個(gè)盲孔無尾螺套被拉出（螺釘未斷），其余螺釘被拉斷；②有尾鋼絲螺套共裝配12 個(gè)（6 個(gè) 通 孔，6 個(gè) 盲孔），拉伸過程中2 個(gè)通孔和4 個(gè)盲孔共6個(gè)鋼絲螺套被拉出（螺釘未斷），其余6個(gè)螺釘被拉斷。

（2）抗拉試驗(yàn)結(jié)論：螺釘與無尾螺套的連接強(qiáng)度較有尾螺套的連接強(qiáng)度略高。

圖3 抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)受力分析

4 結(jié)論

裝配試驗(yàn)過程中，無尾螺套的裝配強(qiáng)度不低于有尾螺套，且操作簡便、不需去尾，裝配合格率達(dá)95%以上，相對需去尾的有尾螺套比，安裝時(shí)間也大大減小。經(jīng)過對比分析，無尾螺套的安裝對人員技能、去尾難度的不良影響大大減小，更適用于產(chǎn)品批量自動(dòng)生產(chǎn)。