汽車(chē)裝配過(guò)程中螺栓擰緊控制方法

螺栓是制造業(yè)和國(guó)防工業(yè)中不可缺少的緊固件是航空、汽車(chē)、船舶、鐵路、橋梁、建筑等重要基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部件。

為了將許多硬件設(shè)備精準(zhǔn)地裝配在一起，螺栓需要準(zhǔn)確擰緊。錯(cuò)誤的擰緊，可能會(huì)導(dǎo)致成本浪費(fèi)，甚至螺栓塑性變形或者斷裂等災(zāi)難性的后果。螺栓連接的原理以及控制擰緊過(guò)程的常用方法，都是看似簡(jiǎn)單的，但正確擰緊螺紋緊固件是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需

要了解螺栓連接的特點(diǎn)和各種擰緊方法。 

 螺栓緊固件的力學(xué)性能

鋼是工程中廣泛應(yīng)用于制作螺栓的金屬材料，跟很多其他的金屬材料一樣，鋼是彈性的。對(duì)高吞吐量、高精度裝配、高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)中了解螺栓連接的原理及力學(xué)性能極其重要。  

 1.1 螺栓連接的原理

沒(méi)有工作載荷，螺栓只是一個(gè)夾緊裝置。 在實(shí)用上，在螺栓連接裝配中，部件被夾在螺栓和螺母之間（螺栓聯(lián)接為例），并絕大多數(shù)在裝配時(shí)都必須擰緊，即螺栓插入被連接件，利用螺母或內(nèi)螺紋擰緊使螺栓拉伸變形，這種彈性變形產(chǎn)生軸向的拉力，將被夾零件擠壓在了一起，螺栓擰緊時(shí)的這種力稱(chēng)為預(yù)緊力。在無(wú)外荷載的裝配狀態(tài)下，螺栓預(yù)緊力與夾緊部件的夾緊力相等但相反，此時(shí)的螺栓預(yù)緊力稱(chēng)為軸向拉力。

螺栓擰緊的目標(biāo)就是施加適當(dāng)?shù)妮S向拉力。理論上，只要產(chǎn)生了足夠的夾緊力，完全可以保證被夾零件在震動(dòng)、高低溫等惡劣環(huán)境下**工作，而不必使用涂膠等輔助方法。

 1.2螺栓連接的特性

螺栓連接的質(zhì)量很大程度上取決于對(duì)螺栓預(yù)緊力的控制。過(guò)高的預(yù)緊力會(huì)導(dǎo)致螺栓產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形，從而導(dǎo)致疲勞或斷裂，不充足的預(yù)緊力會(huì)引起結(jié)構(gòu)連接的振動(dòng)、松弛和滑移，從而破壞結(jié)構(gòu)的完整性，影響任何利用螺栓連接裝配設(shè)備的正常運(yùn)行。

 2 螺栓擰緊方法

工程實(shí)踐中對(duì)高吞吐量、高精度裝配、 高質(zhì)量產(chǎn)品等性能要求，使得螺栓緊固過(guò)程中的預(yù)緊力控制問(wèn)題日益突出。目前有幾種常用的螺栓擰緊方法，它們的擰緊原理及擰緊質(zhì)量，精度都不一樣，以下是目前*常用的擰緊方法及它們的優(yōu)缺點(diǎn)：

 2,1 力矩控制方法

螺栓預(yù)緊力的大小是通過(guò)擰緊力矩來(lái)加以控制，比如汽車(chē)裝配現(xiàn)場(chǎng)常用定力矩扳手來(lái)控制擰緊力矩，當(dāng)擰緊力矩超過(guò)規(guī)定值時(shí)，定力矩扳手內(nèi)部機(jī)構(gòu)之間發(fā)生打滑。這是一種目前*常用、*廣泛使用的的擰緊控制和操作方式，擰緊方法原理非常的簡(jiǎn)單及快速，易于標(biāo)準(zhǔn)化。

但是理論研究的日益深化發(fā)展及很多試驗(yàn)研究結(jié)果指出，這種方法存在著一些固有的缺陷。擰緊力矩受摩擦系數(shù)、環(huán)境、擰緊速度、工具精度、拆卸再擰緊、接觸面特性元素等波動(dòng)的影響較大，導(dǎo)致應(yīng)力公差過(guò)大，準(zhǔn)確性較差。

2.2 轉(zhuǎn)角控制方法

螺栓擰緊由通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行管理，旋轉(zhuǎn)角度從螺栓頭的固定點(diǎn)開(kāi)始。這種方法從緊貼力矩的特定角度進(jìn)行擰緊，在塑性區(qū)內(nèi)擰緊，軸向拉力分散較低，操作簡(jiǎn)單。但由于擰緊會(huì)超出屈服點(diǎn)，因此接頭會(huì)受到附加載荷的限制或難以重新擰緊，很難定義擰緊角度。

2.3 力矩梯度法

通過(guò)在屈服點(diǎn)處力矩梯度隨旋轉(zhuǎn)角的變化來(lái)管理擰緊，這種變化通過(guò)電子裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)和運(yùn)算。由于軸向拉力的分散性較小，因此有可能設(shè)計(jì)出較大的螺栓效率。即使在擰緊之后，也可以檢查螺栓本身，但因在屈服點(diǎn)以上進(jìn)行擰緊，且擰緊裝置昂貴，因此在使用領(lǐng)域很難采用相同的方法。

2.4 伸長(zhǎng)率測(cè)量方法

緊固由螺栓緊固產(chǎn)生的螺栓伸長(zhǎng)率來(lái)控制。伸長(zhǎng)率可以通過(guò)千分尺、超聲波或螺栓內(nèi)嵌的測(cè)量傳感器來(lái)測(cè)量。軸向拉力的分散性很小，可以在彈性區(qū)域內(nèi)擰緊，螺栓聯(lián)接效率高。可以進(jìn)行附加加載和重新擰緊螺栓，但是螺栓端面必須精加工，擰緊裝置昂貴，成本高。

2.5 加載方法

通過(guò)在螺栓上施加拉伸載荷的同時(shí)擰緊螺母，通過(guò)釋放載荷后產(chǎn)生的拉力來(lái)控制擰緊。軸向拉伸可直接控制，螺栓不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，但是擰緊裝置和螺栓是特制的，成本很高。

2.6 加熱方法

擰緊由螺栓加熱前后伸長(zhǎng)率的變化來(lái)控制。擰緊不需要空間和力，但是熱和軸向張力之間沒(méi)有明確的關(guān)系，溫度設(shè)定控制比較困難。