汽車緊固件連接的裝配工藝分析

1、緊固件的扭矩擰緊法

在汽車裝配中,螺紋聯接占汽車裝配作業量的31%。螺紋緊固件裝配的質量將直接影響整車的裝配質量和行駛的可靠性。為此,在施加外載荷之前,需擰緊螺紋緊固件,以加緊被聯接件。擰緊螺紋緊固件為預緊,稱該力為軸向預緊力。保證螺栓的可靠服役,必須在裝配時保證有適當的軸向夾緊力。在零件裝配過程中,即便采用同一種螺栓、螺母,采用相同的裝配工藝裝配,其預緊力仍然會不同。目前螺紋件擰緊裝配最常用和最經濟的擰緊方法仍是扭矩擰緊法,裝配工藝上最經濟可行的方法是通過控制扭矩來間接實現對軸向夾緊力的控制。

扭矩是產生旋轉運動的一個力。扭矩作用于螺紋緊固件上使,其產生旋轉,旋轉能通過螺紋使接頭零件受夾持力作用,這個初始的夾持力就是需要的預緊力。

由于緊固件裝配主要在材料的彈性應變階段,在緊固件裝配受力模型中可以把緊固件和被連接零件作為彈性體來考慮。緊固件擰緊前,所有的“彈性體”處于自由狀態,擰緊后,螺栓的拉伸使彈簧拉長,被連接件由于受到壓力作用而壓縮,從而使整個連接系統通過扭矩擰緊達到需要的最少預緊力。

2、緊固件連接的分類

1)緊固件連接的分類原則:

根據汽車的安全性、法規性和功能的重要性的影響程度,汽車緊固件連接失效時可能發生的危險定義為3個風險等級。風險等級不同對緊固件的裝配和文件記錄以及安裝I具的要求也不相同。具體風險等級分級如下:

A.高風險等級:緊固件發生故障失效時,產生直接或間接的身體和生命危險或運行危險;

B.中風險等級:緊固件發生故障失效時,導致車輛發生功能性故障;

C.低風險等級:緊固件發生故障失效時,導致駕乘人員感覺不適。

其中,高風險等級A主要應用于制動系統、安全系統、動力總成、轉向、燃油系統等重要連接應用;中風險等級B主要應用于汽車底盤、下車體、開閉件、電器等較重要場合;低風險等級C通常應用于內外飾、車身附件等。

2)緊固件連接副劃分

緊固件連接副狀態有3種:硬連接、軟連接和聯合連接。ISO5393標準中對硬連接和軟連接規定如下:

A、硬連接:指連接件硬度比較大或剛性連接,一般這種連接裝配后扭矩衰減很少,甚至靜態扭矩會大于裝配的動態扭矩,裝配時緊固件到達貼合點后,一般旋轉30°后即可達到目標扭矩。

B、軟連接:指連接件本身比較軟或者連接件之間存在彈性材料,這種連接裝配后扭矩衰減很大,這種連接裝配2時到達貼合點后,一般旋轉720°以上才能達到目標扭矩。

C、在日常使用時,大部分緊固件的連接介于硬連接和軟連接之間,也稱為聯合連接。

3)緊固件裝配空間需求

緊固件裝配是通過專用的套筒或槍頭在裝配工具的驅動下,達到設計的扭矩值。在緊固件產品設計過程中,需要考慮到裝配過程中要和周邊零件留有一定的距離,不能和其它部位的零件產生干涉現象,并且易于生產現場裝配工人操作。

        4)緊固件裝配邊界設計需求

緊固件在設計時需考慮工具安裝空間,不要出現下列幾種情況:

1、緊固點位置在密閉空間內,操作人員無法看見,此類情況工具與緊固件較難定位,且緊固件掉落后不易取出。

2、緊固點上方有其它零件遮擋(軸向有干涉),可能在最終安裝位置有較小空間,但需考慮緊固件長度,初始狀態工具與上方其他零件干涉。