螺钉机打螺钉时所需的压力分析

摘要：主要分析自动螺钉机打螺钉时为什么要有一定的压力施加于螺钉，以及这个压力是如何产生的，这个压力是与Z轴及螺钉运行速度相关。

关键词：自动螺钉机；螺钉浮高；滑牙；跳钉；弹簧；电批转速；螺距

随着人力成本的不断提高以及普通体力劳动者数量的减小，以替代人力重复性动作为主的自动化设备应用越来越广泛，自动打螺钉机械设备在产品装配的应用就是其中之一，就如同其它自动化设备一样存在着一些函待解决的问题。

螺栓是由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合使用，用于紧固连接两个带有通孔的零件。 这种连接形式称螺栓连接。如果把螺母从螺栓上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。锚栓是螺栓连接形式的一种，装配后可拆卸的只有螺母部分，螺杆部分与混凝土基材通过某种形式固定在一起，不能分离。

在给产品打螺钉时，为了降低对产品性能等各项指标产生不良影响，研发人员都要求螺钉机对产品的压力越小越好，但是要小到什么程度，这个一直还没有定论，也给不出一个具体的数据。

1.在打螺钉时是否需要Z轴方向的压力及所需压力的大小与螺钉结构型式及基材都有关系现在我们来分析一下：

1.1螺钉头结构影响最大，我们一般的螺钉头形状有“一”字的、“十”字的、梅花的、内六角、外六角及其它结构，从结构上可以看出“一”字与“十”字是在打螺钉时最容易与批头脱开，形成跳钉，为了能顺利的把螺钉拧到位必须用比较大压力才可以；

1.2是机牙螺钉还是自攻牙螺钉。同等条件下，自攻牙要有比较大的扭矩才可以拧入本体，所以要有比较大的压力才可以保证不跳钉；

1.3与本体材料的材质及结构也有关系，软的材料更容易，板金的材料比实体材料更容易拧入，所需要的压力当然更小；

总之，对于“一”字与“十”字这种螺钉头结构来说，如果螺钉拧入时所需的扭矩越大，那么它所需的压力就越大，这是很显然的。

那么自动螺钉机拧螺钉时Z轴的压力又是如何产生的，我们借助下图纸来分析一下：

从图中可以看出：在螺钉拧入本体时有两个速度共同起作用，螺钉运行速度及Z轴运行速度。

Z轴的运动是通电机旋转带动丝杠或是同步皮带而产生了的直线运动，所以Z轴的运行速度（V）是可以控制的，是可以通过机器的一些参数來设定的，可以精确控制的。

螺钉在Z轴方向的运动速度是通过电批转速（n）与螺钉的螺距（p）这两个因素来决定的，即V0=n*p，螺钉的螺距是固定不变的，但电批的转速在打螺钉时是一个变量，所以螺钉在Z轴方向的运动速度是变化的。

①当V>V0时，机器对弹簧产生压缩，这时打螺钉的压力是由弹簧产生的，如果弹簧压力越大，给螺钉在Z轴方向产生产压力就大；

②当V=V0时，打螺钉时弹簧不对螺钉产生压力；

③当V2.结论

2.1从上面的分析可以看出，自动螺钉机如果选择第一种模式来打螺钉，这时对螺钉的压力是由弹簧产生的，两个速度差越大，压力就越大，这是机器打螺钉的通用作法；

2.2但是也有选择第二种模式的，这个模式有难度，必须要求两个运行速度相匹配，从理论上讲，这时弹簧有多大的压力都与打螺钉的压力无关，这个压力是螺钉向上跳出的反作用力；

2.3所以说要想控制自动螺钉机打螺钉时对产品的压力很小，仅仅通过测量控制Z轴弹簧的弹力是不够的，弹簧的弹力可以在30N以下，但可以通过螺钉机程序设定，使螺钉机打螺钉时的下压力很大。相同的原理，我们也可以在弹簧压力比较大时，通过程序的配合使螺钉机的打钉时下压力比较合理；

作者简介：何联营（1972.3.06-），男，陕西泾阳人，机械设计，学士学位，华为技术，工程师。