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现代工业装配生产中,螺丝的应用十分广泛,工业装配线上较常使用全自动电动起子对螺丝进行锁付,好的电动起子不但装有调节和限制扭矩的机构,而且还有能够控制我们校准的扭力锁付到达自动停止功能。那么该怎样给电动起子设定合适的扭力来锁付螺丝,避免螺丝出现松脱、滑牙、断裂等极端情况,锁付品质呢?不同的规格和材质的螺丝使用的扭力是不一样的,且看如下分析。
1. 几种常见的锁螺丝方式:
机械牙锁入:
自攻牙锁入:
2. 扭力理论计算
一般来说,拧紧力矩是通过电批或扳手来施加的,而扭力力矩T是用于克服螺纹阻力矩T1 及螺母和与被连接物支承面间的端面摩擦力矩T2.
公式中:
d----螺纹公称直径,单位:mm d2----螺纹中径,单位:mm
F0---预紧力 N---螺纹升角
K----扭力力矩系数 v-----螺纹当量摩擦角
T----扭力力矩 d0-------螺纹外径
μ---螺母与被连接物的支承面间的摩擦因数
Dw----与支承平面连接的螺母或垫片的直径
其中:
因此在确定螺丝大小的情况下,螺丝的轴向预紧力正比于扭紧力矩的大小,其比例系数就是扭力力矩系数K. K的取值比较复杂,很难得到的值,对于普通粗牙M12~M64螺纹,其拧紧力矩系数K一般在01~03之间变动。下表为参考值:
一般规定拧紧后的螺纹联接件预紧应力不得大于其材料屈服点s的80%。对于一般联接用钢制螺丝,推荐用预紧力限值如下:
碳素钢螺丝 F0=(0.6~0.7)sAs
合金钢螺丝 F0=(0.6~0.7)sAs
公式中:s-----螺丝材料的屈服点,Mpa
As-----螺丝公称应力截面积,mm2
3. 应用扭力评估:
当螺丝及被锁基材与孔设计确定后,在相同的工作环境、工作状态下,扭力矩系数是固定的。也就是说在这种情况下,所需预紧力的大小直接决定了应施加的拧紧力矩大小。
由于受摩擦系数和几何参数偏差的影响,在一定的拧紧力矩下,预拧紧力数值的离散性比较大,因此通过拧紧力矩来控制螺丝扭紧力的精度并不高,误差大概在±25%。
所以我们可以根据设计情况和要求来确定所需要的预紧力的大小,但无法在现实中很的施加实际扭力的大小,需通过实验来获得拧紧力与剥离力然后通过以下公式计算出恰当的螺丝应用力:
Ta = Td max + δ (Ts min – Td max)
‘δ’为安全系数,通常在塑胶领域电批锁螺丝的安全系数为0.3(30%)。
我们用以下扭力评估设备------曲线显示: 测量某螺丝装配到塑胶件,从锁紧到剥离的整个受力过程。
用测试设备装配螺丝的参数记录如下:
设备记录的扭力曲线如下图:
根据以上公式得出此螺丝与被紧固件的扭力为:
Ta = Td max + δ (Ts min – Td max)
= 0.083+0.3(0.163-0.083)
= 0.107Nm
通常我们假设电动起子或其他扭紧工具的公差为5%,
所以我们定义的扭力范围为: 0.107±(0.107*0.05)
以上是我们对此款螺丝适合的扭力的分析,其他规格的螺丝所需扭力范围,可参考电动起子扭力标准大全。
除此之外,好的螺丝装配制程除了合适的扭力还需要匹配的批头(起子头),以防止扭力止动过程中与螺丝槽打滑。
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