倪凡

（貴州航天電子科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550009）

摘要：專用夾具徑向安裝常采用螺釘連接，在振動(dòng)時(shí)，常存在夾具與產(chǎn)品的同軸度較低，時(shí)而發(fā)生螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，螺釘連接松脫現(xiàn)象是螺釘在振動(dòng)中常出現(xiàn)的一種失效形式。文章針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中產(chǎn)生的松脫現(xiàn)象，詳細(xì)分析了螺釘松脫的原因，提出了一種有效合理的解決措施。

關(guān)鍵詞：專用夾具；螺釘連接；振動(dòng)脫落；松脫原因

中圖分類號(hào)：TG759文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0073-02專用夾具（以下簡(jiǎn)稱夾具）在某型號(hào)產(chǎn)品做力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)時(shí)具有重要的作用。特別是在研制階段，產(chǎn)品存在不確定因素，會(huì)導(dǎo)致夾具使用范圍窄小，每個(gè)研制階段都可能設(shè)計(jì)一套夾具，但夾具在一次性設(shè)計(jì)中難免會(huì)有不足之處，在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常而導(dǎo)致試驗(yàn)不能繼續(xù)的情況時(shí)有發(fā)生。另外，某型號(hào)系統(tǒng)內(nèi)的分系統(tǒng)的安裝方式大部分都采用徑向或軸向安裝形式。軸向安裝方式使用擰緊螺母緊固，很少發(fā)生螺釘松脫現(xiàn)象。而徑向安裝常采用螺釘連接，在振動(dòng)時(shí)，常存在夾具與產(chǎn)品的同軸度較低，時(shí)而發(fā)生螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，導(dǎo)致試驗(yàn)中斷。如果有比較合理的措施，稍作改動(dòng)就能解決螺釘松脫問題，這樣不僅可以避免對(duì)試驗(yàn)造成嚴(yán)重的影響，而且可以為其它分系統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1產(chǎn)品與夾具連接螺釘松脫現(xiàn)象

O表示夾具圓心，O`表示轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)圓心，O``表示收發(fā)信機(jī)圓心

圖1

在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中，其產(chǎn)品與夾具裝配如圖1所示。產(chǎn)品用實(shí)線表示，產(chǎn)品由收發(fā)信機(jī)與轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)兩部分組成，通過8×M6×22的螺釘把產(chǎn)品與夾具緊固連接，然后通過壓板把夾具緊固在振動(dòng)臺(tái)上，分別對(duì)產(chǎn)品的三個(gè)方向（X、Y、Z）進(jìn)行各5分鐘的隨機(jī)振動(dòng)。第一次振動(dòng)，產(chǎn)品沒有松脫現(xiàn)象。但第二次振動(dòng)，在X方向振動(dòng)約兩2分鐘就出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。經(jīng)過反復(fù)振動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)開始是出現(xiàn)某一螺釘松動(dòng)，松動(dòng)程度越來越大最終螺釘脫落，在第一個(gè)螺釘迅速松動(dòng)時(shí)，其它的螺釘也慢慢松動(dòng)。如果不停止振動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)全部螺釘脫落現(xiàn)象。換成Y或Z方向，也有類似現(xiàn)象發(fā)生。因此無論采用哪一個(gè)方向先振動(dòng)，在達(dá)到振動(dòng)時(shí)間要求之前都會(huì)出現(xiàn)螺釘松脫現(xiàn)象，最終導(dǎo)致試驗(yàn)無法完成。

2螺釘松脫分析及解決措施

2.1螺釘脫落分析

產(chǎn)品與夾具同軸度低。如圖１所示，收發(fā)信機(jī)和轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)都是由多個(gè)零件裝配而成，加工和裝配都存在一定的誤差，因此對(duì)收發(fā)信機(jī)和轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)分別與4個(gè)螺紋孔所在安裝弧面的同軸度都有較大的偏差。轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)4個(gè)螺紋孔也因相同的原因存在同軸度偏低。收發(fā)信機(jī)與轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)之間也存在類似裝配誤差。同軸度累計(jì)偏差，最終表現(xiàn)在夾具沉孔與產(chǎn)品螺紋孔同軸度嚴(yán)重偏低，且方向具有不確定性。螺釘（連接產(chǎn)品與夾具的螺釘）在擰緊后產(chǎn)生螺釘?shù)某令^面不完全與夾具的沉頭面接觸，螺釘與產(chǎn)品接觸面間不同的徑向受到的摩擦力相差較大。另外夾具的光孔是φ7mm，而螺釘是M6，螺釘與光孔存在較大的間隙，接觸面變得更小，從振動(dòng)松脫的螺釘看，螺釘?shù)慕佑|面是很狹窄的一個(gè)環(huán)形（如圖2陰影部分所示）。在隨機(jī)振動(dòng)的過程中，夾具通過螺釘把振動(dòng)動(dòng)力傳遞到產(chǎn)品中，就某個(gè)螺釘而言，螺釘受到的外力大小和受力方向都是隨機(jī)的。在８?jìng)€(gè)螺釘中擰緊時(shí)受到接觸面間的摩擦力較不均勻，且螺旋副的摩擦力減小較大的螺釘。當(dāng)摩擦力減小到一定值時(shí)，就會(huì)使螺旋副產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，這樣反復(fù)振動(dòng)，螺旋副就會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦力迅速減小，螺釘松動(dòng)。一旦產(chǎn)生螺釘局部松動(dòng)后，其余螺釘就會(huì)迅速的松動(dòng)，最終發(fā)生螺釘脫落現(xiàn)象。

圖2陰影部分表示與沉孔接觸部分

螺釘?shù)男祥L(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)證明，螺紋在受到拉力時(shí)，約有1/3的載荷集中在第一圈上，以后各圈受到的拉力就迅速遞減，第八圈以后的螺紋幾乎不受載荷。而本試驗(yàn)中M6螺釘?shù)穆菥酁?mm，螺釘?shù)男祥L(zhǎng)度為9mm，螺紋的受載荷不小于8圈，因此從旋合長(zhǎng)度來分析，也不應(yīng)該出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。但在隨機(jī)振動(dòng)中，螺釘?shù)氖芰Σ痪鶆?，受到外力的變化較大，會(huì)引起靜位移現(xiàn)象產(chǎn)生。旋合長(zhǎng)度會(huì)影響靜位移的大小，而靜位移的大小會(huì)影響螺釘吸收隨機(jī)振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量。因此旋合長(zhǎng)度的長(zhǎng)短也會(huì)影響松脫現(xiàn)象。

2.2螺釘脫落解決措施

因?yàn)橐髪A具重復(fù)使用，因此許多一次性螺紋防松措施都不可用。若改用公稱直徑大的螺釘可能滿足要求，但不能模擬真實(shí)狀態(tài)，并且產(chǎn)品也不允許擴(kuò)大螺紋孔的公稱直徑。提高產(chǎn)品與夾具同軸度可以達(dá)到螺釘脫落，但從產(chǎn)品和夾具著手不可行。因此如何提高產(chǎn)品與夾具的同軸度，而又對(duì)夾具進(jìn)行繼承，產(chǎn)品不需改動(dòng)是解決此問題的關(guān)鍵。經(jīng)過分析，采取加長(zhǎng)螺釘與螺紋孔的旋合長(zhǎng)度，這樣在螺釘擰緊過程中就會(huì)自動(dòng)校正產(chǎn)品螺紋孔與夾具沉孔的同軸度，理論上旋合長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其同軸度越高，同軸度提高，螺釘與夾具沉孔的接觸面也相應(yīng)的增大，可使接觸面間的摩擦力均勻。只要產(chǎn)品的8個(gè)螺紋孔與所對(duì)應(yīng)夾具沉孔的同軸度提高，那么產(chǎn)品與夾具中心軸的重合度也得到校正。在校正的過程中，螺釘除了受到總拉力，螺旋角產(chǎn)生的摩擦力外，還受到在校正時(shí)產(chǎn)生的咬合力，這種咬合力很難用公式計(jì)算出來，但通過前后比較，測(cè)力矩扳手可測(cè)量所增加的摩擦力，咬合力大小與螺釘長(zhǎng)度有直接關(guān)系。如圖3所示，F(xiàn)1、F2分別表示螺釘與夾具和產(chǎn)品所產(chǎn)生的咬合力。如果螺釘過長(zhǎng)，咬合力迅速增大，可能出現(xiàn)螺釘受到摩擦力過大，拉力過大，對(duì)螺釘承受載荷不利，也可能使螺釘受到的力矩遠(yuǎn)大于許用值，螺釘?shù)难b卸也不方便。最好達(dá)到螺釘受力比較均勻，螺釘與夾具接觸面間摩擦力均勻。另外增加旋合長(zhǎng)度會(huì)使螺釘較柔軟，有利在螺釘受到不穩(wěn)定的外力時(shí)增大靜位移，靜位移增大能使螺釘更多地吸收振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量，受到的振動(dòng)力得到一定緩沖與減小，有利增大螺釘?shù)哪Σ亮ΑＴ谠囼?yàn)中把螺釘?shù)拈L(zhǎng)度增加8mm，經(jīng)試驗(yàn)證明這種改進(jìn)措施有效可行，避免松脫現(xiàn)象。除了更換螺釘，產(chǎn)品的螺紋足夠深，因此對(duì)夾具與產(chǎn)品都不需更改，方法簡(jiǎn)單，是一種合理的解決措施。

圖3光孔與螺紋孔校正前后

3結(jié)語

本文通過振動(dòng)試驗(yàn)中螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)生松脫原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，借助增加螺釘長(zhǎng)度提高光孔與螺紋孔配合的同軸度時(shí)所產(chǎn)生的咬合力來增大螺釘螺旋副的摩擦力，同時(shí)也使螺釘與沉孔接觸面間摩擦力比較均勻，從而達(dá)到提高螺釘?shù)姆浪赡康模箚栴}得到合理的解決。

參考文獻(xiàn)

[1]?劉鴻文．材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2003．

[2]?濮良貴．機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M]．北京：高等教育

出版社，2001．

endprint

（貴州航天電子科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550009）

摘要：專用夾具徑向安裝常采用螺釘連接，在振動(dòng)時(shí)，常存在夾具與產(chǎn)品的同軸度較低，時(shí)而發(fā)生螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，螺釘連接松脫現(xiàn)象是螺釘在振動(dòng)中常出現(xiàn)的一種失效形式。文章針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中產(chǎn)生的松脫現(xiàn)象，詳細(xì)分析了螺釘松脫的原因，提出了一種有效合理的解決措施。

關(guān)鍵詞：專用夾具；螺釘連接；振動(dòng)脫落；松脫原因

中圖分類號(hào)：TG759文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0073-02專用夾具（以下簡(jiǎn)稱夾具）在某型號(hào)產(chǎn)品做力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)時(shí)具有重要的作用。特別是在研制階段，產(chǎn)品存在不確定因素，會(huì)導(dǎo)致夾具使用范圍窄小，每個(gè)研制階段都可能設(shè)計(jì)一套夾具，但夾具在一次性設(shè)計(jì)中難免會(huì)有不足之處，在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常而導(dǎo)致試驗(yàn)不能繼續(xù)的情況時(shí)有發(fā)生。另外，某型號(hào)系統(tǒng)內(nèi)的分系統(tǒng)的安裝方式大部分都采用徑向或軸向安裝形式。軸向安裝方式使用擰緊螺母緊固，很少發(fā)生螺釘松脫現(xiàn)象。而徑向安裝常采用螺釘連接，在振動(dòng)時(shí)，常存在夾具與產(chǎn)品的同軸度較低，時(shí)而發(fā)生螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，導(dǎo)致試驗(yàn)中斷。如果有比較合理的措施，稍作改動(dòng)就能解決螺釘松脫問題，這樣不僅可以避免對(duì)試驗(yàn)造成嚴(yán)重的影響，而且可以為其它分系統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1產(chǎn)品與夾具連接螺釘松脫現(xiàn)象

O表示夾具圓心，O`表示轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)圓心，O``表示收發(fā)信機(jī)圓心

圖1

在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中，其產(chǎn)品與夾具裝配如圖1所示。產(chǎn)品用實(shí)線表示，產(chǎn)品由收發(fā)信機(jī)與轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)兩部分組成，通過8×M6×22的螺釘把產(chǎn)品與夾具緊固連接，然后通過壓板把夾具緊固在振動(dòng)臺(tái)上，分別對(duì)產(chǎn)品的三個(gè)方向（X、Y、Z）進(jìn)行各5分鐘的隨機(jī)振動(dòng)。第一次振動(dòng)，產(chǎn)品沒有松脫現(xiàn)象。但第二次振動(dòng)，在X方向振動(dòng)約兩2分鐘就出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。經(jīng)過反復(fù)振動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)開始是出現(xiàn)某一螺釘松動(dòng)，松動(dòng)程度越來越大最終螺釘脫落，在第一個(gè)螺釘迅速松動(dòng)時(shí)，其它的螺釘也慢慢松動(dòng)。如果不停止振動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)全部螺釘脫落現(xiàn)象。換成Y或Z方向，也有類似現(xiàn)象發(fā)生。因此無論采用哪一個(gè)方向先振動(dòng)，在達(dá)到振動(dòng)時(shí)間要求之前都會(huì)出現(xiàn)螺釘松脫現(xiàn)象，最終導(dǎo)致試驗(yàn)無法完成。

2螺釘松脫分析及解決措施

2.1螺釘脫落分析

產(chǎn)品與夾具同軸度低。如圖１所示，收發(fā)信機(jī)和轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)都是由多個(gè)零件裝配而成，加工和裝配都存在一定的誤差，因此對(duì)收發(fā)信機(jī)和轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)分別與4個(gè)螺紋孔所在安裝弧面的同軸度都有較大的偏差。轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)4個(gè)螺紋孔也因相同的原因存在同軸度偏低。收發(fā)信機(jī)與轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)之間也存在類似裝配誤差。同軸度累計(jì)偏差，最終表現(xiàn)在夾具沉孔與產(chǎn)品螺紋孔同軸度嚴(yán)重偏低，且方向具有不確定性。螺釘（連接產(chǎn)品與夾具的螺釘）在擰緊后產(chǎn)生螺釘?shù)某令^面不完全與夾具的沉頭面接觸，螺釘與產(chǎn)品接觸面間不同的徑向受到的摩擦力相差較大。另外夾具的光孔是φ7mm，而螺釘是M6，螺釘與光孔存在較大的間隙，接觸面變得更小，從振動(dòng)松脫的螺釘看，螺釘?shù)慕佑|面是很狹窄的一個(gè)環(huán)形（如圖2陰影部分所示）。在隨機(jī)振動(dòng)的過程中，夾具通過螺釘把振動(dòng)動(dòng)力傳遞到產(chǎn)品中，就某個(gè)螺釘而言，螺釘受到的外力大小和受力方向都是隨機(jī)的。在８?jìng)€(gè)螺釘中擰緊時(shí)受到接觸面間的摩擦力較不均勻，且螺旋副的摩擦力減小較大的螺釘。當(dāng)摩擦力減小到一定值時(shí)，就會(huì)使螺旋副產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，這樣反復(fù)振動(dòng)，螺旋副就會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦力迅速減小，螺釘松動(dòng)。一旦產(chǎn)生螺釘局部松動(dòng)后，其余螺釘就會(huì)迅速的松動(dòng)，最終發(fā)生螺釘脫落現(xiàn)象。

圖2陰影部分表示與沉孔接觸部分

螺釘?shù)男祥L(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)證明，螺紋在受到拉力時(shí)，約有1/3的載荷集中在第一圈上，以后各圈受到的拉力就迅速遞減，第八圈以后的螺紋幾乎不受載荷。而本試驗(yàn)中M6螺釘?shù)穆菥酁?mm，螺釘?shù)男祥L(zhǎng)度為9mm，螺紋的受載荷不小于8圈，因此從旋合長(zhǎng)度來分析，也不應(yīng)該出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。但在隨機(jī)振動(dòng)中，螺釘?shù)氖芰Σ痪鶆?，受到外力的變化較大，會(huì)引起靜位移現(xiàn)象產(chǎn)生。旋合長(zhǎng)度會(huì)影響靜位移的大小，而靜位移的大小會(huì)影響螺釘吸收隨機(jī)振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量。因此旋合長(zhǎng)度的長(zhǎng)短也會(huì)影響松脫現(xiàn)象。

2.2螺釘脫落解決措施

因?yàn)橐髪A具重復(fù)使用，因此許多一次性螺紋防松措施都不可用。若改用公稱直徑大的螺釘可能滿足要求，但不能模擬真實(shí)狀態(tài)，并且產(chǎn)品也不允許擴(kuò)大螺紋孔的公稱直徑。提高產(chǎn)品與夾具同軸度可以達(dá)到螺釘脫落，但從產(chǎn)品和夾具著手不可行。因此如何提高產(chǎn)品與夾具的同軸度，而又對(duì)夾具進(jìn)行繼承，產(chǎn)品不需改動(dòng)是解決此問題的關(guān)鍵。經(jīng)過分析，采取加長(zhǎng)螺釘與螺紋孔的旋合長(zhǎng)度，這樣在螺釘擰緊過程中就會(huì)自動(dòng)校正產(chǎn)品螺紋孔與夾具沉孔的同軸度，理論上旋合長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其同軸度越高，同軸度提高，螺釘與夾具沉孔的接觸面也相應(yīng)的增大，可使接觸面間的摩擦力均勻。只要產(chǎn)品的8個(gè)螺紋孔與所對(duì)應(yīng)夾具沉孔的同軸度提高，那么產(chǎn)品與夾具中心軸的重合度也得到校正。在校正的過程中，螺釘除了受到總拉力，螺旋角產(chǎn)生的摩擦力外，還受到在校正時(shí)產(chǎn)生的咬合力，這種咬合力很難用公式計(jì)算出來，但通過前后比較，測(cè)力矩扳手可測(cè)量所增加的摩擦力，咬合力大小與螺釘長(zhǎng)度有直接關(guān)系。如圖3所示，F(xiàn)1、F2分別表示螺釘與夾具和產(chǎn)品所產(chǎn)生的咬合力。如果螺釘過長(zhǎng)，咬合力迅速增大，可能出現(xiàn)螺釘受到摩擦力過大，拉力過大，對(duì)螺釘承受載荷不利，也可能使螺釘受到的力矩遠(yuǎn)大于許用值，螺釘?shù)难b卸也不方便。最好達(dá)到螺釘受力比較均勻，螺釘與夾具接觸面間摩擦力均勻。另外增加旋合長(zhǎng)度會(huì)使螺釘較柔軟，有利在螺釘受到不穩(wěn)定的外力時(shí)增大靜位移，靜位移增大能使螺釘更多地吸收振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量，受到的振動(dòng)力得到一定緩沖與減小，有利增大螺釘?shù)哪Σ亮ΑＴ谠囼?yàn)中把螺釘?shù)拈L(zhǎng)度增加8mm，經(jīng)試驗(yàn)證明這種改進(jìn)措施有效可行，避免松脫現(xiàn)象。除了更換螺釘，產(chǎn)品的螺紋足夠深，因此對(duì)夾具與產(chǎn)品都不需更改，方法簡(jiǎn)單，是一種合理的解決措施。

圖3光孔與螺紋孔校正前后

3結(jié)語

本文通過振動(dòng)試驗(yàn)中螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)生松脫原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，借助增加螺釘長(zhǎng)度提高光孔與螺紋孔配合的同軸度時(shí)所產(chǎn)生的咬合力來增大螺釘螺旋副的摩擦力，同時(shí)也使螺釘與沉孔接觸面間摩擦力比較均勻，從而達(dá)到提高螺釘?shù)姆浪赡康?，使問題得到合理的解決。

參考文獻(xiàn)

[1]?劉鴻文．材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2003．

[2]?濮良貴．機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M]．北京：高等教育

出版社，2001．

endprint

（貴州航天電子科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550009）

摘要：專用夾具徑向安裝常采用螺釘連接，在振動(dòng)時(shí)，常存在夾具與產(chǎn)品的同軸度較低，時(shí)而發(fā)生螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，螺釘連接松脫現(xiàn)象是螺釘在振動(dòng)中常出現(xiàn)的一種失效形式。文章針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中產(chǎn)生的松脫現(xiàn)象，詳細(xì)分析了螺釘松脫的原因，提出了一種有效合理的解決措施。

關(guān)鍵詞：專用夾具；螺釘連接；振動(dòng)脫落；松脫原因

中圖分類號(hào)：TG759文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2014）22-0073-02專用夾具（以下簡(jiǎn)稱夾具）在某型號(hào)產(chǎn)品做力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)時(shí)具有重要的作用。特別是在研制階段，產(chǎn)品存在不確定因素，會(huì)導(dǎo)致夾具使用范圍窄小，每個(gè)研制階段都可能設(shè)計(jì)一套夾具，但夾具在一次性設(shè)計(jì)中難免會(huì)有不足之處，在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常而導(dǎo)致試驗(yàn)不能繼續(xù)的情況時(shí)有發(fā)生。另外，某型號(hào)系統(tǒng)內(nèi)的分系統(tǒng)的安裝方式大部分都采用徑向或軸向安裝形式。軸向安裝方式使用擰緊螺母緊固，很少發(fā)生螺釘松脫現(xiàn)象。而徑向安裝常采用螺釘連接，在振動(dòng)時(shí)，常存在夾具與產(chǎn)品的同軸度較低，時(shí)而發(fā)生螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，導(dǎo)致試驗(yàn)中斷。如果有比較合理的措施，稍作改動(dòng)就能解決螺釘松脫問題，這樣不僅可以避免對(duì)試驗(yàn)造成嚴(yán)重的影響，而且可以為其它分系統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1產(chǎn)品與夾具連接螺釘松脫現(xiàn)象

O表示夾具圓心，O`表示轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)圓心，O``表示收發(fā)信機(jī)圓心

圖1

在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中，其產(chǎn)品與夾具裝配如圖1所示。產(chǎn)品用實(shí)線表示，產(chǎn)品由收發(fā)信機(jī)與轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)兩部分組成，通過8×M6×22的螺釘把產(chǎn)品與夾具緊固連接，然后通過壓板把夾具緊固在振動(dòng)臺(tái)上，分別對(duì)產(chǎn)品的三個(gè)方向（X、Y、Z）進(jìn)行各5分鐘的隨機(jī)振動(dòng)。第一次振動(dòng)，產(chǎn)品沒有松脫現(xiàn)象。但第二次振動(dòng)，在X方向振動(dòng)約兩2分鐘就出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。經(jīng)過反復(fù)振動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)開始是出現(xiàn)某一螺釘松動(dòng)，松動(dòng)程度越來越大最終螺釘脫落，在第一個(gè)螺釘迅速松動(dòng)時(shí)，其它的螺釘也慢慢松動(dòng)。如果不停止振動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)全部螺釘脫落現(xiàn)象。換成Y或Z方向，也有類似現(xiàn)象發(fā)生。因此無論采用哪一個(gè)方向先振動(dòng)，在達(dá)到振動(dòng)時(shí)間要求之前都會(huì)出現(xiàn)螺釘松脫現(xiàn)象，最終導(dǎo)致試驗(yàn)無法完成。

2螺釘松脫分析及解決措施

2.1螺釘脫落分析

產(chǎn)品與夾具同軸度低。如圖１所示，收發(fā)信機(jī)和轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)都是由多個(gè)零件裝配而成，加工和裝配都存在一定的誤差，因此對(duì)收發(fā)信機(jī)和轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)分別與4個(gè)螺紋孔所在安裝弧面的同軸度都有較大的偏差。轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)4個(gè)螺紋孔也因相同的原因存在同軸度偏低。收發(fā)信機(jī)與轉(zhuǎn)發(fā)譯碼機(jī)之間也存在類似裝配誤差。同軸度累計(jì)偏差，最終表現(xiàn)在夾具沉孔與產(chǎn)品螺紋孔同軸度嚴(yán)重偏低，且方向具有不確定性。螺釘（連接產(chǎn)品與夾具的螺釘）在擰緊后產(chǎn)生螺釘?shù)某令^面不完全與夾具的沉頭面接觸，螺釘與產(chǎn)品接觸面間不同的徑向受到的摩擦力相差較大。另外夾具的光孔是φ7mm，而螺釘是M6，螺釘與光孔存在較大的間隙，接觸面變得更小，從振動(dòng)松脫的螺釘看，螺釘?shù)慕佑|面是很狹窄的一個(gè)環(huán)形（如圖2陰影部分所示）。在隨機(jī)振動(dòng)的過程中，夾具通過螺釘把振動(dòng)動(dòng)力傳遞到產(chǎn)品中，就某個(gè)螺釘而言，螺釘受到的外力大小和受力方向都是隨機(jī)的。在８?jìng)€(gè)螺釘中擰緊時(shí)受到接觸面間的摩擦力較不均勻，且螺旋副的摩擦力減小較大的螺釘。當(dāng)摩擦力減小到一定值時(shí)，就會(huì)使螺旋副產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，這樣反復(fù)振動(dòng)，螺旋副就會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦力迅速減小，螺釘松動(dòng)。一旦產(chǎn)生螺釘局部松動(dòng)后，其余螺釘就會(huì)迅速的松動(dòng)，最終發(fā)生螺釘脫落現(xiàn)象。

圖2陰影部分表示與沉孔接觸部分

螺釘?shù)男祥L(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)證明，螺紋在受到拉力時(shí)，約有1/3的載荷集中在第一圈上，以后各圈受到的拉力就迅速遞減，第八圈以后的螺紋幾乎不受載荷。而本試驗(yàn)中M6螺釘?shù)穆菥酁?mm，螺釘?shù)男祥L(zhǎng)度為9mm，螺紋的受載荷不小于8圈，因此從旋合長(zhǎng)度來分析，也不應(yīng)該出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。但在隨機(jī)振動(dòng)中，螺釘?shù)氖芰Σ痪鶆?，受到外力的變化較大，會(huì)引起靜位移現(xiàn)象產(chǎn)生。旋合長(zhǎng)度會(huì)影響靜位移的大小，而靜位移的大小會(huì)影響螺釘吸收隨機(jī)振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量。因此旋合長(zhǎng)度的長(zhǎng)短也會(huì)影響松脫現(xiàn)象。

2.2螺釘脫落解決措施

因?yàn)橐髪A具重復(fù)使用，因此許多一次性螺紋防松措施都不可用。若改用公稱直徑大的螺釘可能滿足要求，但不能模擬真實(shí)狀態(tài)，并且產(chǎn)品也不允許擴(kuò)大螺紋孔的公稱直徑。提高產(chǎn)品與夾具同軸度可以達(dá)到螺釘脫落，但從產(chǎn)品和夾具著手不可行。因此如何提高產(chǎn)品與夾具的同軸度，而又對(duì)夾具進(jìn)行繼承，產(chǎn)品不需改動(dòng)是解決此問題的關(guān)鍵。經(jīng)過分析，采取加長(zhǎng)螺釘與螺紋孔的旋合長(zhǎng)度，這樣在螺釘擰緊過程中就會(huì)自動(dòng)校正產(chǎn)品螺紋孔與夾具沉孔的同軸度，理論上旋合長(zhǎng)度越長(zhǎng)，其同軸度越高，同軸度提高，螺釘與夾具沉孔的接觸面也相應(yīng)的增大，可使接觸面間的摩擦力均勻。只要產(chǎn)品的8個(gè)螺紋孔與所對(duì)應(yīng)夾具沉孔的同軸度提高，那么產(chǎn)品與夾具中心軸的重合度也得到校正。在校正的過程中，螺釘除了受到總拉力，螺旋角產(chǎn)生的摩擦力外，還受到在校正時(shí)產(chǎn)生的咬合力，這種咬合力很難用公式計(jì)算出來，但通過前后比較，測(cè)力矩扳手可測(cè)量所增加的摩擦力，咬合力大小與螺釘長(zhǎng)度有直接關(guān)系。如圖3所示，F(xiàn)1、F2分別表示螺釘與夾具和產(chǎn)品所產(chǎn)生的咬合力。如果螺釘過長(zhǎng)，咬合力迅速增大，可能出現(xiàn)螺釘受到摩擦力過大，拉力過大，對(duì)螺釘承受載荷不利，也可能使螺釘受到的力矩遠(yuǎn)大于許用值，螺釘?shù)难b卸也不方便。最好達(dá)到螺釘受力比較均勻，螺釘與夾具接觸面間摩擦力均勻。另外增加旋合長(zhǎng)度會(huì)使螺釘較柔軟，有利在螺釘受到不穩(wěn)定的外力時(shí)增大靜位移，靜位移增大能使螺釘更多地吸收振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量，受到的振動(dòng)力得到一定緩沖與減小，有利增大螺釘?shù)哪Σ亮?。在試?yàn)中把螺釘?shù)拈L(zhǎng)度增加8mm，經(jīng)試驗(yàn)證明這種改進(jìn)措施有效可行，避免松脫現(xiàn)象。除了更換螺釘，產(chǎn)品的螺紋足夠深，因此對(duì)夾具與產(chǎn)品都不需更改，方法簡(jiǎn)單，是一種合理的解決措施。

圖3光孔與螺紋孔校正前后

3結(jié)語

本文通過振動(dòng)試驗(yàn)中螺釘?shù)乃擅摤F(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)生松脫原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，借助增加螺釘長(zhǎng)度提高光孔與螺紋孔配合的同軸度時(shí)所產(chǎn)生的咬合力來增大螺釘螺旋副的摩擦力，同時(shí)也使螺釘與沉孔接觸面間摩擦力比較均勻，從而達(dá)到提高螺釘?shù)姆浪赡康?，使問題得到合理的解決。

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