思想，通过假设检验，查找影响螺栓扭矩衰减的关键因子。

2.2 残余扭矩位置的选择

根据连接性质，我们将偏软连接的调温器座安装螺栓与进气歧管安装螺柱/螺母作为研究对象， 试验情况如表1所示：

表1 残余扭矩研究对象试验表

安装位置 螺栓 内螺纹 被连接件 中性状态 装配扭矩

调温器座安装

螺栓 六角法兰面螺栓 铝合金 铝合金 纸垫 23±2（N.m）

进气歧管安装

螺柱+螺母 螺柱+六角法兰面螺母 铝合金 塑料+金属嵌套 橡胶

密封圈 23±2（N.m）

3 试验数据处理与结果分析

3.1 调温器座安装螺栓残余扭矩影响因子的研究

纸垫类密封垫本身存在受力后塑性变形的问题，螺栓扭矩的衰减不可避免。我们以封垫类型、螺栓相关参数、拧紧工艺等可能影响残余扭矩的因素展开相关因子X试验表，如表2所示：

表2 调温器座安装螺栓残余扭矩相关因子X试验表

序号 X

因子 螺栓涂层 螺栓摩擦系数 螺栓强度 螺栓法

兰盘规格 密封垫类型 拧紧工艺（是否复力）

1 原始

状态 3涂，无铬锌铝涂层 0.12-0.18 8.8级 Q184 抄取法纸垫 否

2 X1 2涂，无铬锌铝涂层 0.12-0.18 8.8级 Q184 抄取法纸垫 否

3 X2 3涂，无铬锌铝涂层 0.2以上 8.8级 Q184 抄取法纸垫 否

4 X3 3涂，无铬锌铝涂层 0.12-0.18 10.9级 Q184 抄取法纸垫 否

5 X4 3涂，无铬锌铝涂层 0.12-0.18 8.8级 Q186 抄取法纸垫 否

序号 X

因子 螺栓涂层 螺栓摩擦系数 螺栓强度 螺栓法

兰盘规格 密封垫类型 拧紧工艺（是否复力）

6 X5 镀锌 0.12-0.18 8.8级 Q184 抄取法纸垫 否

7 X6 3涂，无铬锌铝涂层 0.12-0.18 8.8级 Q184 抄取法纸垫 是

8 X7 3涂，无铬锌铝涂层 0.12-0.18 8.8级 Q184 辊压法纸垫 否

9 X8 3涂，无铬锌铝涂层 0.12-0.18 8.8级 Q184 金属密封垫 否

根据试验计划，我们完成了相关的残余扭矩数据收集，并用minitab进行了数据处理，对各影响因子进行双样本t假设检验，除螺栓法兰盘验证中P值大于0.05外，其余因子的P值均小于0.05（真因），即：影响调温器座安装螺栓残余扭矩的关键因子及其影响程度，按残余扭矩从大到小排序为：

金属垫>螺栓等级≈高摩擦系数≈工艺复力>涂层厚度>辊压法纸垫>法兰盘大小（影响忽略不计）。其单值图如图1所示：

图1 调温器座安装螺栓试验单值图

3.2 软连接残余扭矩影响因子的研究

由于我司进气歧管安装位置结构为“塑料+金属嵌套”，且塑料本身存在受力/受热后塑性变形的问题。当塑料高于金属嵌套时，螺母拧紧后塑料塑性变形、螺母扭矩衰减不可避免。进气歧管结构示意图如图2所示：

图2 进气歧管结构示意图

结合我司实际情况，我们对可能影响其扭矩衰减的因子进行分解，并根据6sigma质量工具的多样化制定了相关因子X试验表，如表3所示：

表3 进气歧管安装螺母残余扭矩相关因子X试验表

序号 X因子 螺纹中径 螺栓摩擦系数 缸盖安装面平面度 嵌套与塑料法兰高度差（‘-’表示嵌套高于塑料） 拧紧

顺序 拧紧工艺（是否复力）

1 原始状态 M8-6h（螺柱）

M8-6H（螺母） 0.12-0.18 0.05mm 0～0.2mm 中间往两边 否

2 X1 M8-6h（螺柱）

M8-6H（螺母） 0.2以上 0.05mm 0～0.2mm 中间往两边 否

3 X2 M8-6h（螺柱）M8-6H（螺母） 0.12-0.18 0.05mm 0～0.2mm，

-0.3～0，

-0.6～-0.3

共3组试验样本 中间往两边 否

4 X3 M8-6h（螺柱）M8-6H（螺母） 0.12-0.18 0.05mm 0～0.2mm 中间往两边 是

6sigma工具 / 产品过程能力 双样本t 产品过程能力 一元回归 方差

分析 双样本t

根据试验表完成了残余扭矩数据统计，我们对各因子进行了分析，得出结论如下：

A、拧紧顺序方差分析： P<0.05，真因，且第一颗拧紧的螺母衰减最严重，单值图如图3所示：

图3 螺母拧紧顺序残余扭矩单值图

B、螺纹尺寸、缸盖安装平面度过程能力分析：Ppk>6，过程能力非常好，非真因。

C、螺柱、螺母摩擦系数双样本t假设检验：P>0.05，非真因。

D、装配后复力双样本t假设检验：P<0.05，真因。

E、金属嵌套与塑料法兰配合高度差一元线性回归分析：相关性分析结果P<0.05，真因。

同时，根据残余扭矩与高差的回归方程“Y=22.26-7.244X-33.18X^2+8.576X^3”计算可知，残余扭矩需大于13.7，高差的范围为：0.4㎜至-0.61㎜。一元回归分析图如图4所示：

图4 进气歧管嵌套、塑料法兰高度差与残余扭矩

一元回归分析示意图

按一元回归方程优将进气歧管的塑料法兰与嵌套高度差优化，實测装机后平面密封压力满足要求，同时残余扭矩过程能力明细改善，消除了拧紧顺序导致的衰减差异，且无需装配后复力也能满足我司残余扭矩控制要求。如图5所示：

图5 进气歧管优化后残余扭矩单值图

4 结束语

连接方式对残余扭矩影响巨大，因此在设计时，除考虑达到功能性要求外，还需考虑连接件的刚性对残余扭矩的影响，以保证整机连接的可靠性。

参考文献：

[1]江华生，吴金才.螺栓扭矩系数影响因素的研究及应用[J].轻工机械，2012（05）：93-95.