汽车紧固夹紧力连接与浮动连接方式

一、汽车紧固夹紧力连接方式

汽车紧固连接中,最常见的方式是通过紧固件提供夹紧力,将两个或多个零件连接在一起。常用的包括螺栓-螺母连接、自攻钉-螺母连接、铆钉连接等。通过紧固形成的零件间的压紧力以及零件间固有的摩擦系数特性,会产生阻止被连接件发生相对滑移的摩擦力。夹紧力连接的优势是可以避免被连接件间的相对移动,从而避免由此带来的噪声、零件间的磨损以及功能失效等。

1、螺栓-螺母连接

螺栓-螺母连接是通过施加扭矩使螺母相对于螺栓发生转动,利用螺纹升角的影响对被连接件进行压缩,同时螺栓自身伸长产生预紧力(如图1所示)。该预紧力会使被连接件间形成夹紧力,该夹紧力乘以零件间的摩擦系数,同时考虑连接的螺栓数以及面数,就能得到零件抗滑移的能力。这种连接方式应用比较广泛,尤其是高载荷连接点。通过严格的产品质量控制,包括强度、螺纹尺寸公差以及摩擦系数控制,同时结合较先进的拧紧方式和监控,会产生比较可靠的夹紧力和稳定的紧固性能。

图1 连接点受力示意图

2、自攻钉-螺母连接

对于工作载荷较小的连接点或一般连接点, 出于对成本或装配效率的考虑,也会采用自攻钉配合螺母的连接,常见的如塑料螺母(图2)或簧片螺母(图3)。

图2 塑料螺母示意图

图3 簧片螺母示意图

自攻钉常用的直径一般是4mm~ 5mm左右,牙的间距相对于米制螺栓要大。根据自攻钉的牙型角不同,可以分为两类,该分类方式的主要目的是区分对手件是金属的还是塑料的。

如图4所示,一类牙型角为60°,较为常见,对手件为金属件。另一类牙型角为约30°,牙高相对于前一类较高些。目前有多种不同牙型的自攻钉专利产品,牙型角和牙型特性会有区别,一般应用于塑料螺母或塑料BOSS柱的连接。

图4 自攻钉示意图

自攻钉的连接,设定的扭矩往往不是很大,但是至少也能产生几百牛的夹紧力,这对于一般连接点来说是足够的。自攻钉的连接点并不追求过高的夹紧力,由于牙距大,螺纹升角大,所以失效形式往往是滑牙。

对于自攻钉的扭矩设定,总的原则是能够拧到底且不发生滑牙,不追求很大的夹紧力,因此,设定的扭矩范围较大。实际生产过程中可以根据情况予以调整,避免发生拧不进去或滑牙的问题。

3、铆钉连接

传统的铆钉连接,如抽芯铆钉,如图5所示。在拉其芯轴,使尾部涨开的同时,对被夹紧的零件产生-定的压应力,直至中间的芯轴断裂。铆钉在使用时,被连接件的开孔要求在一定范围内, 铆接时,铆钉壁也会有一定的膨胀,所以其也会像一个定位销一样,防止被紧固的连接发生相应的移动。由于抽芯铆钉在总装时效率较低,所以一般应用较少,有时可以作为车身点焊的返修使用。

图5 抽芯铆钉示意图

二、汽车紧固件浮动连接方式

1、推钉连接

推钉(图6)是一种常用的浮动连接,成本低廉,安装方便,只需在被连接件上开孔,人工推入即可,无需对手螺母/螺栓,无需安装工具。推钉往往起到辅助定位、初步安装的作用,并具有防止被连接件脱落的功能,其他常用的此类紧固件还有树钉、门板钉等。

图6 锥钉示意图

2、Dog House连接

对于受力较大的紧固点,同时又要求被连接件之间允许一定的滑移量,则DogHouse与T型螺母(图7)或T型螺栓是常用的连接方式。

来源：中华标准件