緊韌體fastener學習總結

汽車上常見的連線方式除了點焊（四五千個焊點），就要數緊韌體連線了（至少一千多個連線點）。

這裡要講threaded fastener，也就是帶螺紋的緊韌體，汽車上常用的有螺柱stud，凸焊螺栓projected bolt，螺釘screw，螺母nut。

1.設計要求

待續

2.complexity複雜性

同一個工位上使用的緊韌體的種類越多，裝錯的機率就越高；同一臺車上使用的緊韌體的種類和數量越多，成本就越高，出錯的機率就越高；同一平臺上使用的緊韌體的種類和數量越多，成本就越高，出錯的機率就越高。

所以最佳的設計就是隻使用同一規格的緊韌體。製造部門所需要做的是說服和監督產品設計使緊韌體簡單化，通用化，單一化。

從企業的層面上來講，需要建立緊韌體標準庫，用來約束產品設計。

從產品設計來講，要有KISS（keep it simple，stupid）的意識。

從製造部門來講，先推動設計防錯，再考慮工藝防錯。

3.防錯error proof

跟緊韌體相關的主要失效模式有：

（1）裝配錯誤，也就是實際裝配不符合產品設計圖紙。

（2）扭矩錯誤，也就是夾緊力不符合產品設計要求。

（3）漏裝

針對這些錯誤，可以採取的行動有兩類，一類是預防性的preventative control，一類是監控性的detective control。

這裡只講bolt，簡單來說，bolt分三段，頭部head，墊片washer，還有杆部shank。

製造部門在分析同一工位所有的螺栓（包括同一車型使用的，和混線車型使用的）時，

第一：要看shank的直徑是不是一樣，這個決定了“A用到B位置”的錯誤。

第二：再看頭部size是否一樣，這決定了套筒socket防錯的可能性

最後：看torque的設計規範specification是否一樣，這決定了槍（氣扳槍impact tool，氣動彎角air tool，和電槍DC tool）的選型和防錯的可行性。

4.扭矩torque和加緊力clamping force/preload

緊韌體接頭joint承載（external load）有三種：

（1）沿bolt軸向的拉應力（tension stress），取決於bolt本身的級別，是8。8，還是10。9，還是其它。

（2）垂直bolt軸向的剪應力（shear stress），取決於bolt本身的級別，還有接頭上的摩擦力friction。儘量不要讓剪應力直接作用在bolt上，要用接頭裡的摩擦力來抵抗，這就要求合適的過孔尺寸，和足夠大的加緊力。

（3）和二者的組合combination。

由於clamping force/preload對接頭的強度影響很大，同時又難以直接監測，所以改用torque作為設計要求和工藝監控物件。

50-40-10原則：

90%的輸入扭矩用來克服摩擦力，僅有10%的輸入扭矩轉換為接頭所需的加緊力。

影響加緊力的因素：

1。板件的平整度

2。板件的裝配

3。板件表面的油汙，飛濺等

4。緊韌體本身的塗層

5。washer大小

6。過孔大小

扭矩可以分兩種：

1。動態扭矩dynamic torque：這個是在產品規範裡寫明的設計要求，比方此M8螺栓的設計扭矩是35＋/-5。3 NM（variance一般是mean值的15%），其測量方法是在打緊tightening的過程中透過transducer轉換器來實時顯示數值。顧名思義，“動態”就是要動才能測嘛。

2。殘餘扭矩residual torque：這個是工藝監控的指標。顧名思義，動態扭矩只有一部分會保留在接頭裡，這部分留下的扭矩就叫殘餘扭矩。殘餘扭矩是靜態扭矩，意思是打緊後，拿個數顯扭矩扳手順著打緊方向擰到螺栓剛剛動一下時候的顯示的扭矩數值。

殘餘扭矩和動態扭矩之間沒有明確的數學上的對應轉換公式，因此需要在實車裝配時取樣做實驗來確定殘餘扭矩的mean值和上下限limit，但殘餘扭矩上下限不能超過動態扭矩的上下限。

5.扭矩檢測與控制

待續