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現(xiàn)代工業(yè)裝配生產(chǎn)中,螺絲的應(yīng)用十分廣泛,工業(yè)裝配線上較常使用全自動(dòng)電動(dòng)起子對(duì)螺絲進(jìn)行鎖付,好的電動(dòng)起子不但裝有調(diào)節(jié)和限制扭矩的機(jī)構(gòu),而且還有能夠控制我們校準(zhǔn)的扭力鎖付到達(dá)自動(dòng)停止功能。那么該怎樣給電動(dòng)起子設(shè)定合適的扭力來鎖付螺絲,避免螺絲出現(xiàn)松脫、滑牙、斷裂等極端情況,鎖付品質(zhì)呢?不同的規(guī)格和材質(zhì)的螺絲使用的扭力是不一樣的,且看如下分析。
1. 幾種常見的鎖螺絲方式:
機(jī)械牙鎖入:
自攻牙鎖入:
2. 扭力理論計(jì)算
一般來說,擰緊力矩是通過電批或扳手來施加的,而扭力力矩T是用于克服螺紋阻力矩T1 及螺母和與被連接物支承面間的端面摩擦力矩T2.
公式中:
d----螺紋公稱直徑,單位:mm d2----螺紋中徑,單位:mm
F0---預(yù)緊力 N---螺紋升角
K----扭力力矩系數(shù) v-----螺紋當(dāng)量摩擦角
T----扭力力矩 d0-------螺紋外徑
μ---螺母與被連接物的支承面間的摩擦因數(shù)
Dw----與支承平面連接的螺母或墊片的直徑
其中:
因此在確定螺絲大小的情況下,螺絲的軸向預(yù)緊力正比于扭緊力矩的大小,其比例系數(shù)就是扭力力矩系數(shù)K. K的取值比較復(fù)雜,很難得到的值,對(duì)于普通粗牙M12~M64螺紋,其擰緊力矩系數(shù)K一般在01~03之間變動(dòng)。下表為參考值:
一般規(guī)定擰緊后的螺紋聯(lián)接件預(yù)緊應(yīng)力不得大于其材料屈服點(diǎn)s的80%。對(duì)于一般聯(lián)接用鋼制螺絲,推薦用預(yù)緊力限值如下:
碳素鋼螺絲 F0=(0.6~0.7)sAs
合金鋼螺絲 F0=(0.6~0.7)sAs
公式中:s-----螺絲材料的屈服點(diǎn),Mpa
As-----螺絲公稱應(yīng)力截面積,mm2
3. 應(yīng)用扭力評(píng)估:
當(dāng)螺絲及被鎖基材與孔設(shè)計(jì)確定后,在相同的工作環(huán)境、工作狀態(tài)下,扭力矩系數(shù)是固定的。也就是說在這種情況下,所需預(yù)緊力的大小直接決定了應(yīng)施加的擰緊力矩大小。
由于受摩擦系數(shù)和幾何參數(shù)偏差的影響,在一定的擰緊力矩下,預(yù)擰緊力數(shù)值的離散性比較大,因此通過擰緊力矩來控制螺絲扭緊力的精度并不高,誤差大概在±25%。
所以我們可以根據(jù)設(shè)計(jì)情況和要求來確定所需要的預(yù)緊力的大小,但無法在現(xiàn)實(shí)中很的施加實(shí)際扭力的大小,需通過實(shí)驗(yàn)來獲得擰緊力與剝離力然后通過以下公式計(jì)算出恰當(dāng)?shù)穆萁z應(yīng)用力:
Ta = Td max + δ (Ts min – Td max)
‘δ’為安全系數(shù),通常在塑膠領(lǐng)域電批鎖螺絲的安全系數(shù)為0.3(30%)。
我們用以下扭力評(píng)估設(shè)備------曲線顯示: 測(cè)量某螺絲裝配到塑膠件,從鎖緊到剝離的整個(gè)受力過程。
用測(cè)試設(shè)備裝配螺絲的參數(shù)記錄如下:
設(shè)備記錄的扭力曲線如下圖:
根據(jù)以上公式得出此螺絲與被緊固件的扭力為:
Ta = Td max + δ (Ts min – Td max)
= 0.083+0.3(0.163-0.083)
= 0.107Nm
通常我們假設(shè)電動(dòng)起子或其他扭緊工具的公差為5%,
所以我們定義的扭力范圍為: 0.107±(0.107*0.05)
以上是我們對(duì)此款螺絲適合的扭力的分析,其他規(guī)格的螺絲所需扭力范圍,可參考電動(dòng)起子扭力標(biāo)準(zhǔn)大全。
除此之外,好的螺絲裝配制程除了合適的扭力還需要匹配的批頭(起子頭),以防止扭力止動(dòng)過程中與螺絲槽打滑。
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