[发明专利]螺纹紧固件设计方法及系统

说明书

本发明公开了一种螺纹紧固件设计方法及系统，该方法包括：对螺纹紧固件模型进行计算，通过CAE提取连接工位外载荷，并通过外载荷初步选择螺纹紧固件的型号；对选定型号的螺纹紧固件进行动态扭矩/夹紧力以及转角破坏性实验，测试螺纹紧固件的表面处理、零件尺寸、加工方法、装配关系状态与装车零件状态一致；根据实验数据，对测试曲线上屈服点扭矩和贴合扭矩进行分析，以获取安装扭矩或扭矩+转角工艺。本发明从受力载荷进行螺纹紧固件选型，再通过工装状态零件进行扭矩/夹紧力+转角测试，从而制定合理的安装扭矩，通过理论计算预判和实际零件测试正向设计，降低了松脱风险。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种螺纹紧固件设计方法及系统。

背景技术

螺纹紧固件连接是汽车零件连接最最广泛的连接工艺，一台整车的装配中约有3000左右个螺栓螺母，其中约有200左右个CC、SC关键重要特性螺纹连接安装点。因此，合理的螺纹紧固件设计至关重要。

目前螺纹紧固件设计主要通过参考竞品车型或原有车型进行对标，进行零件/系统台架测试，再进行路试耐久验证，反复验证、调整确定最终安装扭矩。这样容易出现螺纹紧固件过设计或者欠设计的问题，增加松脱风险系数。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种螺纹紧固件设计方法，以解决现有技术松脱风险高的问题。

一种螺纹紧固件设计方法，包括：

对螺纹紧固件模型进行计算，通过CAE提取连接工位外载荷，并通过外载荷初步选择螺纹紧固件的型号；

对选定型号的螺纹紧固件进行动态扭矩/夹紧力以及转角破坏性实验，测试螺纹紧固件的表面处理、零件尺寸、加工方法、装配关系状态与装车零件状态一致；

根据实验数据，对测试曲线上屈服点扭矩和贴合扭矩进行分析，以获取安装扭矩或扭矩+转角工艺。

根据本发明提供的螺纹紧固件设计方法，从受力载荷进行螺纹紧固件选型，再通过工装状态零件进行扭矩/夹紧力+转角测试，从而制定合理的安装扭矩，通过理论计算预判和实际零件测试正向设计，降低了松脱风险，本发明对测试曲线上屈服点扭矩和贴合扭矩进行分析，获取安装扭矩或扭矩+转角工艺，避免了转角过程中摩擦系数对扭矩的影响，降低最终目标夹紧力的离散程度。此外，本发明还具有操作简单、设计效率高、实用性强的优点。

另外，根据本发明上述的螺纹紧固件设计方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，对螺纹紧固件模型进行计算，通过CAE提取连接工位外载荷，并通过外载荷初步选择螺纹紧固件的型号的步骤具体包括：

对CAE提取的连接工位外载荷进行螺纹连接理论计算，以连接件尺寸参数、材料性能参数、摩擦系数为输入值，计算螺栓最大装配预加载荷，并校准工作应力、表面压力、最小联接长度，最后确定拧紧力矩。

进一步地，以连接件尺寸参数、材料性能参数、摩擦系数为输入值，计算螺栓最大装配预加载荷的步骤具体包括：

以连接件尺寸参数、材料性能参数、摩擦系数为输入值，依据VDI2230和螺纹紧固件连接工程计算螺栓最大装配预加载荷。

进一步地，对选定型号的螺纹紧固件进行动态扭矩/夹紧力以及转角破坏性实验的步骤具体包括：

使用ATLAS DC电动工具对螺纹紧固件拧紧，电动工具软件中设置对应极限扭矩上限、转角速度、拧紧策略，ATLAS DC电动工具上使用MCI超声传感器进行数据采集工作，测试过程中直至螺栓或连接件失效终止。

进一步地，根据实验数据，对测试曲线上屈服点扭矩和贴合扭矩进行分析，以获取安装扭矩或扭矩+转角工艺的步骤具体包括：