在汽车装配中,螺纹联接占汽车装配作业量的31%。螺纹紧固件装配的质量将直接影响整车的装配质量和行驶的可靠性。为此,在施加外载荷之前,需拧紧螺纹紧固件,以加紧被联接件。拧紧螺纹紧固件为预紧,称该力为轴向预紧力。保证螺栓的可靠服役,必须在装配时保证有适当的轴向夹紧力。在零件装配过程中,即便采用同一种螺栓、螺母,采用相同的装配工艺装配,其预紧力仍然会不同。目前螺纹件拧紧装配最常用和最经济的拧紧方法仍是扭矩拧紧法,装配工艺上最经济可行的方法是通过控制扭矩来间接实现对轴向夹紧力的控制。
扭矩是产生旋转运动的一个力。扭矩作用于螺纹紧固件上使,其产生旋转,旋转能通过螺纹使接头零件受夹持力作用,这个初始的夹持力就是需要的预紧力。
由于紧固件装配主要在材料的弹性应变阶段,在紧固件装配受力模型中可以把紧固件和被连接零件作为弹性体来考虑。紧固件拧紧前,所有的“弹性体”处于自由状态,拧紧后,螺栓的拉伸使弹簧拉长,被连接件由于受到压力作用而压缩,从而使整个连接系统通过扭矩拧紧达到需要的最少预紧力。
根据汽车的安全性、法规性和功能的重要性的影响程度,汽车紧固件连接失效时可能发生的危险定义为3个风险等级。风险等级不同对紧固件的装配和文件记录以及安装I具的要求也不相同。具体风险等级分级如下:
其中,高风险等级A主要应用于制动系统、安全系统、动力总成、转向、燃油系统等重要连接应用;中风险等级B主要应用于汽车底盘、下车体、开闭件、电器等较重要场合;低风险等级C通常应用于内外饰、车身附件等。
紧固件连接副状态有3种:硬连接、软连接和联合连接。ISO5393标准中对硬连接和软连接规定如下:
A、硬连接:指连接件硬度比较大或刚性连接,一般这种连接装配后扭矩衰减很少,甚至静态扭矩会大于装配的动态扭矩,装配时紧固件到达贴合点后,一般旋转30°后即可达到目标扭矩。
B、软连接:指连接件本身比较软或者连接件之间存在弹性材料,这种连接装配后扭矩衰减很大,这种连接装配2时到达贴合点后,一般旋转720°以上才能达到目标扭矩。
紧固件装配是通过专用的套筒或枪头在装配工具的驱动下,达到设计的扭矩值。在紧固件产品设计过程中,需要考虑到装配过程中要和周边零件留有一定的距离,不能和部位的零件产生干涉现象,并且易于生产现场装配工人操作。
1、紧固点位置在密闭空间内,操作人员无法看见,此类情况工具与紧固件较难定位,且紧固件掉落后不易取出。
2、紧固点上方有零件遮挡(轴向有干涉),可能在最终安装位置有较小空间,但需考虑紧固件长度,初始状态工具与上方其他零件干涉。
