螺栓连接作为机械设计中应用广泛的可拆卸连接方式,其工艺合理性与可靠性直接关系到设备整体结构的稳定性,尤其在振动、冲击等复杂工况下,工艺优化是避免连接松动、失效的关键。螺栓连接工艺主要包含螺栓选型、预紧力控制、防松措施三个核心环节,螺栓选型需根据连接部位的载荷类型(拉载荷、剪载荷或复合载荷)选择对应结构的螺栓,如受剪为主的部位选用铰制孔用螺栓,受拉为主则选用普通六角头螺栓,同时需根据强度要求确定螺栓的性能等级,如汽车发动机缸体连接常选用 级高强度螺栓。
预紧力控制是工艺优化的核心,预紧力不足易导致连接间隙产生,预紧力过大则可能造成螺栓断裂或被连接件变形,常用的控制方法包括扭矩法、转角法与轴力控制法,其中扭矩法操作简便但精度较低,适用于普通机械连接;转角法通过控制螺栓拧紧角度间接控制预紧力,精度高于扭矩法,广泛应用于汽车底盘、工程机械等关键部位;轴力控制法则直接测量螺栓轴力,精度高,常用于航空航天等高精度连接场景。防松措施是可靠性保障的关键,针对振动工况,可采用弹簧垫圈、双螺母防松,或选用带有防松涂层的螺栓;针对高温工况,需选用耐高温的金属锁紧螺母,避免防松结构因高温失效。此外,螺栓连接部位的表面处理也需匹配工况,如潮湿环境下采用热镀锌或达克罗涂层,防止螺栓锈蚀影响连接可靠性。
机械设计中螺栓连接工艺的优化与可靠性保障