螺釘機(jī)打螺釘時(shí)所需的壓力分析

摘要：主要分析自動(dòng)螺釘機(jī)打螺釘時(shí)為什么要有一定的壓力施加于螺釘，以及這個(gè)壓力是如何產(chǎn)生的，這個(gè)壓力是與Z軸及螺釘運(yùn)行速度相關(guān)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)螺釘機(jī)；螺釘浮高；滑牙；跳釘；彈簧；電批轉(zhuǎn)速；螺距

隨著人力成本的不斷提高以及普通體力勞動(dòng)者數(shù)量的減小，以替代人力重復(fù)性動(dòng)作為主的自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛，自動(dòng)打螺釘機(jī)械設(shè)備在產(chǎn)品裝配的應(yīng)用就是其中之一，就如同其它自動(dòng)化設(shè)備一樣存在著一些函待解決的問(wèn)題。

螺栓是由頭部和螺桿（帶有外螺紋的圓柱體）兩部分組成的一類緊固件，需與螺母配合使用，用于緊固連接兩個(gè)帶有通孔的零件。 這種連接形式稱螺栓連接。如果把螺母從螺栓上旋下，又可以使這兩個(gè)零件分開(kāi)，故螺栓連接是屬于可拆卸連接。錨栓是螺栓連接形式的一種，裝配后可拆卸的只有螺母部分，螺桿部分與混凝土基材通過(guò)某種形式固定在一起，不能分離。

在給產(chǎn)品打螺釘時(shí)，為了降低對(duì)產(chǎn)品性能等各項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生不良影響，研發(fā)人員都要求螺釘機(jī)對(duì)產(chǎn)品的壓力越小越好，但是要小到什么程度，這個(gè)一直還沒(méi)有定論，也給不出一個(gè)具體的數(shù)據(jù)。

1.在打螺釘時(shí)是否需要Z軸方向的壓力及所需壓力的大小與螺釘結(jié)構(gòu)型式及基材都有關(guān)系現(xiàn)在我們來(lái)分析一下：

1.1螺釘頭結(jié)構(gòu)影響最大，我們一般的螺釘頭形狀有“一”字的、“十”字的、梅花的、內(nèi)六角、外六角及其它結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)上可以看出“一”字與“十”字是在打螺釘時(shí)最容易與批頭脫開(kāi)，形成跳釘，為了能順利的把螺釘擰到位必須用比較大壓力才可以；

1.2是機(jī)牙螺釘還是自攻牙螺釘。同等條件下，自攻牙要有比較大的扭矩才可以擰入本體，所以要有比較大的壓力才可以保證不跳釘；

1.3與本體材料的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)也有關(guān)系，軟的材料更容易，板金的材料比實(shí)體材料更容易擰入，所需要的壓力當(dāng)然更?。?/p>

總之，對(duì)于“一”字與“十”字這種螺釘頭結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，如果螺釘擰入時(shí)所需的扭矩越大，那么它所需的壓力就越大，這是很顯然的。

那么自動(dòng)螺釘機(jī)擰螺釘時(shí)Z軸的壓力又是如何產(chǎn)生的，我們借助下圖紙來(lái)分析一下：

從圖中可以看出：在螺釘擰入本體時(shí)有兩個(gè)速度共同起作用，螺釘運(yùn)行速度及Z軸運(yùn)行速度。

Z軸的運(yùn)動(dòng)是通電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠或是同步皮帶而產(chǎn)生了的直線運(yùn)動(dòng)，所以Z軸的運(yùn)行速度（V）是可以控制的，是可以通過(guò)機(jī)器的一些參數(shù)來(lái)設(shè)定的，可以精確控制的。

螺釘在Z軸方向的運(yùn)動(dòng)速度是通過(guò)電批轉(zhuǎn)速（n）與螺釘?shù)穆菥啵╬）這兩個(gè)因素來(lái)決定的，即V0=n*p，螺釘?shù)穆菥嗍枪潭ú蛔兊模娕霓D(zhuǎn)速在打螺釘時(shí)是一個(gè)變量，所以螺釘在Z軸方向的運(yùn)動(dòng)速度是變化的。

①當(dāng)V>V0時(shí)，機(jī)器對(duì)彈簧產(chǎn)生壓縮，這時(shí)打螺釘?shù)膲毫κ怯蓮椈僧a(chǎn)生的，如果彈簧壓力越大，給螺釘在Z軸方向產(chǎn)生產(chǎn)壓力就大；

②當(dāng)V=V0時(shí)，打螺釘時(shí)彈簧不對(duì)螺釘產(chǎn)生壓力；

③當(dāng)V2.結(jié)論

2.1從上面的分析可以看出，自動(dòng)螺釘機(jī)如果選擇第一種模式來(lái)打螺釘，這時(shí)對(duì)螺釘?shù)膲毫κ怯蓮椈僧a(chǎn)生的，兩個(gè)速度差越大，壓力就越大，這是機(jī)器打螺釘?shù)耐ㄓ米鞣ǎ?/p>

2.2但是也有選擇第二種模式的，這個(gè)模式有難度，必須要求兩個(gè)運(yùn)行速度相匹配，從理論上講，這時(shí)彈簧有多大的壓力都與打螺釘?shù)膲毫o(wú)關(guān)，這個(gè)壓力是螺釘向上跳出的反作用力；

2.3所以說(shuō)要想控制自動(dòng)螺釘機(jī)打螺釘時(shí)對(duì)產(chǎn)品的壓力很小，僅僅通過(guò)測(cè)量控制Z軸彈簧的彈力是不夠的，彈簧的彈力可以在30N以下，但可以通過(guò)螺釘機(jī)程序設(shè)定，使螺釘機(jī)打螺釘時(shí)的下壓力很大。相同的原理，我們也可以在彈簧壓力比較大時(shí)，通過(guò)程序的配合使螺釘機(jī)的打釘時(shí)下壓力比較合理；

作者簡(jiǎn)介：何聯(lián)營(yíng)（1972.3.06-），男，陜西涇陽(yáng)人，機(jī)械設(shè)計(jì)，學(xué)士學(xué)位，華為技術(shù)，工程師。