用差动机构提高双头螺栓一次装配成功率

撰文/张克文　李彬



用差动机构提高双头螺栓一次装配成功率

撰文/张克文李彬

本文所阐述的就是如何利用差动机构来提高双头螺栓一次性装配的成功率（合格率）。由于差动槽的存在，传动杆左旋，柱销在差动槽内左旋至后位，此时传动杆在轴向有向后的位移从而使得套筒和双头螺栓的锁紧力消除或减小。从而可以看出，本案中当风动工具提供一个较小的扭矩就可以使得传动杆左旋，从而消除套筒和双头螺栓的锁紧力。双头螺栓；一次性装配

■230022合肥汇凌汽车零部件有限公司安徽合肥

双头螺栓（Stud），也叫双头螺丝或双头螺柱。用于连接机械的固定连接功能，双头螺栓两头都有螺纹，中间有螺杆，可以是右旋螺纹也可以是左旋螺纹。一般用于矿山机械，桥梁，汽车，摩托车，锅炉钢结构，吊塔，大跨度钢结构和大型建筑等，特别是在汽车领域里使用相当广泛。

由于双头螺栓具有它本身的特殊性，没有普通螺栓所具有的方便装配拆卸的外六角或内六角，所以双头螺栓的装配就有其特点。目前有两种装配工艺方法具有代表性：①、在非装配的螺纹端装上两个螺母，将其拧紧相互互锁，然后拧动螺母将双头螺栓拧紧装配孔中，最后将两个互锁的螺母松开取下；②、使用装配套筒，该套筒的一端设有相应的螺纹孔（与非装配螺纹端连接），在螺纹孔的底部设有一个钢球孔，在装配的过程中使得钢球和双头螺栓的端部接触产生锁紧力，带动双头螺栓完成装配作业。这两种方法各有利弊，其第一种方法的缺点就是工作效率低，但能保证双头螺栓的装配质量，螺栓不会松动或被拧下；第二种方法，大大的提高了装配效率，但同样避免不了在取下装配套筒的时候会带动双头螺栓，使得双头螺栓松动或被拧下的结果，因为我们知道在装配拧紧螺栓的时候，螺栓与工件间的锁紧力和螺栓与装配套筒间的锁紧力大小是一样的，在取下装配套筒的时候就必然会将双头螺栓带出或是松动，一次性成功装配率比较低。

图1　

本文所阐述的就是如何利用差动机构来提高双头螺栓一次性装配的成功率（合格率）。

1　概述

针对双头螺栓装配的特性，我们设计了一种专用的工具，本工具由套筒和传动杆以及柱销组成。（如图1）

套筒A中的螺纹孔1可以根据产品的需要制作不同规格的螺纹孔（本案以M10右旋双头螺纹为例）。当风动工具带动传动杆右旋时，柱销在差动槽内右旋带动套筒右旋，双头螺栓进入螺纹孔1和装配孔内，双头螺栓的端部和传动杆的球头接触产生锁紧力，将双头螺栓拧入装配孔锁紧，当风动工具左旋时，由于差动槽的存在，传动杆左旋，柱销在差动槽内左旋至后位，此时传动杆在轴向有向后的位移从而使得套筒和双头螺栓的锁紧力消除或减小，柱销带动套筒左旋，套筒轻松取下而双头螺栓和工件的连接是紧固的牢靠的。

2　原理分析

差动机构就是将两个有差异或独立的运动合成为一个运动，或者将一个运动分解为两个有差异的运动机构。本文就是用了两个不同的螺纹升角组合成的差动机构，差动槽的螺纹升角λ2比双头螺栓的螺纹升角λ1小，也就相当于差动槽所形成的螺纹的螺距P2小于双头螺栓的螺距P1。

图? 2

根据螺旋副的受力分析如图2（本图以矩形螺纹为例），滑块处于稳定状态时，上升载荷Q、圆周力F的关系为：

当螺旋副转动时为克服螺纹中的阻力所需要的转矩为

由②式中看到正切函数在（-∏/2，∏/2）之间为单调曾函数，也就是说当Q为一定值，ρ也为一定值时，T随着λ值的增大而增大，所以：当λ2＜λ1时，T2＜T1.

从而可以看出，本案中当风动工具提供一个较小的扭矩就可以使得传动杆左旋，从而消除套筒和双头螺栓的锁紧力，使得双头螺栓和套筒的锁紧力小于双头螺栓和工件的锁紧力，在这种情况下就能轻松的取下套筒而不会引起双头螺栓与工件之间的连接松动或拧出。

3　结论

由上述可以看出，本文所提出的利用差动机构来提高双头螺栓一次性装配的成功率是可实施的，对装配效率的提高以及装配质量都有极高的帮助，避免因一次装配不成功再次装配而导致双头螺栓和工件螺纹孔的配个精度，对汽车发动机、排气管法兰的装配精度都有极高的提升。

参考：

[1] X技术网连接：http://www. xjishu.com/zhuanli/14/20070188355. html

[2]百度百科 《双头螺栓》http://baike.baidu.com/link?url=9sWz fvsZOH9J4s7YVFGOX6E1HRSmORGgUzo4 4VxxsbzInQ N8WboEi4DvcMWh9ewtYUQ3 Cp1nleFUacn19bna

[3]《机械原理与机械零件》高等教育出版社1987年 第148页