汽車用螺紋緊固件擰緊質量控制探究

摘要：螺紋緊固件便于安裝和拆卸，同時能夠重復使用，在機械設備制造中有廣泛的應用。使用方便的同時其缺點也比較明顯，當螺紋緊固件的應用環境振動與沖擊較多，或者長時間處于工作狀態時，螺紋緊固件容易出現松動的問題，從而對相關機械設備的正常運行產生影響，降低機械設備的安全可靠性。作為一個將多個功能元件連接為一個機械部分的關鍵零件，如果出現松動脫落問題會極大的影響設備的可靠性，而汽車作為應用螺紋緊固件較多的設備，一旦出現問題會威脅乘車人的生命安全。因此本文針對汽車用螺紋緊固件進行擰緊分析，分析螺紋緊固件的擰緊措施，同時對螺紋緊固件的擰緊質量控制進行研究，對螺紋緊固件在汽車零部件中的裝配有一定參考價值。

關鍵詞：汽車;螺紋緊固件;扭矩

引言

在汽車的底盤中，許多構件都是通過螺紋緊固件進行連接，而連接的質量能否滿足設備要求，主要與預緊力有關。在螺紋緊固件強度以及連接目標結構允許的情況下，預緊力越高，越能夠保證連接的可靠性，從而使結構的疲勞壽命延長。但如果預緊力過高，一旦出現使用不當的狀況，則會導致連接螺栓拉長，甚至斷裂，從而使連接失效;如果預緊力過小，則連接螺栓容易出現松動脫落問題，造成安全事故。因此對汽車底盤的零部件在進行連接設計時要對連接螺栓的預緊力進行合理設計，對質量進行嚴格把控。

1 預緊力控制方法

現階段控制預緊力的方法有多種，其中常用的方法是扭矩法，即在螺母或者螺栓的端部施加緊固扭矩，當摩擦系數增加，摩擦力增加，從而使預緊力增加。因此可以采取增加摩擦力的方法來增加預緊力，具體方法包括如下3種。

1.1兩螺母對頂擰緊

通過將兩個螺母對頂擰緊之后，能夠使兩個擰緊的螺母同時受到摩擦力與壓力的作用，并且這種受力狀態能夠一直維持，從而能夠改善螺栓松動情況，減小螺栓松動概率。在具體操作過程中，先將內側的螺母使用4/5的安裝扭矩進行擰緊，之后使用全部的安裝扭矩將外側螺母擰緊，通過采取這種方式能夠使兩個螺母的貼合程度非常高，并且擁有足夠的摩擦系數，從而使摩擦力足夠大，能夠使螺紋緊固件的預緊力達到要求，確保螺栓不會輕易松動，保證連接構件工作的可靠性。

1.2非金屬嵌件鎖緊螺母

非金屬嵌件鎖緊螺母在金屬螺母的端部嵌有一個尼龍墊圈，其中尼龍墊圈的內徑需要大致等于金屬螺母螺紋的小徑。螺母在旋入螺栓的過程中，尼龍墊圈沒有螺紋，但由于擠壓會被擠出螺紋，同時由于尼龍墊圈具有較好的彈性，因此在螺栓旋緊時能夠與螺栓間形成較為穩定的摩擦力，從而保證預緊力達標，使螺栓連接足夠緊固。

1.3全金屬鎖緊螺母

全金屬鎖緊螺母主要是在金屬螺母本體的端部上進行開槽處理，然后再進行收口或者非圓收口處理，經過處理之后的螺母螺紋在局部區域會出現變形的情況，從而使螺紋之間的摩擦力增加，增大預緊力，確保連接質量。

2實際應用

以某公司生產的前輪邊總成為例，其在安裝制動器總成的過程中，給出的圖紙中用于連接的螺栓機械性能為10.9，尺寸為M12×1.25。這款型號的連接螺栓緊固扭矩為120±10N·m，但在實際裝配時卻發現，有將近一半數量的螺栓在達不到緊固扭矩的情況下就會出現拉長的問題。初步判斷是螺栓的質量不達標，但對螺栓進行檢驗后，發現螺紋緊固件的抗拉強度與硬度都能夠滿足國家標準要求。之后對設計圖紙中的相關內容參數進行分析，發現設計圖紙中使用的是傳統的標準，因此在確定扭矩系數時，是基于高摩擦系數的情況。但目前的汽車行業普遍使用的是低摩擦系數，傳統的采用高摩擦系數計算得到的緊固扭矩已經不符合要求，因此進行相應調整。

對汽車制動器總成安裝過程中使用的螺栓進行具體分析，如果按照原來的汽車行業標準，采用的是高摩擦系數，得到扭矩系數為0.284，標準扭矩大小為145N·m，經計算得到預緊力的大小為42547N，滿足材料的屈服強度。如果按照現行的汽車行業標準，采用的是低摩擦系數，在理論最小值0.08時，得到扭矩系數為0.11，假如繼續使用標準扭矩，則預緊力為109848N，超出材料本身的屈服強度一倍多。參照相關設計手冊與國家標準，確定緊固扭矩的計算方法，進行重新計算便驗證，最終確定本文研究的制動器安裝總成使用的連接螺栓等級為10.9級，尺寸為M12×1.25，標準緊固力矩大小去100N·m。根據重要程度的不同，取Ⅱ級精度作為本文研究的連接螺栓的擰緊精度等級，得到的扭矩比為0.818，最終將扭矩定在90～110N·m之間。在使用螺栓緊固件對零部件進行裝配的過程中，使緊固扭矩介于這個范圍內即可，這樣不但能夠使螺栓的軸向預緊力達到要求，同時螺栓在承受施加在螺栓上的力時，不會出現螺栓變形以及斷裂等問題，從而使被連接的目標構件可靠性有所保障，能夠安全穩定運行。

3緊固扭矩檢驗

螺紋緊固件在進行正式裝配之前，要對緊固扭矩進行準確的計算，此外在實際的裝配過程中還要對扭矩進行檢驗。在對零部件進行裝配的過程中必須按照計算的緊固扭矩進行裝配，在這個過程中為了保證扭矩的準確性需要使用扭力扳手，從而能夠對緊固扭矩的大小進行精確控制，而且使用扭力扳手還能夠對緊固扭矩是否達標進行檢驗。

對緊固扭矩進行檢驗的方法有兩種，分別為間接法與直接法。間接法：螺栓使用擰緊槍進行緊固作業，在緊固完成的瞬時，擰緊槍顯示的實際數值即為最終扭矩，這樣的扭矩成為裝配扭矩。直接法：屬于事后檢驗方法，由專門的檢驗人員進行，通過使用指針式或者電子數顯式的扭力扳手，直接對相關產品上的螺栓連接部位進行扭矩檢驗，得到扭矩值，這種扭矩通常稱為檢查扭矩。相較于間接法，直接法的檢驗成本更低，操作更加簡單，同時得到的結果也比較可靠，應用最為廣泛。

4總結

汽車底盤作為汽車的重要組成部件，其結構件連接的可靠性至關重要。本文通過對汽車螺紋緊固件的擰緊質量進行分析研究，對緊固扭矩計算過程中相關參數進行確定，同時結合實踐檢驗，表明能夠明顯改善螺栓的緊固質量，對產品的批量生產具有重要幫助。

參考文獻

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作者簡歷：姓名：張卓（1992.11--）;性別：男，籍貫：河南省三門峽市，學歷：本科，畢業于天津大學;現有職稱：助理工程師;研究方向：汽車制造。