江蘇省汽車(chē)螺栓的裝配特點(diǎn)

螺紋緊固件連接是汽車(chē)常用連接方式之一，其中還有焊接、鉚接與粘膠連接等。螺紋緊固件連接其目的是使被連接零件緊密貼合，并承受一定的外力，具有精度高、裝配方便和零部件拆裝便利等優(yōu)點(diǎn)。

螺紋連接件所受外力有4種，拉應(yīng)力、剪切力、拉應(yīng)力+彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力+彎曲應(yīng)力+剪切應(yīng)力等。若要保證螺紋緊固件連接能克服被連接零部件所受的各種靜態(tài)外力或動(dòng)態(tài)外力，螺紋緊固件對(duì)被連接零部件要產(chǎn)生一個(gè)軸向夾緊力，該軸向夾緊力由所施加扭矩提供。螺栓克服摩擦力并按螺栓與被連接零部件的剛性比關(guān)系實(shí)現(xiàn)彈性變形，從而在螺栓兩端貼合面間形成夾緊力。正確的擰緊過(guò)程應(yīng)該對(duì)此夾緊力進(jìn)行控制，因此裝配擰緊的實(shí)質(zhì)是將螺栓的軸向夾緊力控制在適當(dāng)?shù)姆秶?nbsp;

在螺紋緊固件連接裝配過(guò)程中，夾緊力的離散度受到所選擇的裝配方法和其他外部條件的影響。在裝配時(shí)，夾緊力必須足夠大，以保證被連接零部件在工作過(guò)程中能夠可靠貼合，不會(huì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)；另一方面，所施加的夾緊力必須保證螺栓和被連接零部件在裝配和服役過(guò)程中不會(huì)發(fā)生破壞或塑性變形。市場(chǎng)調(diào)研顯示，螺栓連接中產(chǎn)生的絕大多數(shù)問(wèn)題，如螺栓松動(dòng)、斷裂、被連接零部件壓陷、破壞等，都是由于夾緊力不精確或不正確所導(dǎo)致的。研究表明，螺栓的軸向夾緊力越大，其抗松動(dòng)和抗疲勞性能越好，通常螺栓擰緊至屈服時(shí)使用效果最好。

目前在汽車(chē)裝配現(xiàn)場(chǎng)，考慮到實(shí)際的生產(chǎn)節(jié)拍和操作，無(wú)法正確測(cè)量每個(gè)螺栓連接副的夾緊力，因此可將扭矩作為中間量值來(lái)評(píng)價(jià)螺栓連接副的裝配質(zhì)量。對(duì)扭矩控制而言，擰緊工具的控扭精度和擰緊工藝方法是兩大關(guān)鍵。一般情況下，氣動(dòng)工具的控扭精度為10%～40%；手動(dòng)定扭扳手精度為10%左右；電動(dòng)擰緊機(jī)的控扭精度可達(dá)3%～5%。其中擰緊工具和控扭精度直接決定了裝配的等級(jí)。

國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T518-2013汽車(chē)用螺紋緊固件緊固扭矩中將緊固件的扭緊精度分為3個(gè)等級(jí)，Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)，不同等級(jí)扭緊精度對(duì)應(yīng)的扭矩公差和扭矩比見(jiàn)表1。 

表1 不同等級(jí)扭緊精度對(duì)應(yīng)的扭矩比

注： K1=緊固扭矩最小值/緊固扭矩最大值 

以10.9級(jí)摩擦系數(shù)0.12的M20X1.5X100六角螺栓為例，采用Ⅲ級(jí)裝配時(shí)，目標(biāo)緊固扭矩小，而扭矩波動(dòng)范圍大，作用造螺紋上的夾緊力最小，提高裝配等級(jí)后目標(biāo)緊固扭矩提高，且扭矩波動(dòng)范圍變小，夾緊力提高。其中Ⅰ級(jí)的裝配的目標(biāo)扭矩比Ⅲ級(jí)裝配提高了0.087%，作用在螺紋上的夾緊力提高了32.5%。根據(jù)國(guó)外的螺紋緊固件裝配標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)螺紋連接級(jí)別為Ⅲ級(jí)時(shí)，若使用M16的螺栓可滿(mǎn)足使用要求；當(dāng)選擇Ⅰ級(jí)裝配時(shí)，螺栓的規(guī)格可減少為M12。 

對(duì)汽車(chē)螺紋緊固件的裝配進(jìn)行分級(jí)很有必要。緊固件供應(yīng)商在接單時(shí)，首先應(yīng)考慮技術(shù)協(xié)議的要求，相比于Ⅲ級(jí)裝配，而采用Ⅰ級(jí)裝配，螺栓的目標(biāo)緊固扭矩增大，扭矩波動(dòng)范圍減小，螺栓上的夾緊力提高；當(dāng)連接結(jié)構(gòu)對(duì)螺栓的夾緊力要求不變時(shí)，采用Ⅰ級(jí)裝配，可減小螺栓尺寸，實(shí)現(xiàn)減重輕量化、且使結(jié)構(gòu)緊湊。