汽车用螺纹紧固件拧紧质量控制探究

摘要：螺纹紧固件便于安装和拆卸，同时能够重复使用，在机械设备制造中有广泛的应用。使用方便的同时其缺点也比较明显，当螺纹紧固件的应用环境振动与冲击较多，或者长时间处于工作状态时，螺纹紧固件容易出现松动的问题，从而对相关机械设备的正常运行产生影响，降低机械设备的安全可靠性。作为一个将多个功能元件连接为一个机械部分的关键零件，如果出现松动脱落问题会极大的影响设备的可靠性，而汽车作为应用螺纹紧固件较多的设备，一旦出现问题会威胁乘车人的生命安全。因此本文针对汽车用螺纹紧固件进行拧紧分析，分析螺纹紧固件的拧紧措施，同时对螺纹紧固件的拧紧质量控制进行研究，对螺纹紧固件在汽车零部件中的装配有一定参考价值。

关键词：汽车;螺纹紧固件;扭矩

引言

在汽车的底盘中，许多构件都是通过螺纹紧固件进行连接，而连接的质量能否满足设备要求，主要与预紧力有关。在螺纹紧固件强度以及连接目标结构允许的情况下，预紧力越高，越能够保证连接的可靠性，从而使结构的疲劳寿命延长。但如果预紧力过高，一旦出现使用不当的状况，则会导致连接螺栓拉长，甚至断裂，从而使连接失效;如果预紧力过小，则连接螺栓容易出现松动脱落问题，造成安全事故。因此对汽车底盘的零部件在进行连接设计时要对连接螺栓的预紧力进行合理设计，对质量进行严格把控。

1 预紧力控制方法

现阶段控制预紧力的方法有多种，其中常用的方法是扭矩法，即在螺母或者螺栓的端部施加紧固扭矩，当摩擦系数增加，摩擦力增加，从而使预紧力增加。因此可以采取增加摩擦力的方法来增加预紧力，具体方法包括如下3种。

1.1两螺母对顶拧紧

通过将两个螺母对顶拧紧之后，能够使两个拧紧的螺母同时受到摩擦力与压力的作用，并且这种受力状态能够一直维持，从而能够改善螺栓松动情况，减小螺栓松动概率。在具体操作过程中，先将内侧的螺母使用4/5的安装扭矩进行拧紧，之后使用全部的安装扭矩将外侧螺母拧紧，通过采取这种方式能够使两个螺母的贴合程度非常高，并且拥有足够的摩擦系数，从而使摩擦力足够大，能够使螺纹紧固件的预紧力达到要求，确保螺栓不会轻易松动，保证连接构件工作的可靠性。

1.2非金属嵌件锁紧螺母

非金属嵌件锁紧螺母在金属螺母的端部嵌有一个尼龙垫圈，其中尼龙垫圈的内径需要大致等于金属螺母螺纹的小径。螺母在旋入螺栓的过程中，尼龙垫圈没有螺纹，但由于挤压会被挤出螺纹，同时由于尼龙垫圈具有较好的弹性，因此在螺栓旋紧时能够与螺栓间形成较为稳定的摩擦力，从而保证预紧力达标，使螺栓连接足够紧固。

1.3全金属锁紧螺母

全金属锁紧螺母主要是在金属螺母本体的端部上进行开槽处理，然后再进行收口或者非圆收口处理，经过处理之后的螺母螺纹在局部区域会出现变形的情况，从而使螺纹之间的摩擦力增加，增大预紧力，确保连接质量。

2实际应用

以某公司生产的前轮边总成为例，其在安装制动器总成的过程中，给出的图纸中用于连接的螺栓机械性能为10.9，尺寸为M12×1.25。这款型号的连接螺栓紧固扭矩为120±10N·m，但在实际装配时却发现，有将近一半数量的螺栓在达不到紧固扭矩的情况下就会出现拉长的问题。初步判断是螺栓的质量不达标，但对螺栓进行检验后，发现螺纹紧固件的抗拉强度与硬度都能够满足国家标准要求。之后对设计图纸中的相关内容参数进行分析，发现设计图纸中使用的是传统的标准，因此在确定扭矩系数时，是基于高摩擦系數的情况。但目前的汽车行业普遍使用的是低摩擦系数，传统的采用高摩擦系数计算得到的紧固扭矩已经不符合要求，因此进行相应调整。

对汽车制动器总成安装过程中使用的螺栓进行具体分析，如果按照原来的汽车行业标准，采用的是高摩擦系数，得到扭矩系数为0.284，标准扭矩大小为145N·m，经计算得到预紧力的大小为42547N，满足材料的屈服强度。如果按照现行的汽车行业标准，采用的是低摩擦系数，在理论最小值0.08时，得到扭矩系数为0.11，假如继续使用标准扭矩，则预紧力为109848N，超出材料本身的屈服强度一倍多。参照相关设计手册与国家标准，确定紧固扭矩的计算方法，进行重新计算便验证，最终确定本文研究的制动器安装总成使用的连接螺栓等级为10.9级，尺寸为M12×1.25，标准紧固力矩大小去100N·m。根据重要程度的不同，取Ⅱ级精度作为本文研究的连接螺栓的拧紧精度等级，得到的扭矩比为0.818，最终将扭矩定在90～110N·m之间。在使用螺栓紧固件对零部件进行装配的过程中，使紧固扭矩介于这个范围内即可，这样不但能够使螺栓的轴向预紧力达到要求，同时螺栓在承受施加在螺栓上的力时，不会出现螺栓变形以及断裂等问题，从而使被连接的目标构件可靠性有所保障，能够安全稳定运行。

3紧固扭矩检验

螺纹紧固件在进行正式装配之前，要对紧固扭矩进行准确的计算，此外在实际的装配过程中还要对扭矩进行检验。在对零部件进行装配的过程中必须按照计算的紧固扭矩进行装配，在这个过程中为了保证扭矩的准确性需要使用扭力扳手，从而能够对紧固扭矩的大小进行精确控制，而且使用扭力扳手还能够对紧固扭矩是否达标进行检验。

对紧固扭矩进行检验的方法有两种，分别为间接法与直接法。间接法：螺栓使用拧紧枪进行紧固作业，在紧固完成的瞬时，拧紧枪显示的实际数值即为最终扭矩，这样的扭矩成为装配扭矩。直接法：属于事后检验方法，由专门的检验人员进行，通过使用指针式或者电子数显式的扭力扳手，直接对相关产品上的螺栓连接部位进行扭矩检验，得到扭矩值，这种扭矩通常称为检查扭矩。相较于间接法，直接法的检验成本更低，操作更加简单，同时得到的结果也比较可靠，应用最为广泛。

4总结

汽车底盘作为汽车的重要组成部件，其结构件连接的可靠性至关重要。本文通过对汽车螺纹紧固件的拧紧质量进行分析研究，对紧固扭矩计算过程中相关参数进行确定，同时结合实践检验，表明能够明显改善螺栓的紧固质量，对产品的批量生产具有重要帮助。

参考文献

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[3]郑玲玲.汽车用螺纹紧固件拧紧质量控制[J].科技创新与应用，2013（18）：91.

作者简历：姓名：张卓（1992.11--）;性别：男，籍贯：河南省三门峡市，学历：本科，毕业于天津大学;现有职称：助理工程师;研究方向：汽车制造。