做家：黄积泽（柳州五菱汽车产业有限公司，广西柳州）
来源：《装置创造技艺》年第10期
纲要：拧紧技艺是装置工艺内部的重大构成部份，汽车零部件装置及整车组装均触及螺栓拧紧。本文重要讲解拧紧技艺，螺栓拧紧的罕用办法，以及拧紧用具的抉择与应用，以抵达提高装置品质的方针。
0媒介
拧紧技艺广大用于呆板创造业中，但对罗纹承接的拧紧工艺及建设剖析不敷透辟，每每产生罗纹理论拧紧工艺未抵达安排请求。为办理这个题目，海外表拧紧办法施行探索，纯洁扭矩管束法及扭矩+角度管束法应运而生。本文重要陈说拧紧的根底常识以及拧紧用具的抉择与应用，重视讲解了拧紧计划的抉择及应用，为提高拧紧工艺及装置品质供应了一些参考。
1拧紧技艺
1.1拧紧的根底观点
工件与工件的承接有不同的方法，个中螺栓紧固承接是较广大的一种，应用螺栓紧固承接须要用到拧紧技艺。工件应用螺栓紧固承接的影响便是使工件与工件之间精密贴合，并可秉承特定做使劲，孕育响应的贴协力，以保证工件与工件之间承接的靠得住性。
1.1.1紧固流程中响应变量的变动趋向
螺栓紧固时，其受力情况为：螺栓受拉，工件受压（见图1）。但是在紧固的流程中，工件受力的巨细是不同的（见图2），可分为下列几种情况：
（1）刚开端紧固时，螺栓尚未与工件来往，压紧力F为零；由于罗纹副自身冲突力的存在，扭矩T浮现出较小的值。
（2）当螺栓与零件开端来往时（Z点），此时开端正式紧固，压紧力F与扭矩T随螺母/螺栓晃动角度的增大而火速增大。
（3）当T增大到屈就点时，螺栓孕育朔性变形，角度增进量ΔA飞腾而压紧力和扭矩增量ΔF或ΔT变动不大，增量约为零。
（4）接连往下拧紧，力矩T和压紧力F减小，直至螺栓断裂。
1.1.2罗纹副冲突与拧紧力矩对压紧力的影响
在拧紧工艺中，想要的是拧紧夹紧力F，而理论丈量的是扭矩T，如图3所示。
从图4的T-F弧线图中可知，取雷同力矩T时，遵循冲突系数μ的不同，压紧力F存在出入较大的情况。由此可知，冲突系数μ变动时，压紧力F也随之变动，μ值的不同或许会致使F值出入甚远。以上所提的冲突系数μ主借使指螺母与罗纹之间的来往面、螺栓/螺母与零件间的冲突系数。
在寻常的拧紧流程中，约90%的扭矩用于克复罗纹副之间的冲突力，约惟独10%的扭矩灵验变化为夹紧力，如图5所示。
夹紧力与冲突力的干系以及冲突力对夹紧力的影响详见图6、图7。
1.1.3螺栓拧紧的个性
在拧紧流程中，扭矩增进不能超出螺栓理睬的最大值，扭矩超出螺栓理睬的最大值时会使螺栓太甚延长，超出抗拉强度极限，进而使螺栓断裂，如图8所示。
1.2螺栓拧紧的罕用办法
1.2.1纯洁扭力管束法（T）
纯洁扭力管束法是只监控扭矩的拧紧办法，即当拧紧扭矩抵达标的扭矩时直接中止拧紧。螺栓紧固时，轴向力F与扭矩T是正比干系，其干系为：T＝K·F，个中K为扭矩系数，由螺栓头/螺母与零件来往面之间、螺母与罗纹副之间的冲突系数μ来决意。K巨细可用下列公式预算：
K=0.p+0.μd2+0.25μ（De+Di）
式中:p为罗纹的螺距；μ为归纳冲突系数；d2为罗纹的中径；De为支承面的灵验外径；Di为支承面的内径。
当螺栓和工件安排达成后，p、d2、De、Di均为断定值，而μ值随表面滑腻度的不同而不同。于是，在紧固流程中重要影响K值摇动的要素是归纳冲突系数μ。
采纳纯洁扭力管束法拧紧，施加扭矩时，理论的设定扭矩屡屡是屈就扭矩的50%~85%，重要影响于栓紧弹性区间，施加的扭矩中约90%被冲突力耗损。
1.2.2扭矩+角度管束法（TA）
扭矩+角度管束法是将螺栓拧到一个章程的扭矩值，并以此为肇始拧至一个设定的角度的管束办法。采纳该办法拧紧时，设定初始扭矩（Ts）的方针是拧紧流程中先使零件表面与螺栓或螺母彻底来往，克复一些工件表面坎坷不匀称的要素，拧紧工件轴向力主借使在螺栓晃动角度中博得。从图10中剖析可知，冲突阻力（冲突系数）不同仅影响盘算转角的肇始，并将其影响陆续到结尾。盘算转角时，冲突系数影响较小，可忽视不计，对工件轴向力影响较小。因而，其拧紧精度比纯洁扭力管束法高。由图10可知，影响扭矩+角度管束法精度较大的是盘算角度的肇始点，即与Ts对应的S1（或S2）点。其毛病是较难断定例定扭矩和角度这两个参数，较难找出适宜的办法对拧紧后果施行复检防错。
1.3动态扭矩与静态扭矩
1.3.1动态扭矩
动态扭矩是指承接零件在拧紧流程中测算得出的最大值，每每是由拧紧用具施加得到的扭矩，其是在拧紧流程中动态丈量的。
1.3.2静态扭矩
静态扭矩是零件拧紧达成后，顺着拧紧方位连续回旋的片时所须要的扭矩，其是在拧紧达成后丈量所得到的数值。
1.3.3硬承接与软承接的概括
硬承接是指扭矩或夹紧力与转角或功夫的干系弧线较量陡，即拧至设定扭矩时所需的功夫较少或转角较小。关于硬承接的螺栓模仿器，测试扭矩从10%增进到%的流程中，对应的转角应小于27°[1]。软承接是指要将螺栓晃动较大角度方能达成拧紧流程即拧至设定扭矩时所需功夫较长或转角较大。关于软承接的螺栓模仿器，测试扭矩从10%抵达%的流程中，对应的转角应不小于°[1]。
1.3.4动态扭矩与静态扭矩的巨细干系
动态扭矩与静态扭矩的巨细犹下列干系[2]：
（1）若紧固件衰减较显然（软承接），静态扭矩就小于动态扭矩；
（2）若紧固件衰减（硬承接）较小，静态扭矩就大于动态扭矩；
（3）假使每每的紧固件（中性承接），静态扭矩寻常约即是动态扭矩；
（4）当所采用具、职掌人员、拧紧办法及零件等前提相对稳准时，静态扭矩探测值将在肯定界限内变动。
如图12[2]，软承接时，由于扭矩衰减的要素，静态扭矩比动态扭矩要偏小；从表2知悉，硬承接时，由于静态冲突力的要素，静态扭矩比动态扭矩要偏大（图13）。
1.4罕用的扭矩探测方法
1.4.1松开法
采纳带表盘扭矩扳手将紧固好的螺栓松开，纪录螺栓松开时所需的扭矩值。该方法差错较大，除非常情况外较少采纳。
1.4.2紧固法
采纳带表盘扭矩扳手将紧固好的螺栓沿拧紧方位施加扭矩，纪录螺栓晃动时所需的扭矩值。该方法差错在－5％～＋25％之间摇动，实用于拧紧后小于30min时的探测。
1.4.3标识法
采纳标志笔将紧固好的螺栓标识，将螺栓松开后再拧紧至标识处，纪录扭矩值。采纳此方法探测，扭矩差错寻常在－12％～＋5％之间摇动。看来，此方法的拧紧精度高于紧固法及松开法，但受制于工艺请求（大多请求螺栓不理睬反复拧紧），此探测方法应用较少。
1.4.4直接丈量动态扭矩法
动态扭矩的丈量经过扭矩传感器来丈量目前扭矩传感器已遍及应用在动力用具上，能更好地保证扭矩精度，升高拧紧品德。
2拧紧用具的抉择与应用
2.1公司拧紧用具建设近况
当今公司各装置地域的拧紧用具重要为气动风枪预紧，定扭扳手上紧至终究扭矩和采纳电动拧紧用具直接上紧至章程扭矩两种方法。
2.2行业内拧紧用具建设近况
当今行业内装置地域的重要用具为电动拧紧用具，具有高精度的扭矩及角度请求以及追究机能。
2.3深入探索拧紧用具的应用
为知足高准则的装置品质请求，达成高精度扭矩、角度监控，拧紧讯息储备、盘问，以及防错、防漏机能，采纳高精度电动拧紧用具是首选。
当今，公司内各重要产线均曾经建设高精度电动拧紧轴，怎样用好、用活这些电动拧紧用具还须要施行深入的工艺探索。公司内绝大部份的工艺拧紧请求是采纳纯洁扭矩管束法，部份新产物（如扭梁装置、后悬架装置）采纳扭矩+角度管束法。
2.3.1纯洁扭力管束法的应用
如前方所述，当今公司内各产线重要采纳扭矩管束法施行拧紧，且根底是只监控扭矩，未对角度施行监控。为提高装置品质，采纳扭矩管束法拧紧时，发起扭矩及角度同时监控，如许能够将部份拧紧弊病灵验走漏，提早辨认。如螺栓存在焊渣，若不过施行扭矩监控，有或许存在扭矩抵达请求，然则理论上螺栓并未彻底贴合紧固件，孕育拧紧不及格而漏判的情况；如有角度监控则可将此种生效形式提早阻拦，做到不通报弊病。
不同承接件，由于工艺、材料等的不同，所须要的拧紧力矩及监控角度也不同。工艺扭矩寻常情况下装置图纸会直接给出，这边不做深入探索。关于监控角度确实认，最直接的想法是经过统计学道理，先搜罗洪量的模范容量施行剖析后断定。如后悬架线卡钳与轮毂螺栓拧紧，图纸上唯有求拧紧力矩～N·m（±15N·m），在建设角度监控前，能够先做模范容量搜罗。详细办法下列：
（1）将标的扭矩设为N·m；
（2）角度监控肇始点设为标的扭矩的60%（该肇始点可遵循工艺请求施行变动）；
（3）角度监控止境设为标的扭矩的%；
（4）拧紧用具主动盘算出角度值；
（5）此时拧紧用具的角度监控高低限无尽小及无尽大，只做搜罗，不做监控决断。
按以上办法搜罗出大概组角度值，施行统计学剖析，算出正当的角度监控值界限，得出角度值高低限，再建设在拧紧用具中，便可施行角度监控。
2.3.2扭矩+角度管束法的应用
如前所述，扭矩+角度管束法较纯洁扭矩管束法可得到较高精度的轴向预紧力，当今该拧紧办法正越来越遍及。关于扭矩-角度管束法的程序建设，可参照下列办法。
（1）认帽：先反转再正转，设定转速5r/min；
（2）拧至预拧紧扭矩值的1/3：正转，设定转速r/min；
（3）拧至预拧紧扭矩值的1/2：正转，设定转速20r/min；
（4）拧至预拧紧扭矩值的3/4：正转，设定转速20r/min；
（5）苏息50ms：设定转速0r/min；
（6）拧至预拧紧扭矩值：正转，转速10r/min；
（7）拧至标的转角值：正转，设定转速10r/min。
2.4主动拧紧与手动拧紧的应用
不论是采纳何种拧紧管束法，拧紧用具的抉择均是采用高精度电动拧紧用具，而高精度拧紧用具的职掌，重要分为两种方法：主动拧紧及人为职掌电动拧紧用具拧紧。
2.4.1主动拧紧技艺应用
主动拧紧，即所需拧紧工件来到拧紧工位后，由建设动员高精度电动拧紧用具运转至所需紧固的螺栓处，经过建设PLC反应标志给电动拧紧用具，拧紧用具按设定好的程序对螺栓施行拧紧。拧紧撤退出，经过设定好的轨迹，拧紧下一螺栓。
建设动员电动拧紧用具运转，当今各大工场重要时髦的计划是采纳呆板人动员拧紧用具运转或许采纳拧紧专机（双伺服运转）动员拧紧用具运转。采纳主动拧紧技艺的难点是对工件定位精度及一致性请求较高，当工件定位精度较差或工装一致性较差时，会致使拧紧用具的认帽胜利率较低，进而影响拧紧胜利率。主动拧紧技艺的上风是省人，消沉人为成本，且能清除人为要素带来的拧紧品质题目。
2.4.2手动拧紧技艺的应用
所谓手动拧紧技艺，即经过人为职掌电动拧紧用具至所需拧紧螺栓处，达成认帽后，启动拧紧轴拧紧至工艺请求。采纳手动拧紧时，由于拧紧反做使劲的题目，寻常会在拧紧用具上增进吊挂机构，用于对消拧紧轴自身的分量及反做使劲，消沉职掌人员做事强度。
3结尾语
经过系统地懂得和研习关联拧紧技艺，懂得罕用的拧紧办法，本领更好地遵循理论工艺须要，订定出适宜的拧紧计划，更好地效劳于临盆须要，提高装置品质。
参考文件：
[1]ISO-.用于罗纹紧固件的反转式气动装置用具功能实验办法[S].国际准则化布局，.
[2]李同科，简学利.动、静态扭矩在汽车装置扭矩管束中的应用[J].汽车工艺与材料ATM，（4）：35.
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