一顆狀如草帽、內部有深槽的螺母，被浙江國檢人員安裝在防松振動測試平臺上。測試臺不斷強烈振動，但螺母與螺栓的夾緊力始終保持恒定，螺母紋絲不動，沒有松動跡象……
在國家標準件產品質量檢驗中心（浙江國檢）日前舉行的第三屆全國緊固件防松性能邀請賽上，一款金卯牌U型結構防松螺母，憑借不同于其他螺母的創新結構和力學方式，在數十款防松產品中脫穎而出，獲得大賽第一名。
“作為浙江清華長三角研究院孵化企業，金卯科技聯合清華大學學者和研究院專家，研制出了U型防松螺母。”浙江省緊固件產業技術聯盟專家、浙江金卯科技有限公司董事長武曉峰向記者介紹，這種螺母的結構能轉移振動力的作用位置，把螺母底部振動力傳遞到螺母頂部，形成向心的夾緊力，達到“越振越緊”的效果。
設計U型結構借力用力
緊固件被廣泛應用于航空航天、工程建筑、汽車船舶、能源機械等眾多行業，有“工業之米”之稱。螺母松動可能影響生產秩序，導致設備損壞，甚至釀成重大事故。
防松螺母應運而生。隨著工藝創新迭代，防松螺母發展至今已有許多產品種類。大部分產品通過增加摩擦力等方式起到防松作用。每種方式，又衍生出不同的螺母結構。
武曉峰告訴記者，同樣是加大螺紋摩擦力，由美國企業開發的楔形鎖緊螺母，螺紋的牙底處為30度楔形斜面。這樣，螺栓的牙尖就能頂在螺母螺紋的楔形斜面上，使每個牙紋都能均勻受力，從而加大摩擦力和鎖緊力。日本企業研制的一凹一凸偏心雙螺母，則是二者互相配合，凸形螺母采用偏心加工，擰緊后會產生大于普通螺母的壓緊力和摩擦力。
不難發現，這兩種增加摩擦力的方式主打“硬碰硬”。“楔形鎖緊螺母加工復雜，30度楔形斜面容易損傷螺栓的牙尖。偏心雙螺母則要用到兩個螺母，加工和安裝更加復雜，并且價格昂貴。”武曉峰說，除此之外，加墊圈、尼龍圈等增加額外部件的方式也都存在操作復雜、拆卸不便、防松效果有限等不足。
“已有研究發現，振動產生的大部分應力，集中作用在螺母底部的2—3個牙紋上。這些牙紋經長時間振動后會導致螺母松動。”武曉峰說。不同于上述螺母結構，金卯科技團隊另辟蹊徑，以轉化疏導的方式借力用力，研制了新型螺母結構。
武曉峰解釋說，團隊在螺母底部設計了圓形深槽，把螺母側壁分成內圈、外圈，使得螺母橫截面呈U型，內圈較外圈高度略短。這樣可以確保螺母擰緊后僅外圈和振動面接觸，不會直接振動螺母的內圈牙紋。螺母底部一旦受到振動力，頂部就會產生夾緊力。這種動態轉化讓螺母獲得了理想的緊固防松效果。
貼合場景優化制備工藝
“目前，這款U型防松螺母陸續應用于自行車、無人機、起重機等產品的生產制造。航空航天、高鐵汽車、重型卡車和新能源產業的眾多客戶訂單都在對接中。”武曉峰坦言，現階段U型防松螺母，需要盡快解決產能和成本問題。
團隊嘗試過3D打印、數控加工等制備工藝后，最終選擇了金屬粉末注射成型技術制備。但這種將金屬粉末注入模具成型，然后再高溫燒結的制備方式，使得U型防松螺母比常規螺母制備成本偏高、效率偏低。
為此，團隊正進一步優化生產工藝，提升制備效率。考慮到衛星、火箭等小空間、輕量化、高強度場景的需要，金卯科技團隊還聯合上海大學專家進行了材料配方和熱處理工藝深度研發，制備出抗拉強度達2000兆帕的超高強度U型防松螺母。這款U型防松螺母遠高于國際高強度螺母標準。
不久前，一位來自山東泰安的企業家向武曉峰咨詢，如何定制超大尺寸和載荷10噸的U型防松螺母。對此，武曉峰研發團隊早有規劃。他們基于防松螺母這一單品，將數字技術應用于研產供銷全鏈條，推動建設非標準螺母產業的工業互聯網，形成從需求場景、設計研發到生產交付全產業鏈數字化、智能化。
武曉峰說，通過工業互聯網這一平臺，當客戶提出需求時，產業鏈上的企業可以協同設計研發產品。生產制造的數字化能有效監測產品質量，提高生產效率。但這是一個循序漸進的過程，還需要各方在軟件系統研發、硬件設備制造等方面發力，更需要政府和產業集群的大力支持和協同。
一顆狀如草帽、內部有深槽的螺母，被浙江國檢人員安裝在防松振動測試平臺上。測試臺不斷強烈振動，但螺母與螺栓的夾緊力始終保持恒定，螺母紋絲不動，沒有松動跡象……
在國家標準件產品質量檢驗中心（浙江國檢）日前舉行的第三屆全國緊固件防松性能邀請賽上，一款金卯牌U型結構防松螺母，憑借不同于其他螺母的創新結構和力學方式，在數十款防松產品中脫穎而出，獲得大賽第一名。
“作為浙江清華長三角研究院孵化企業，金卯科技聯合清華大學學者和研究院專家，研制出了U型防松螺母。”浙江省緊固件產業技術聯盟專家、浙江金卯科技有限公司董事長武曉峰向記者介紹，這種螺母的結構能轉移振動力的作用位置，把螺母底部振動力傳遞到螺母頂部，形成向心的夾緊力，達到“越振越緊”的效果。
設計U型結構借力用力
緊固件被廣泛應用于航空航天、工程建筑、汽車船舶、能源機械等眾多行業，有“工業之米”之稱。螺母松動可能影響生產秩序，導致設備損壞，甚至釀成重大事故。
防松螺母應運而生。隨著工藝創新迭代，防松螺母發展至今已有許多產品種類。大部分產品通過增加摩擦力等方式起到防松作用。每種方式，又衍生出不同的螺母結構。
武曉峰告訴記者，同樣是加大螺紋摩擦力，由美國企業開發的楔形鎖緊螺母，螺紋的牙底處為30度楔形斜面。這樣，螺栓的牙尖就能頂在螺母螺紋的楔形斜面上，使每個牙紋都能均勻受力，從而加大摩擦力和鎖緊力。日本企業研制的一凹一凸偏心雙螺母，則是二者互相配合，凸形螺母采用偏心加工，擰緊后會產生大于普通螺母的壓緊力和摩擦力。
不難發現，這兩種增加摩擦力的方式主打“硬碰硬”。“楔形鎖緊螺母加工復雜，30度楔形斜面容易損傷螺栓的牙尖。偏心雙螺母則要用到兩個螺母，加工和安裝更加復雜，并且價格昂貴。”武曉峰說，除此之外，加墊圈、尼龍圈等增加額外部件的方式也都存在操作復雜、拆卸不便、防松效果有限等不足。
“已有研究發現，振動產生的大部分應力，集中作用在螺母底部的2—3個牙紋上。這些牙紋經長時間振動后會導致螺母松動。”武曉峰說。不同于上述螺母結構，金卯科技團隊另辟蹊徑，以轉化疏導的方式借力用力，研制了新型螺母結構。
武曉峰解釋說，團隊在螺母底部設計了圓形深槽，把螺母側壁分成內圈、外圈，使得螺母橫截面呈U型，內圈較外圈高度略短。這樣可以確保螺母擰緊后僅外圈和振動面接觸，不會直接振動螺母的內圈牙紋。螺母底部一旦受到振動力，頂部就會產生夾緊力。這種動態轉化讓螺母獲得了理想的緊固防松效果。
貼合場景優化制備工藝
“目前，這款U型防松螺母陸續應用于自行車、無人機、起重機等產品的生產制造。航空航天、高鐵汽車、重型卡車和新能源產業的眾多客戶訂單都在對接中。”武曉峰坦言，現階段U型防松螺母，需要盡快解決產能和成本問題。
團隊嘗試過3D打印、數控加工等制備工藝后，最終選擇了金屬粉末注射成型技術制備。但這種將金屬粉末注入模具成型，然后再高溫燒結的制備方式，使得U型防松螺母比常規螺母制備成本偏高、效率偏低。
為此，團隊正進一步優化生產工藝，提升制備效率。考慮到衛星、火箭等小空間、輕量化、高強度場景的需要，金卯科技團隊還聯合上海大學專家進行了材料配方和熱處理工藝深度研發，制備出抗拉強度達2000兆帕的超高強度U型防松螺母。這款U型防松螺母遠高于國際高強度螺母標準。
不久前，一位來自山東泰安的企業家向武曉峰咨詢，如何定制超大尺寸和載荷10噸的U型防松螺母。對此，武曉峰研發團隊早有規劃。他們基于防松螺母這一單品，將數字技術應用于研產供銷全鏈條，推動建設非標準螺母產業的工業互聯網，形成從需求場景、設計研發到生產交付全產業鏈數字化、智能化。
武曉峰說，通過工業互聯網這一平臺，當客戶提出需求時，產業鏈上的企業可以協同設計研發產品。生產制造的數字化能有效監測產品質量，提高生產效率。但這是一個循序漸進的過程，還需要各方在軟件系統研發、硬件設備制造等方面發力，更需要政府和產業集群的大力支持和協同。
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