自鎖螺母研制過程中常見問題及對策研究

　　【摘要】HB類自鎖螺母因為具有很好的自我鎖緊性能，而倍受可靠度要求較高的航空、航天等領(lǐng)域青睞。因此，這類螺紋緊固件的研制也是廣大科技人員十分關(guān)注的課題，筆者也是此行列中的一員，在研制過程中，總結(jié)了一些常見問題并對其產(chǎn)生的機理進行研究后，提出了一些獨特的見解和主張供廣家參考。

　　【關(guān)鍵詞】自鎖螺母研制問題對策

　　1背景概述

　　承接沈飛集團等公司的HB類自鎖螺母研制后，公司積極組織技術(shù)人員進行設(shè)計攻關(guān)、技術(shù)研究以及試制驗證，到目前為止公司已為國內(nèi)航空、航天等的許多企事業(yè)單位成功研制了20多種近2000批產(chǎn)品，產(chǎn)品交付合格率達到了99%以上，贏得了顧客的高度贊揚。

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　　2研制過程中出現(xiàn)的問題及解決措施

　　2.1收口尺寸一致性差，導(dǎo)致產(chǎn)品的鎖緊性能出現(xiàn)較大的波動

　　2.1.1問題描述

　　在進行鎖緊性能試驗時，經(jīng)常會出現(xiàn)產(chǎn)品的常溫鎖緊性能試驗數(shù)據(jù)不合格現(xiàn)象，在對其收口尺寸進行檢測時，發(fā)現(xiàn)收口段的尺寸離散度過大。經(jīng)分析，產(chǎn)生收口尺寸出現(xiàn)較大波動的原因主要是收口設(shè)備的精度差，調(diào)節(jié)尺寸困難所致;工裝導(dǎo)向及重合精度差。我們在試制時，收口設(shè)備選用的是1噸沖床，設(shè)備本身的重復(fù)定位精度差約為0.1mm，因而不能滿足收口尺寸控制在0.05mm以內(nèi)的要求。

　　同時，因其調(diào)節(jié)裝置采用的螺母及螺桿的型式，對于需微調(diào)收口尺寸時，要調(diào)節(jié)機床的閉合高度，此時就顯得尤其困難。試制前期設(shè)計的收口模，為滿足1噸沖床行程的要求，采用上下收口塊用銷釘導(dǎo)向，回位彈簧內(nèi)置于收口塊內(nèi)的型式。該結(jié)構(gòu)雖然比較緊湊，但缺點在收口中也顯現(xiàn)出來了。因?qū)�向孔在收口塊上，受硬度較高的影響，使得加工比困難，內(nèi)孔的粗糙度無法保證，因此導(dǎo)向精度差，從而導(dǎo)致收口型腔的重合度差，收口時的產(chǎn)品形狀及尺寸變化大。

　　2.1.2解決措施

　　根據(jù)滾絲機重復(fù)定位精度高，加工尺寸易于調(diào)整控制的特點，將滾絲機進行改制;設(shè)計滾絲機上專用的收口工裝，該工裝采用導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(dǎo)向。收口塊固定用的上下模座采用熱處理后將兩平面磨光后，在加工中心上加工收口塊的安裝位置及導(dǎo)柱孔及導(dǎo)套孔的安裝位置，從而保證了收口塊的導(dǎo)向精度。

　　2.2收口后的尺寸測量可靠性差

　　2.2.1問題描述

　　因自鎖螺母收口后，其形狀變?yōu)闄E圓形，且形成一定的錐度，因此采用常規(guī)的測量方法即用游標(biāo)卡尺或外徑千分尺進行收口尺寸的檢測時，缺點是因每人的手勢及力度不同，測量位置不統(tǒng)一等這些人為因素，使收口尺寸的測量值差異大。

　　2.2.2解決措施

　　為最大限度的消除人為因素對測量值的影響，結(jié)合杠桿千分尺寸測量尺寸時，其活動測頭通過彈簧力的作用，與零件接觸而讀數(shù)，不受測量人的手勢和力度的影響這一原理。對杠桿千分尺寸進行改進，在活動測頭上增加定位套，定位套的定位尺寸，根據(jù)收口深度的不同而設(shè)計不同的尺寸。每次測量時，都先對千分尺寸進行校準(zhǔn)后，再將定位套裝入杠桿千分尺的測頭，把零件放置在定位套上，左右轉(zhuǎn)動零件，觀察千分表上的指針穩(wěn)定后，就能根據(jù)指針對應(yīng)的數(shù)值讀出收口尺寸的測量值。用改進后的杠桿千分尺測量，使得收口尺寸的測量可靠性差的問題得到了有效解決。

　　2.3收口工裝的加工精度無法保證，從而影響收口的形狀和尺寸

　　2.3.1問題描述

　　在加工過程中，出現(xiàn)由于內(nèi)錐面的加工角度有誤差，同時，在加工收口凸模時，由于凸模錐面的形狀加工比較困難，采用線切割先切割出錐面，然后采用鉗工磨制其配合面，這樣做的形狀精度差，導(dǎo)致與錐面配合后產(chǎn)生的分力在三個方向上不一致，在產(chǎn)品上產(chǎn)生的變形就不一致，出現(xiàn)深淺不一，在鎖緊性能試驗中體現(xiàn)出鎖緊力矩比較分散且波動較大的現(xiàn)象。由于各個型號都采用同一個內(nèi)錐套，相鄰兩個型號之間的收口主要靠機床的行程來保證，因此，收口尺寸不便于調(diào)整。

　　2.3.2解決的措施

　　經(jīng)過以上對現(xiàn)象進行分析，結(jié)合平時在數(shù)控車床上采取液壓三爪卡的夾緊工作的原理，對原工裝進行了重新設(shè)計，采取對液壓卡盤進行改進，在三爪上安裝收口凸模，在卡盤底部增加推桿，并將推桿連接在推力板組件上，改進后的收口工裝。改進后的收口工裝工作原理與原結(jié)構(gòu)原理相同，只是由于卡盤現(xiàn)已屬于標(biāo)準(zhǔn)機床附件，已進行了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，其加工尺寸及形狀精度都非常高，三個方向上的凸模在徑向上的移動量相同，即解決了收口不穩(wěn)定的問題。經(jīng)過收口試驗，鎖緊性能數(shù)據(jù)比較集中，能滿足產(chǎn)品收口要求。

　　2.4擰斷力矩及預(yù)緊力不合格

　　2.4.1問題描述

　　斷頸槽部位的加工精度，直接對擰斷力矩產(chǎn)生重大影響，在加工時，由于沒有對該尺寸公差進行加嚴(yán)控制，致使該部位的控制尺寸一致性差，從而導(dǎo)致試驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的波動。

　　2.4.2解決的措施為

　　對該部位的尺寸加嚴(yán)控制，具體為斷頸槽的尺寸公差控制為0.04，而內(nèi)孔尺寸公差控制為0.03，同軸度公差為0.03;為達到上述控制要求，采取的措施有：采用高精度數(shù)控車床，以首道工序精加工的安裝部位外圓及端面為裝夾和定位基準(zhǔn)，加工斷頸槽及鏜內(nèi)孔;為了保證內(nèi)孔尺寸及深度，制作了光滑塞規(guī)控制內(nèi)孔的尺寸及孔加工的深度尺寸;采用在高精度光學(xué)投影儀上檢測首件外圓尺寸，并且每20件加工后，操作者還必須對槽尺寸進行自檢;因每批材料的熱處理硬度會有所不同，如都按相同的尺寸加工，則會出現(xiàn)預(yù)緊力有時會超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，因此，在工藝文件中對該尺寸增加了每批調(diào)試的要求，在生產(chǎn)中，首件加工時，斷頸槽的加工尺寸，必須送試驗室試驗后確定，且尺寸公差不大于0.04;為同時滿足擰斷力矩及預(yù)緊力都達到要求，把試驗中的擰斷力矩規(guī)定控制在中下差，以此來確證加工尺寸。

　　2.5十六醇潤滑狀態(tài)對產(chǎn)品性能影響

　　2.5.1問題描述

　　如果產(chǎn)品長時間暴露在空氣中，十六醇會出現(xiàn)揮發(fā)，導(dǎo)致表面的潤滑狀態(tài)發(fā)生變化。因此，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)合格產(chǎn)品往往存放一段時間后，復(fù)驗預(yù)緊力矩，出現(xiàn)預(yù)緊力矩不合格，偏小;不同規(guī)格的產(chǎn)品采用相同濃度配比的十六醇進行浸涂潤滑，出現(xiàn)預(yù)緊力矩不合格。不同規(guī)格的螺紋，由于其螺紋幾何尺寸有所不同，在內(nèi)螺紋型面所容納的十六醇混合物固化后應(yīng)有所不同，如采用相同的參數(shù)，則會形成如調(diào)試為大規(guī)格性能合格，則小規(guī)格的就會出現(xiàn)超大，相反則會出現(xiàn)大規(guī)格的達不到要求。

　　2.5.2解決措施

　　對產(chǎn)品的存放狀態(tài)了作具體的要求：規(guī)定產(chǎn)品在涂復(fù)后24小時內(nèi)完成復(fù)驗;購置真空包裝機，產(chǎn)品包裝后抽真空塑封入庫;對于不同規(guī)格的高鎖螺母，進行十六醇參數(shù)調(diào)試，摸索出對應(yīng)的范圍，確保產(chǎn)品最終的性能達到要求。結(jié)束語研制小組的共同努力下，自鎖螺母研制工作取得了很好成績。產(chǎn)品在加工中暴露出的所有問題均均得到解決;設(shè)計圖樣、作業(yè)指導(dǎo)書及工藝文件資料均齊備;工模具完善，且經(jīng)研制驗證;現(xiàn)行工藝文件可有效指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn);原材料采購與驗收、工裝模具的管理、生產(chǎn)過程控制等均符合質(zhì)量管理體系的要求，能保證產(chǎn)品的批生產(chǎn)質(zhì)量。

　　參考文獻

　　【1】《工程材料實用手冊》編輯委員會.工程材料實用手冊.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社2002.8

　　【2】《機械加工工藝手冊》(第一版)【M】李洪.：北京出版社，1990.

　　【3】《機械工程材料》【M】何世禹.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995.

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