帶AG螺紋的鋼制螺套擰入鋁合金殼體內(nèi)螺紋是航空燃油附件常用的一種過(guò)盈螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，可以可靠地起到聯(lián)接固定甚至密封的作用，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件緊固件的聯(lián)接。在安裝時(shí)使用螺紋扳手，當(dāng)螺套安裝到位后，則退出螺紋扳手。針對(duì)螺套安裝到位后退出工裝扳手時(shí)將螺套一并帶出的故障進(jìn)行研究，最終確定了主要原因，制定了措施，解決了脫出故障。1.工作機(jī)理及故障現(xiàn)象AG螺紋是鋼制外螺紋零件擰入鋁合金機(jī)體時(shí)推薦選用的一種過(guò)盈螺紋，在自由狀態(tài)下外螺紋比內(nèi)螺紋中徑大，內(nèi)、外螺紋進(jìn)行裝配的過(guò)程中兩者尺寸變得相等，并通過(guò)螺紋材料的彈性壓縮和塑性變形，對(duì)外在施加的松動(dòng)扭矩產(chǎn)生很大阻力，可靠地防止螺紋松動(dòng)。裝配前，先使用塞規(guī)對(duì)殼體內(nèi)螺紋進(jìn)行分組，再選用同組別的螺套進(jìn)行配對(duì)，以控制合理的過(guò)盈量，裝配如圖1所示。使用工裝扳手1先擰入螺套2的內(nèi)螺紋，然后將螺套2的外螺紋擰入殼體4的內(nèi)螺紋，安裝到位后，擰出工裝扳手1。殼體內(nèi)螺紋、螺套內(nèi)外螺紋和工裝扳手螺紋的相關(guān)尺寸見表1。圖1

裝配示意1—工裝扳手

2—螺套

3—墊片

4—?dú)んw表1

螺紋相關(guān)尺寸工件名稱螺紋規(guī)格中徑尺寸/mm過(guò)盈及間隙量/mm殼體內(nèi)螺紋AG16×1.5-2H5C-S15.026

0+0.075過(guò)盈量I.0.001～0.056II.0～0.049III.0.004～0.047分組塞規(guī)AG16×1.5I.15.051～15.057II.15.076～15.082螺套外螺紋AG16×1.5-3m6c-SI.15.058～15.082II.15.082～15.106III.15.106～15.129螺套內(nèi)螺紋M10-5H6h9.026

0+0.14間隙量0.016～0.204工裝扳手外螺紋M109.01

0+0.05從表1可看出，螺套內(nèi)螺紋與工裝扳手外螺紋是間隙配合，螺套外螺紋與殼體內(nèi)螺紋是過(guò)盈配合，按照過(guò)盈螺紋的機(jī)理，裝配完成后應(yīng)能順利退出工裝扳手，但現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了在退出工裝扳手時(shí)將螺套帶出的現(xiàn)象，此現(xiàn)象與過(guò)盈螺紋的工作機(jī)理相悖。2.故障再現(xiàn)試驗(yàn)為準(zhǔn)確定位故障原因，分別選取了6套殼體及螺套，進(jìn)行了故障再現(xiàn)的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。表2

故障再現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)殼體孔組別判斷螺套中徑（Ⅰ：15.058～15.082）/mm試驗(yàn)結(jié)果1Ⅰ組15.065合格2Ⅰ組15.082脫出3Ⅰ組15.074脫出4Ⅰ組15.080脫出5Ⅰ組15.060合格6Ⅰ組15.068合格從試驗(yàn)結(jié)果可看出，螺套的中徑偏下限時(shí)，即配合過(guò)盈量偏小時(shí)，裝配后不會(huì)脫出；螺套的中徑偏上限時(shí)，即配合過(guò)盈量偏大時(shí)，裝配后會(huì)脫出。根據(jù)過(guò)盈螺紋的工作機(jī)理，過(guò)盈量越大，內(nèi)外螺紋牙型的壓緊力及摩擦力越大，安裝可靠性就越好，試驗(yàn)結(jié)果與過(guò)盈螺紋的工作機(jī)理剛好相反。3.原因分析針對(duì)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)螺套的擰入過(guò)程進(jìn)行受力分析，如圖2所示。圖2

螺套擰入受力分析示意螺套擰入過(guò)程中共產(chǎn)生3個(gè)力：①螺套的內(nèi)螺紋與工裝扳手外螺紋的摩擦力F1。此處螺紋為間隙配合，摩擦力較小，在分析過(guò)程中可忽略。②工裝扳手與螺套端面的摩擦力F2。因要確保螺套端面與殼體之間的墊片在擰入壓緊力的作用下產(chǎn)生塑性變形，所以此處壓緊力較大，工裝扳手與螺套端面的摩擦力F2較大，且工裝扳手的硬度為40HRC，螺套的硬度為38HRC，二者硬度比較接近，容易抱緊咬合。③螺套外螺紋與殼體內(nèi)螺紋的摩擦力F3，此處為AG過(guò)盈螺紋，裝配后會(huì)發(fā)生彈性壓縮和塑性變形，摩擦力較大。

當(dāng)工裝扳手與螺套端面的摩擦力F2小于螺套外螺紋與殼體內(nèi)螺紋的摩擦力F3時(shí)，在完成裝配旋出工裝扳手時(shí)，工裝扳手與螺套端面的摩擦力F2的反作用力不會(huì)完全抵消AG過(guò)盈螺紋之間的摩擦力F3，就不會(huì)帶出螺套。綜上，工裝扳手與螺套端面摩擦力對(duì)螺套脫出影響最大。當(dāng)螺套AG螺紋的中徑值偏上限時(shí)，因其過(guò)盈量偏大，導(dǎo)致擰入AG螺紋時(shí)工裝扳手向下施加的壓緊力增大，最終增大了端面的摩擦力，在旋出工裝扳手的瞬間需要較大的反作用力，完全抵消了AG過(guò)盈螺紋之間的摩擦力，就容易帶出螺套。此分析與故障再現(xiàn)中中徑偏上限的螺套易脫出的現(xiàn)象吻合。4.改進(jìn)措施為減小工裝扳手與螺套端面摩擦力，采取了兩種改進(jìn)措施。1）在現(xiàn)有工裝扳手與螺套之間增加高硬度墊片，加大與螺套硬度的差值梯度，以達(dá)到減小工裝扳手與螺套端面的摩擦力，降低抱緊咬合程度的目的。裝配時(shí)，在扳手端面與螺套端面分別增加1～2個(gè)高硬度墊片，進(jìn)行安裝試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。通過(guò)增加1～2個(gè)墊片，有效降低了螺套處于上限時(shí)的脫出概率，但仍存在脫出故障。表3

增加1個(gè)墊片的試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)殼體內(nèi)螺紋孔組別螺套中徑尺寸（Ⅰ：15.058～15.082）/mm試驗(yàn)結(jié)果1Ⅰ組15.074合格2Ⅰ組15.079合格3Ⅰ組15.071合格4Ⅰ組15.081脫出5Ⅰ組15.080脫出6Ⅰ組15.078合格表4

增加2個(gè)墊片的試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)殼體內(nèi)螺紋孔組別螺套中徑尺寸（Ⅰ：15.058～15.082）/mm試驗(yàn)結(jié)果1Ⅰ組15.063合格2Ⅰ組15.078合格3Ⅰ組15.081脫出4Ⅰ組15.066～15.071合格5Ⅰ組15.068～15.071合格2）改進(jìn)工裝結(jié)構(gòu)，消除工裝與螺套端面的摩擦力。改進(jìn)后的工裝如圖3所示。圖3

改進(jìn)后的工裝在安裝螺套到位后，旋出螺釘，就消除了墊板與螺套端面的摩擦力，只需克服聯(lián)接頭與螺套內(nèi)螺紋表面極小的摩擦力，就可以順利旋出工裝。使用改進(jìn)后的工裝進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表5。改進(jìn)工裝后，無(wú)論螺套中徑值偏上限或下限，均未出現(xiàn)脫出故障。

表5

使用改進(jìn)后工裝的試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)殼體內(nèi)螺紋孔組別螺套中徑尺寸（Ⅰ：15.058～15.082）/mm試驗(yàn)結(jié)果1Ⅰ組15.061合格2Ⅰ組15.066合格3Ⅰ組15.076合格4Ⅰ組15.081合格5Ⅰ組15.080合格5.結(jié)語(yǔ)針對(duì)帶AG螺紋的鋼制螺套裝配時(shí)