哪家的螺纹套嵌套技术比较优秀?

2020-02-23 21:19
来源:
汽车智库
作者:李敏, 张通, 杨忠礼, 廖鹏(重庆长安汽车股份有限公司)
来源:智能紧固件及紧固件工具
0 前言
对于螺栓连接,随着时间的推移都会存在一定程度的扭矩衰减。一般认为刚性连接不存在扭矩衰减,中性连接扭矩衰减较小,软连接扭矩衰减较为严重。残余扭矩偏小会导致被紧固夹紧力的下降,从而致使螺栓加速疲劳、被封介质泄漏、异响等诸多问题的发生,若无法攻克,轻则影响发动机的交付、返工等损失,重则导致发动机售后质量问题的发生。
1 技术研究现状
对热试发动机残余扭矩数据统计结果表明,在产品开发阶段、某些关联产品变更、工艺变动后存在残余扭矩偏低情况。因此,本着以解决问题、规避问题、完善设计体系为目标,开展偏软连接的螺栓残余扭矩影响因素的研究。
2 试验研究
2.1 试验方法
本试验通过对热试后完全冷却的发动机,用数显扳手往拧紧的方向测量螺栓的残余扭矩。根据不同研究对象,分别收集15 ~ 20 台发动机的残余扭矩数据,结合6sigma 思想,通过假设检验,查找影响螺栓扭矩衰减的关键因子。
2.2  残余扭矩位置的选择
根据连接性质,我们将偏软连接的调温器座安装螺栓与进气歧管安装螺柱/ 螺母作为研究对象, 试验情况如表1 所示:
3 试验数据处理与结果分析
3.1 调温器座安装螺栓残余扭矩影响因子的研究
纸垫类密封垫本身存在受力后塑性变形的问题, 螺栓扭矩的衰减不可避免。我们以封垫类型、螺栓相关参数、拧紧工艺等可能影响残余扭矩的因素展开相关因子X 试验表,如表2 所示:
根据试验计划,我们完成了相关的残余扭矩数据收集,并用minitab 进行了数据处理,对各影响因子进行双样本t 假设检验,除螺栓法兰盘验证中P 值大于0.05 外,其余因子的P 值均小于0.05(真因),即:影响调温器座安装螺栓残余扭矩的关键因子及其影响程度,按残
余扭矩从大到小排序为:
金属垫>螺栓等级≈高摩擦系数≈工艺复力>涂层厚度>辊压法纸垫>法兰盘大小(影响忽略不计)。其单值图如图1 所示:
3.2 软连接残余扭矩影响因子的研究
由于我司进气歧管安装位置结构为“塑料+ 金属嵌套”,且塑料本身存在受力/ 受热后塑性变形的问题。当塑料高于金属嵌套时,螺母拧紧后塑料塑性变形、螺母扭矩衰减不可避免。进气歧管结构示意图如图2 所示:
结合我司实际情况,我们对可能影响其扭矩衰减的因子进行分解,并根据6sigma 质量工具的多样化制定了相关因子X 试验表,如表3所示:
根据试验表完成了残余扭矩数据统计,我们对各因子进行了分析,得出结论如下:
A、拧紧顺序方差分析:P < 0.05,真因,且第一颗拧紧的螺母衰减最严重,单值图如图3 所示:
B、螺纹尺寸、缸盖安装平面度过程能力分析:Ppk > 6,过程能力非常好,非真因。
C、螺柱、螺母摩擦系数双样本t 假设检验:P > 0.05,非真因。
D、装配后复力双样本t 假设检验:P < 0.05,真因。
E、金属嵌套与塑料法兰配合高度差一元线性回归分析:相关性分析结果P < 0.05,真因。
同时, 根据残余扭矩与高差的回归方程“Y=22.26-7.244X-33.18X^2+8.576X^3”计算可知,残余扭矩需大于13.7,高差的范围为:0.4 ㎜至-0.61 ㎜。一元回归分析图如图4 所示:
按一元回归方程优将进气歧管的塑料法兰与嵌套高度差优化,实测装机后平面密封压力满足要求,同时残余扭矩过程能力明细改善,消除了拧紧顺序导致的衰减差异,且无需装配后复力也能满足我司残余扭矩控制要求。如图5 所示:
4 结束语
连接方式对残余扭矩影响巨大,因此在设计时,除考虑达到功能性要求外,还需考虑连接件的刚性对残余扭矩的影响,以保证整机连接的可靠性。
参考文献:
[1] 江华生, 吴金才. 螺栓扭矩系数影响因素的研究及应用[J]. 轻工机械,2012(05):93-95.
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