顧尚安　奚鋒

摘要：螺栓連接是目前汽車底盤零件試驗(yàn)夾具與零件間最重要的連接方式，本文通過(guò)試驗(yàn)研究分析了試驗(yàn)夾具表面常用處理方式對(duì)螺栓扭矩在試驗(yàn)后扭矩?fù)p失的影響，以便在日后選擇更優(yōu)的表面處理方式，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響降到最低。研究表明常用的幾種表面處理對(duì)試驗(yàn)后螺栓扭矩的損失影響不是非常明顯，表面發(fā)黑處理與另外兩種處理方式相比扭矩的損失稍微小一些，但差距不大?；诒阌诒４娌灰咨P的考慮，在試驗(yàn)周期寬裕的條件下推薦選取表面發(fā)黑處理。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)夾具；表面處理；扭矩?fù)p失

汽車緊固件雖然在整個(gè)汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中只占小部分，但作為汽車的組成部分，起著至關(guān)重要的作用，特別是在汽車底盤中，連接著車身與底盤各相關(guān)部件。在汽車底盤部件的各種試驗(yàn)中，臺(tái)架試驗(yàn)占據(jù)了很大的比重，其中，試驗(yàn)夾具作為臺(tái)架的一個(gè)重要組成部分，與試驗(yàn)結(jié)果息息相關(guān)。緊固件、螺栓連接是試驗(yàn)夾具與試驗(yàn)樣件間最重要的連接方式，本文通過(guò)試驗(yàn)分析了試驗(yàn)夾具表面處理對(duì)螺栓扭矩在試驗(yàn)中損失的影響，研究夾具表面處理對(duì)扭矩?fù)p失的影響，以便在今后的試驗(yàn)中選擇更合適的表面處理方式，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響降至最低。

1.概述

1.1螺栓連接概論

螺栓連接，在汽車底盤件試驗(yàn)臺(tái)架搭建中必不可少，是試驗(yàn)樣件與試驗(yàn)工裝夾具的組合，通常為螺紋連接。

螺紋連接是一種廣泛使用的可拆卸的固定連接，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠、裝拆方便。根據(jù)螺紋在軸向平面圖的形狀，分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。根據(jù)螺旋線的繞行方向，分左旋螺紋和右旋螺紋，規(guī)定將螺紋直立時(shí)螺旋線向右上升為右旋螺紋，向左上升為左旋螺紋。汽車零件生產(chǎn)制造中一般采用右旋螺紋，只有特殊要求時(shí)，才采用左旋螺紋，譬如有些試驗(yàn)臺(tái)架中連桿兩頭分別使用右旋和左旋外螺紋魚眼球角來(lái)連接夾具及試驗(yàn)零件，本文中的試驗(yàn)用螺栓采用普通右旋螺栓。

1.2螺栓扭矩?fù)p失

對(duì)于任何螺栓連接，在連接件發(fā)生疲勞運(yùn)動(dòng)后都會(huì)產(chǎn)生一定程度的扭矩?fù)p失。這種扭矩?fù)p失與螺栓的連接狀態(tài)緊密相關(guān)。螺栓連接狀態(tài)有三種，分別為硬連接、軟連接和中性連接。

硬連接和中性連接一般不存在扭矩?fù)p失，軟連接的扭矩?fù)p失較為嚴(yán)重。但在實(shí)際使用過(guò)程中，任何螺栓連接件在一定的疲勞運(yùn)動(dòng)后都會(huì)產(chǎn)生扭矩?fù)p失，軟連接中尤為嚴(yán)重，無(wú)法完全避免，只能通過(guò)對(duì)各種影響因素的控制和優(yōu)化來(lái)改善損失程度，確保扭矩?fù)p失后的夾緊力不低于設(shè)計(jì)夾緊力的最低要求。

扭矩?fù)p失的幅度，在標(biāo)準(zhǔn)上沒(méi)有明確的規(guī)定，是一個(gè)比較復(fù)雜、難以確定的參數(shù)，與之關(guān)聯(lián)的因素較多；要根據(jù)產(chǎn)品的級(jí)別、緊固件硬度、表面處理狀況、產(chǎn)品材料、扭矩系數(shù)、安裝工藝狀況、安裝的緊固力矩選擇等多方面因素而定，同時(shí)要結(jié)合整車的車速、載重量，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。

從臺(tái)架試驗(yàn)工裝夾具的設(shè)計(jì)角度分析：（1）試驗(yàn)夾具表面粗糙度；表面粗糙度越小，在螺栓擰緊后扭矩?fù)p失越?。唬?）試驗(yàn)夾具材料硬度：提高材料硬度，材料表面相互之間嵌入越困難，扭矩?fù)p失也越小。

2.扭矩?fù)p失試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1試驗(yàn)工裝夾具材料及表面處理

本次試驗(yàn)工裝夾具材料45#。

汽車底盤零件臺(tái)架試驗(yàn)工裝夾具為了便于保存和美觀常用的表面處理方式為表面發(fā)黑或者上漆，而有時(shí)試驗(yàn)周期緊的時(shí)候?yàn)榱丝s短夾具加工時(shí)間或考慮到成本因素，也會(huì)對(duì)夾具不進(jìn)行表面處理。

2.2試驗(yàn)螺栓

本次使用的試驗(yàn)螺栓用分兩種：原裝實(shí)車螺栓及試驗(yàn)室常用螺栓

原裝實(shí)車螺栓：M12×10 10.9級(jí)六角螺栓及M12六角螺母。

試驗(yàn)室常用螺栓：M12×10 12.9級(jí)內(nèi)六角螺栓及M12六角螺母。

2.3試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)采用液壓伺服控制系統(tǒng)及自動(dòng)螺栓扭矩加載裝置。

2.4試驗(yàn)方案

通過(guò)液壓直線作動(dòng)器（Load cell+25kN，Stroke250mm）對(duì)臺(tái)架進(jìn)行多組相同載荷相同目標(biāo)循環(huán)相同頻率的疲勞試驗(yàn)。分別加工6套試驗(yàn)夾具，無(wú)表面處理2套、表面發(fā)黑處理2套、表面上漆處理2套。試驗(yàn)樣件，選擇某型號(hào)同一批次某型號(hào)后下控制臂6件。首先用實(shí)車螺栓裝配并記錄扭矩，用三種不同表面處理方式的夾具分別進(jìn)行三項(xiàng)試驗(yàn)，試驗(yàn)后實(shí)測(cè)螺栓扭矩；然后用試驗(yàn)室常用螺栓裝配并記錄扭矩，用三種不同表面處理方式的夾具分別進(jìn)行同一參數(shù)設(shè)置的試驗(yàn)，試驗(yàn)后實(shí)測(cè)螺栓扭矩。試驗(yàn)的裝配實(shí)測(cè)螺栓扭矩及試驗(yàn)后實(shí)測(cè)螺栓扭矩如圖1及表1統(tǒng)計(jì)。

2.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)結(jié)果：實(shí)車螺栓裝配試驗(yàn)后無(wú)表面處理、表面發(fā)黑及表面上漆的實(shí)測(cè)扭矩分別為73.2Nm、73.7Nm、73.6Nm，試驗(yàn)常用螺栓裝配后無(wú)表面處理，發(fā)黑及表面上漆的實(shí)測(cè)扭矩分別為71.4Nm、72.1Nm、71.7Nm，兩組數(shù)據(jù)都比較接近，差距不明顯，如表l數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)所示。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)夾具不同表面處理對(duì)螺栓扭矩在試驗(yàn)裝配及試驗(yàn)后實(shí)測(cè)的多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出本文所試驗(yàn)的三種表面處理方式對(duì)于試驗(yàn)后螺栓扭矩的損失影響不是非常明顯，表面發(fā)黑處理與另外兩種處理方式相比試驗(yàn)后扭矩?fù)p失稍微小一些，但差距不大?；诒阌诒４媲也灰咨P的考慮，在試驗(yàn)夾具加工周期寬裕的條件下推薦選取表面發(fā)黑處理。