螺栓連接作為機械設計中應用廣泛的可拆卸連接方式,其工藝合理性與可靠性直接關系到設備整體結構的穩定性,尤其在振動、沖擊等復雜工況下,工藝優化是避免連接松動、失效的關鍵。螺栓連接工藝主要包含螺栓選型、預緊力控制、防松措施三個核心環節,螺栓選型需根據連接部位的載荷類型(拉載荷、剪載荷或復合載荷)選擇對應結構的螺栓,如受剪為主的部位選用鉸制孔用螺栓,受拉為主則選用普通六角頭螺栓,同時需根據強度要求確定螺栓的性能等級,如汽車發動機缸體連接常選用 級高強度螺栓。
預緊力控制是工藝優化的核心,預緊力不足易導致連接間隙產生,預緊力過大則可能造成螺栓斷裂或被連接件變形,常用的控制方法包括扭矩法、轉角法與軸力控制法,其中扭矩法操作簡便但精度較低,適用于普通機械連接;轉角法通過控制螺栓擰緊角度間接控制預緊力,精度高于扭矩法,廣泛應用于汽車底盤、工程機械等關鍵部位;軸力控制法則直接測量螺栓軸力,精度高,常用于航空航天等高精度連接場景。防松措施是可靠性保障的關鍵,針對振動工況,可采用彈簧墊圈、雙螺母防松,或選用帶有防松涂層的螺栓;針對高溫工況,需選用耐高溫的金屬鎖緊螺母,避免防松結構因高溫失效。此外,螺栓連接部位的表面處理也需匹配工況,如潮濕環境下采用熱鍍鋅或達克羅涂層,防止螺栓銹蝕影響連接可靠性。
機械設計中螺栓連接工藝的優化與可靠性保障