拧紧技术及拧紧机样本

螺栓拧紧技术及拧紧机螺栓拧紧在机械制造业中应用非常广泛，机械制造中零部件连接与装配，机械整体装配等等，可以说几乎是都离不开螺栓拧紧。螺栓拧紧基本概念及拧紧办法任何机体均是由各种零件连接（即组装）起来，而零件连接有各种，采用螺栓连接就是其中最惯用一种，而欲采用螺栓连接就必要应用拧紧，因而这“拧紧”也就成了装配工作中应用得极为广泛概念。零件采用螺栓连接目就是要使两被连接体紧密贴合，并为承受一定动载荷，还需要两被连接体间具备足够压紧力，以保证被连接零件可靠连接和正常工作。这样就规定作为连接用螺栓，在拧紧后要具备足够轴向预紧力（即轴向拉应力）。然而这些力施加，也都是依托“拧紧”来实现。因而，咱们很有必要理解某些关于拧紧基本概念。一．螺栓拧紧基本概念1．拧紧过程中各量变化TFTF屈服断裂A图1ZTF=1\*GB2⑴在开始拧紧时，由于螺栓未靠座，故压紧力F为零；但由于存在摩擦力，故扭矩T保持在一种较小数值。=2\*GB2⑵当靠座后(Z点)，真正拧紧才开始，压紧力F和拧矩T随转角A增长而迅速上升。=3\*GB2⑶达到屈服点，螺栓开始朔性变形，转角增长较大而压紧力和扭矩却增长较小，甚至不变。=4\*GB2⑷再继续拧紧，力矩T和压紧力F下降，直至螺栓产生断裂。2．力矩率力矩率R所示是力矩增量△T对转角△A比值（见图2），即：R＝△T/△A（1）图3图3AT图2TΔTΔAA硬性连接R值高，软性连接R值低。R值与螺栓长度、连接中各件之间摩擦以及连接件垫圈弹性关于。摩擦系数变化，是影响力矩率重要因素。此外，再加上垫圈、密封垫片等引起弹性变化，装配线上同样螺纹连接之间力矩率变化也许超过百分之百，这样，力矩/转角曲线就也许落在图3斜线中任何位置。图图4FTμ=0μ=0.4μ=0.5μ=0.1μ=0.2μ=0.3从图4中可见，同一力矩T值，而由于摩擦系数μ值不同，压紧力F也许相差很大。因此，摩擦系数μ对压紧力F影响是非常大。这里摩擦系数重要是指螺纹接触面、螺栓与被连接件支撑面间摩擦系数。螺栓拧紧办法拧紧，事实上就是要使两被连接体间具备足够压紧力，反映到被拧紧螺栓上就是它轴向预紧力（即轴向拉应力）。而无论是两被连接体间压紧力还是螺栓上轴向预紧力，在工作现场均很难检测，也就很难予以直接控制，因而，人们采用了下述几种办法予以间接控制。1.扭矩控制法（T）：扭矩控制法是最开始同步也是最简朴控制办法，它是当拧紧扭矩达到某一设定控制值Tc时，及时停止拧紧控制办法。它是基于当螺纹连接时，螺栓轴向预紧力F与拧紧时所施加拧紧扭矩T成正比关系。它们之间关系可用：T＝KF（2）来表达。其中K为扭矩系数，其值大小重要由接触面之间、螺纹牙之间摩擦阻力Fμ来决定。在实际应用中，K值大小惯用下列公式计算：K=0.161p+0.585μd2+0.25μ(De+Di)（3）其中：p为螺纹螺距；μ为综合摩擦系数；d2为螺纹中径；De为支承面有效外径；Di为支承面内径螺栓和工件设计完毕后，p、d2、De、Di均为拟定值，而μ值随加工状况不同而不同。因此，在拧紧时重要影响K值波动因素是综合摩擦系数μ。有实验证明，普通状况下，K值大概在0.2－0.4之间，然而，有甚至也许在0.1－0.5之间。故摩擦阻力变化对所获得螺栓轴向预紧力影响较大，相似扭矩拧紧两个不同摩擦阻力连接时，所获得螺栓轴向预紧力相差很大（摩擦系数μ对螺栓轴向预紧力影响参见图4）。此外，由于连接体弹性系数不同，表面加工办法和解决办法不同，对扭矩系数K也有很大影响。对于上述各方面因素对扭矩系数K影响，为给人们一种较为明确印象，下面把德国工程师协会（VDI）拧紧实验报告列于表1；分析表1可知，当拧紧扭矩T误差为±0％时，螺栓轴向预紧力误差最大可以达到±27.2％，因而，试图用扭矩控制法来保证高精度螺栓拧紧是不现实想法。此外，由于测量办法不同，测量时环境温度不同等，对扭矩系数K也有很大影响，从而更加增大了F离散度。日本住友金属工业公司通过实验阐明了环境温度每增长1℃表1不同扭矩系数值对F与T精度影响被连接零件支承面摩擦系数μa螺栓摩擦系数μf拧紧扭矩精度（±％）材料表面状态0351020预紧力精度（±％）钢37K（AISI016）σ=520N/mm=2\*Arabic2端铣削Rt=10μm0.16±28％0.15±14％19.619.820.222.028.0钢CK65（AISI065）σ=950N/mm=2\*Arabic2磨削Rt=10μm0.20±23％0.15±14％17.718.018.420.326.7钢37K（AISI010）σ=520N/mm=2\*Arabic2拉拔、镀镉Rt=4.5μm0.12±36％0.15±14％21.922.122.524.129.7铸铁刨削Rt=25μm0.14±14％0.15±14％12.312.713.315.923.5铝镁合金AIMgSi0.5拉削0.12±48％0.15±14％27.227.427.029.733.8注：所用螺栓：M10×16DIN93110.9级；表面解决：磷化锌、涂油。螺母：M10DIN931氧化解决。Rt为粗糙度参数。有实验表白，在拧紧发动机缸盖螺栓时，用相似扭矩拧紧，其螺栓轴向预紧力数值相差最大也许达一倍。TATAACACTS低摩擦系数高摩擦系数S2S1●图52.扭矩—转角控制法（TA）：扭矩—转角控制法是在扭矩控制法上发展起来，应用这种办法，一方面是把螺栓拧到一种不大扭矩后，再从此点始，拧一种规定转角控制办法。它是基于一定转角，使螺栓产生一定轴向伸长及连接件被压缩，其成果产生一定螺栓轴向预紧力关系。应用这种办法拧紧时，设立初始扭矩（TS）目是在于把螺栓或螺母拧到紧密接触面上，并克服开始时某些如表面凸凹不平等不均匀因素。而螺栓轴向预紧力重要是在背面转角中获得。第二次拧紧FAY第二次拧紧FAYMΔASΔF1ΔF2●●●图6从图5可见，扭矩—转角控制法对螺栓轴向预紧力精度影响最大是测量转角起点，即图中TS所相应S1（或S2）点。因而，为了获得较高拧紧精度，应注意对S点研究。扭矩—转角控制法与扭矩控制法最大不同在于：扭矩控制法普通将最大螺栓轴向预紧力限定在螺栓弹性极限90％处，即图6中Y点处；而扭矩—转角控制法普通以Y-M区为原则，最抱负是控制在屈服点偏后。扭矩—转角控制法螺栓轴向预紧力精度是非常高，通过图6即可看出，同样转角误差在其朔性区螺栓轴向预紧力误差ΔF2比弹性区螺栓轴向预紧力误差ΔF1要小得多。扭矩—转角控制法长处是：螺栓轴向预紧力精度高，可以获得较大螺栓轴向预紧力，且其数值可集中分布在平均值附近。其缺陷是：控制系统较复杂，要测量扭矩和转角两个参数，质量部门不易找出恰当办法对拧紧成果进行检查。3.屈服点控制法（TG）：屈服点控制法是把螺栓拧紧至屈服点后，停止拧紧一种办法。它是运用材料屈服现象而发展起来一种高精度拧紧办法。这种控制办法，是通过对拧紧扭矩/转角曲线斜率持续计算和判断来拟定屈服点。螺栓在拧紧过程中，其扭矩/转角变化曲线见图7。真正拧紧开始时，斜率上升不久，之后通过简短变缓后而保持恒定（a_b区间）。过b点后，其斜率经简短缓慢下降后，又迅速下降。当斜率下降一定值时（普通定义，当其斜率下降到最大1/2最大斜率转角1/2最大斜率转角扭矩斜率图7baQ..·转角扭矩点（即图7中Q点），及时发出停止拧紧信号。屈服点控制法拧紧精度是非常高，其预紧力误差可以控制在±4％以内，但其精度重要是取决于螺栓本身屈服强度。屈服点控制法长处是：可获得很大预紧力，能充分发挥材料潜力。其缺陷是：控制系统较复杂，要测量扭矩和转角两个量，对螺栓一致性规定较高，对螺栓和连接件表面也规定较高，以避免假屈服。4．落座点—转角控制法（SPA）：落座点—转角控制法是近来新浮现一种控制办法，它是在TA法基本上发展起来（在日本已经开始应用）。TA法是以某一预扭矩TS为转角起点，而SPA法计算转角起点，采用扭矩曲线线性段与转角A坐标交点S（见图8）。ΔF2ΔFΔF2ΔF1A2图8预紧力AF低•SA1A1高弹性系数ΔFSF2F1FS1FS2预紧力误差，F2是SPA法最大螺栓轴向预紧力误差。从图8可见，采用TA法时，由于预扭矩TS误差（ΔTS=TS2-TS1，相应产生了螺栓轴向预紧力误差ΔFS）,在转过相似转角A1后，相对于两个弹性系数高低不同拧紧工况，其螺栓轴向预紧力误差为F1；虽然是弹性系数相等，但由于ΔTS存在，也有一定误差（见图8中ΔF1、ΔF2）。如若采用SPA法，由于是均从落座点S开始转过A2转角后，相对于两个弹性系数高低不同拧紧工况，其螺栓轴向预紧力误差为F2。显然F2不大于F1，即落座点—转角控制法拧紧精度高于扭矩－转角控制法。采用SPA法，摩擦系数大小对于螺栓轴向预紧力影响几乎可以完全消除，图九为拧紧中不同摩擦系数所相应扭矩－转角关系曲线。图中摩擦系数：µ1>µ2>µ3。虽然不同摩擦系数所相应扭矩－转角关系曲线斜率不同，但其落座点(曲线线性段斜率与横轴交点)相差不大（见图9）。故从此点再拧一种角度AC，不同摩擦系数对螺栓轴向预紧力影响基本可以消除。为了更清晰地阐明这个问题，咱们把图四纵、横坐标互换一下，绘成图10：图10图10FTμ=0μ=0.5μ=0.4μ=0.1μ=0.3μ=0.2FCT1T2T3T4ΔTµ1µ2µ3TASACT1T2T3图9对比图9与图10，就可以更清晰地看出SPA法摩擦系数大小对于螺栓轴向预紧力影响几乎可以完全消除。SPA法与TA法比较，其重要长处是：能克服在Ts时已产生扭矩误差，因而，可以进一步提高拧紧精度。超声频率预紧力超声频率预紧力加载卸载图11QA法是通过测量螺栓伸长量来拟定与否达到屈服点一种控制办法，虽然每一种螺栓屈服强度不一致，也会给拧紧带来误差，但其误差普通都非常小。在QA法中所采用测量螺栓伸长量办法，普通是用超声波测量，超声波回声频率随螺栓伸长而加大，因此，一定回声频率就代表了一定伸长量。图11就是QA法原理，由于螺栓在拧紧和拧松时，用超声仪所测得回声频率随螺栓拧紧（伸长）和拧松（减小伸长量）而发生变化曲线并不重叠，同一螺栓轴向预紧力上升频率低于下降频率。这样，在用来测量螺栓屈服点时应予以注意。该法业已在日本生产中得到应用。第二节螺栓拧紧惯用办法及拧紧机螺栓拧紧应用于机械行业装配是一种普遍现象，此前人们只是考虑在装配时，把螺栓（或螺母）拧到最紧限度。日后人们才发现，这个“最紧”但是是一种非常模糊概念，它是因人而异。一台机器有几十，以至成百上千个零件采用螺栓紧固装配，在大生产中又是由多数人在不同步间里完毕。并且每天又要装配几十或几百台机器，这个“最紧”离散度将是可想而知。此外，尚有些零件（如汽车发动机中连杆大头孔），在生产车间需要用螺栓装配起来进行加工，而到了装配车间进行整机组装时，又先要松开螺栓，拆下瓦盖，套到曲轴上后再重新拧紧，如用这个“最紧”来进行，可想而知，其成果将是非常危险。因而，如何有效控制“拧紧”，并使其达到“最佳”，也就成为了机械行业十分关注课题。这样，不但对于拧紧控制办法探讨及其采用成为了热门话题，并且对于自动拧紧机应用也日益广泛了。一．惯用拧紧办法及拧紧机应用对于螺栓拧紧控制办法，咱们在上节共简介了五种，但在当前机械加工业中应用较为广泛还只是二种，它们就是扭矩控制法和扭矩—转角控制法。其中扭矩控制法普通应用在对拧紧规定不太高场合下，可以采用定值扭矩扳手，也可以采用自动拧紧机，由于定值扭矩扳手构造及其使用均较为简朴，故在此不予简介。而扭矩—转角控制法基本上使用均为自动拧紧机。在简介自动拧紧机之前，有必要对拧紧机分类作以简要阐明。自动拧紧机分类方式有几种，若按拧紧控制方式分，可分为扭矩控制法、拧紧－转角控制法和屈服点控制法拧紧机；若按人工参加限度分，可分为手动和自动拧紧机；若按拧紧执行部件能源性质分，可分为气动和电动拧紧机。其中电动拧紧机，按其执行部件电源性质分，又可分为直流拧紧机和交流拧紧机，它们执行部件则分别是直流伺服电动机和交流伺服电动机。下面咱们仅就这二种拧紧办法自动拧紧机构造及控制检测原理进行简介。二．扭矩控制法拧紧机构成及其原理由于扭矩控制法拧紧机控制简朴，价格便宜，故在某些对拧紧规定不是较高场合，得到了较为广泛应用，如发动机装配中油低壳、上罩盖、曲轴油封、飞轮、凸轮轴瓦盖、凸轮轴链轮，发动机零部件加工中凸轮轴瓦盖等螺栓拧紧。在实际应用中，扭矩控制法拧紧机当前大多数是采用电动类型，但气动类型有些厂家还在应用，其两者对于扭矩检测原理及其办法基本相似，而它们区别是使用能源与相应拧紧执行部件，故从控制办法上区别较大，但其拧紧原理是相似，由于我厂当前应用均为电动拧紧机，故咱们仅就电动拧紧机予以简介。1．扭矩控制法拧紧机构成扭矩控制法拧紧机构成原理框图如图12所示，由图可见，它是由9个环节构成，它们分别是：电源变换，电动机驱动器，伺服电动机，减速器，扭矩传感器，输出轴，主控单元，轴控单元及显示。其能源为交流电源。运营指令运营指令拧紧成果交流电源图12扭矩传感器工件主控单元轴控单元输出轴显示减速器电源变换电机驱动器伺服电机电动拧紧机执行部件是伺服电动机，而驱动伺服电动机是电机驱动器。其中伺服电动机又有交流和直流之分，其中交流伺服电动机驱动器，供电电源性质是交流电，因此其电源变换某些功能，只是把从交流电源输入交流电，变换成适当于电机驱动器与伺服电动机正常工作所需要电压值（即变压）即可；而对于直流伺服电动机驱动器，由于其供电电源性质是直流电，因此其电源变换某些，除了要有如交流系统那样电压值变化外，还要把变压后交流电进行整流而变换成直流电。然而无论是直流伺服电动机也好，交流伺服电动机也好，其构造现均采用无刷（即没有电刷）形式。2．扭矩控制法拧紧机工作原理其工作原理如下：当机床控制系统发出拧紧运营指令后，直接进入主控单元，使其分别产生复位和启动控制信号，该信号直接进入轴控单元，一方面使其复位（复位即恢复原始状态），另一方面给电机驱动器发出运转指令，使其运营，并把输入交流电源按不同规定（直流或交流）进行转换后输出，送入伺服电动机，使其旋转。伺服电动机旋转扭矩由输出轴输出，即对工件进行拧紧操作，而拧紧过程中扭矩，则由串接于伺服电动机与输出轴中间扭矩传感器捡出，并送入轴控单元中。在拧紧过程中，随着拧紧进行，扭矩不断增大，当其达到设定扭矩值时，轴控单元即刻发出控制信号给电机驱动器，并在驱动器控制下，伺服电动机及时停止旋转，完毕本次拧紧工作。拧紧完毕后，轴控单元对于拧紧成果要发出二方面信号，其中一方面是发出显示信号，而显示信号又分为二某些，其一是拧紧实际扭矩峰值，其二是拧紧成果实际状态（涉及扭矩值合格、扭矩高于上限值和扭矩低于下限值）；另一方面则是把拧紧成果实际状态（重要是扭矩值合格或不合格），通过主控单元转换后送入机床控制系统，以便机床控制系统对于下一次拧紧工作作出判断和选取。三．扭矩—转角控制法拧紧机构成及其原理由于扭矩－转角控制法拧紧机控制较为复杂，价格相对要高某些，故普通均应用在对拧紧规定较高场合，如：发动机装配中缸盖、皮带轮、曲轴主轴承瓦盖和连杆瓦盖，发动机零部件加工中曲轴主轴承瓦盖和连杆瓦盖等螺栓拧紧。在实际应用中，扭矩－转角控制法拧紧机当前基本上是采用电动类型，气动类型很少应用，其两者对于扭矩和转角检测原理及其办法也基本相似。同扭矩控制法同样，它们区别只是使用能源与相应拧紧执行部件，因而从控制办法上区别也同样较大。下面咱们还是以电动拧紧机为例予以简介。1．扭矩－转角控制法拧紧机构成电动扭矩－转角控制法拧紧机构成原理框图如图13所示，由图可见，它是由10个环节构成，它们分别是：电源变换，电动机驱动器，伺服电动机，转角传感器，减速器，扭矩传感器，输出轴，主控单元，轴控单元及显示。其能源为交流电源。拧紧成果拧紧成果交流电源图13运营指令电源变换伺服电机扭矩传感器工件主控单元转角传感器输出轴显示减速器电机驱动器轴控单元 2．扭矩－转角控制法拧紧机工作原理其工作原理如下：当机床控制系统发出拧紧运营指令后，直接进入主控单元，使其分别产生复位和启动控制信号，该信号直接进入轴控单元，一方面使其复位，另一方面给电机驱动器发出运转指令，使其运营，并把输入交流电源按不同规定进行转换后输出，送入伺服电动机，使其旋转。伺服电动机旋转扭矩由输出轴输出，即对工件进行拧紧操作，拧紧过程中扭矩，则由串接于伺服电动机与输出轴中间扭矩传感器捡出，并送入轴控单元中。而拧紧过程中转角，则由转角传感器捡出，并送入电机驱动器中，经转换后又送入轴控单元中。由于扭矩－转角控制法拧紧方式是：先把螺栓拧到一种设定扭矩值后，再从此点开始，拧一种设定转角控制办法。因此，该种方式拧紧过程是：在拧紧过程中，随着拧紧进行，扭矩值不断增大，当其达到设定转换扭矩值时，在轴控单元内部，即刻对转角计数器清“0”，并随后开始对转角进行计数，当其计数值达到设定转角值时，轴控单元及时发出控制信号给电机驱动器，并在驱动器控制下，伺服电动机及时停止旋转，完毕本次拧紧工作。为了防止意外，如浮现工件螺孔小、堵塞或螺纹深度不够等问题时，在拧紧扭矩达到设定扭矩值时，如若还要再拧到设定转角，就极有也许会把螺栓拧断，而导致不应有损失。因而，对于扭矩－转角控制法拧紧方式，均设立一种最大扭矩限制值，用于对浮现这种意外保护。即控制伺服电动机停止旋转有二个条件，其一是上面谈到――达到设定转角；其二就是达到或超过设定最大扭矩值，即虽然未达到设定转角值，但达到了设定最大扭矩值时，也同样规定伺服电动机停止运转。而这个控制信号也是发自于轴控单元，即轴控单元控制伺服电动机停止运转条件有二个，一种是达到设定转角，一种是达到设定最大扭矩，在这二个条件当中，只要满足一种即可。拧紧完毕后，轴控单元对于拧紧成果要发出二方面信号，其中一方面是发出显示信号，而显示信号又分为三某些，其一是拧紧实际扭矩峰值，其二是拧紧实际转角值，其三是拧紧成果实际状态（涉及合格、扭矩高于上限值和扭矩低于下限值，转角高于上限值和转角低于下限值）；另一方面则是把拧紧成果实际状态（重要是拧紧值合格或不合格），通过主控单元转换后送入机床控制系统，以便机床控制系统对于下一次拧紧工作作出判断和选取。第三节直流电动拧紧机咱们在上一节，从总体上简要简介了自动拧紧机基本构造及其工作原理，其目只是使读者对拧紧机有个初步概念和印象。为了使读者对拧紧机有进一步理解，咱们在本节重要是以M6装配线上应用直流电动拧紧机作以简要简介。一．直流电动拧紧机系统构造简介1．直流拧紧机系统构成在M6装配线上应用直流电动拧紧机系美国库柏公司产品，其基本构造如图14所示。由图可见，它控制及检测系统中重要有：逻辑控制系统、电压变换、主控制器、伺服电机驱动器、触摸屏和拧紧头6个某些构成，而拧紧头又由直流无刷电机、减速器、扭矩传感器与输出轴等某些构成。直流无刷电机直流无刷电机扭矩检测信号拧紧轴板头参数输入显示输出输出轴电源转角检测信号电机驱动信号逻辑控制系统图14伺服电机控制器主控制器减速器扭矩︱转角传感器触摸屏电压变换2．各某些重要功能各某些重要功能如下；=1\*GB2⑴逻辑控制系统逻辑控制采用是日本欧姆龙PLC（可编程序控制器），它重要功能是发出各项指令，控制拧紧机及其有关部件所有动作顺序。=2\*GB2⑵电压变换电压变换环节重要是把交流高电压变换成直流低电压（24V）,以供应主控制器及触摸屏使用。=3\*GB2⑶主控制器主控制器是独立一套工控机系统，它重要功能是：依照输入工艺参数和所接受到扭矩、转角信号，监视和控制电机驱动器按所设定拧紧参数工作，拧紧完毕后，显示出拧紧成果关于状态（如：扭矩高低，角度大小等），并把关于拧紧参数输出，及对关于信号解决。=4\*GB2⑷伺服电机控制器伺服电机控制器是库柏公司原则产品，它重要功能是接受主控制器控制信号，驱动直流无刷电机以设定转速运转或停止=5\*GB2⑸触摸屏重要肩负编程器与显示屏双重作用，把由编程器输入各种参数传送有关扭矩控制器，并把要查阅有关参数从有关扭矩控制器调出，再显示出来。=6\*GB2⑹拧紧头拧紧头是该公司原则产品，该某些重要涉及直流无刷电机、减速器、扭矩/转角传感器与输出轴，它是实行螺栓拧紧执行部件。二．拧紧头中重要部件简介1.直流无刷电动机直流无刷电动机是属于直流伺服电动机中一种，它重要功能是在电机驱动器驱动下旋转或停止，通过机械减速器提高扭矩，带动输出轴和板头对螺栓进行设定拧紧。普通直流电机换相是机械式，涉及有换相器（俗称整流子）和炭刷，它是运用换相器和炭刷来变换转子线圈通电极性和顺序，来变化转子磁极极性并与固定定子磁极互相作用产生转矩而旋转；而直流无刷电机采用电子换相，其转子用永久磁铁制成固定磁极，定子为电磁铁，其极性用电子开关开闭，变换电磁铁上线圈通电极性和顺序，变化定子磁极变化，进而产生转矩而旋转。扭矩/转角传感器这个扭矩/转角传感器，事实上是把扭矩与转角检测功能制作在一起，因此它既可以用于拧紧扭矩检测，也可以用于旋转角度检测。=1\*GB2⑴扭矩检测功能：它是检测拧紧过程中变化扭矩，它构造是在一种通过特殊工艺加工扭力轴上，按规定粘贴上四片电阻应变片，并接成桥路。在扭力轴不承受扭力时，桥路输出电压为零；而当对扭力轴施加扭力时，桥路有电压输出，其输出电压大小随施加扭力大小而变化。=2\*GB2⑵转角检测功能：在传感器内部，装有电磁感应式转角检测装置，当电机旋转时，依照在传感器上感应电压变化，就可得到电机转角和转速。因而，对于电机转角和转速检测均用此信号，并在电机控制器中进行解决。=3\*GB2⑶减速器减少拧紧头输出转速，并增长其扭矩。=4\*GB2⑷输出轴传递经减速器变换后电机输出扭矩。=5\*GB2⑸板头把作用于输出轴上扭矩传递给螺栓。第四节拧紧效果检测及拧紧中问题分析一．对拧紧效果检测办法拧紧机在安装完毕后，必要通过质检部门专业人员对其进行检定合格后，方可投入使用。且在正常运营中也均有规定检定周期，加上当前各正规厂家生产拧紧机，无论是精度还是稳定性也都比较高，因而螺栓拧紧完毕后，拧紧机上显示扭矩值基本上是可以信任。但再好设备或仪器也不也许不出问题，并且无论是谁也不能必定设备和仪器不出问题，或什么时候出问题，因此，对拧紧效果检测，即对拧紧扭矩值确认是非常必要（普通均规定有抽检频次，即多少件中检一件）。而对其拧紧效果检测，普通可采用下述两种办法：事后法就是在拧紧过程完毕后进行检测办法。事后法检测有三种：=1\*GB2⑴松开法：将拧紧螺栓用扭矩扳手松开，读出松开时瞬时值。采用这种办法检测，由于螺纹升角关系，松开扭矩比拧紧扭矩要小，普通要差30%左右。这种检测办法显然误差较大，除特殊状况外很少采用。=2\*GB2⑵紧固法：即对已经拧紧螺栓用扭矩扳手，沿螺栓拧紧方向再施加一种逐渐增大扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动，读出此时瞬时值。采用这种办法检测，其扭矩偏差为实际扭矩－5—＋25％。其偏差产生因素是：在旋动螺栓瞬间所产生摩擦阻力不同于拧紧过程中摩擦阻力，因两者摩擦系数不同（前者为静摩擦，后者为动摩擦）；加上操作人员掌握限度、用力大小、感觉偏差等，均会导致不同限度偏差。该办法合用于拧紧后不超过30分钟螺栓扭矩检测。=3\*GB2⑶标记法：即对已经拧紧螺栓拧紧位置做一种标记，将螺栓拧松之后，读出再拧紧到本来位置时扭矩值。采用这种办法检测，该扭矩偏差为实际扭矩－12—＋5％。可见，这种办法较前两种办法精度都高，但有许多螺栓规定不容许重复拧紧，限制了这种办法使用。2，过程法就是在拧紧过程中进行检测办法，这种办法需要有专门用于检测扭矩传感器。过程法检测也有三种：=1\*GB2⑴直接法：即在需要检测时，把用于检测扭矩传感器直接串接于拧紧头与被拧紧螺栓之间，拧紧时可以直接读出读数。这种办法扭矩传感器如若是暂时随意安装，将不也许稳固，会导致三者不在一条直线上，而导致一定测量误差。如若有专用连接部件，精度还是可以保证。=2\*GB2⑵固定传感器法：这种办法与直接法区别是，用于检测扭矩传感器不是暂时安装，而是固定在拧紧头输出轴上。这种办法虽然避免了直接法检测误差，但每个拧紧头输出轴上均要安装一种专门用于检测扭矩传感器，平时又不用，故导致了较大挥霍。=3\*GB2⑶传感器替代法：这种办法仅应用于拧紧头输出轴上本来就装有扭矩传感器设备上。可在原拧紧头安装扭矩传感器部位上，装一根装卸尺寸与扭矩传感器完全相似可以迅速拆卸活动轴，当要测试时，将迅速拆卸活动轴卸下（即原扭矩传感器随之卸下），换上检测用扭矩传感器。这种办法由于只用一只扭矩传感器，故较固定传感器法成本低。且这只传感器仅在需要检测时才装在拧紧头上，平时还可用于其他同类拧紧头检测，也以便了自身精度检定。上述事后法事实上是一种静态检测办法，它比较简便，易于实行，因而得到生产和质检部门普遍应用。但由于所述各方面因素所导致误差难以避免，望在检查中能予以考虑。上述过程法是动态检测办法，由于是在拧紧过程中检测，故其误差较小。但由于需要此外安装扭矩传感器，故增长了费用和工作量，因而在对拧紧效果检测上很少应用，大多用于对拧紧工具（即拧紧机）检定。二．对拧紧工作中浮现某些问题分析由于拧紧机是工作于自动拧紧状态，各方面因素均混杂在一起，而在运营中浮现某些问题，有时不太好确认究竟是不是拧紧机问题。下面就把笔者在寻常中所遇到某些问题汇集在一起，大体上分分类，并逐条予以分析（如下分析是以拧紧机工作正常、显示精确，检查所用扳手精确为前提）。1．人工检测扭矩值与机器显示值不符这个问题浮现机率最多，可分为两方面来讨论：=1\*GB2⑴人工检测扭矩值不不大于机器显示值由于当前普通检查扭矩办法，基本上均采用事后法中紧固法，前面已经提到，由于各方面因素，其误差也许在－5—＋25％之间，即人工检测扭矩值也许不不大于机器显示值＋25％，特别是在采用指针式扳手时，除了扳手自身固有误差外，也许还会混有零点定位误差、操作人员视觉误差等，这些都会增大误差值。=2\*GB2⑵人工检测扭矩值不大于机器显示值采用紧固法检查，其误差有－5％也许性，这虽然也是一种方面，但在对于高弹性系数，且拧紧后即行检测扭矩值，负值误差机率很少。依照笔者实际经验，浮现人工检测扭矩值不大于机器显示值状况，分别如下：=1\*GB3①拧紧后时间较长（超过半个小时），特别是上午拧下午检查。实践证明，这种状况检查有也许会低10％左右。=2\*GB3②工件自身有问题。如笔者在对缸盖瓦盖拧紧机在验收时浮现：2＃头拧紧后即人工检测，其值较拧紧机显示值低较多，通过多次实验及检查，是瓦盖有问题。2．拧紧扭矩值偏大（转角未达到设定值）这个问题基本上都出当前工件、垫片和螺栓上。=1\*GB2⑴对于工件：重要是工件螺纹不好或螺孔内有异物，使螺纹接触面摩擦阻力增大所至。=2\*GB2⑵对于垫片：特别是带有弹簧垫片或带定位点平垫片对其影响较大，扭紧靠座后，弹簧垫片（或带定位点平垫片）也许会随螺栓旋转所产生摩擦阻力增大所至。（装配3＃线缸盖拧紧机常浮现此状况）。=3\*GB2⑶对于螺栓：重要是螺纹不好，缸体189621拧紧机，在零部件国产化中，刚开始用国产螺栓时曾浮现过，而螺纹改进后就再未发生过。尚有一点就是螺栓未按规定解决（蘸油）或把本来涂油清洗掉了也会浮现此现象。=4\*GB2⑷其他因素：进行了两次拧紧。3．拧紧扭矩值偏小（转角已达到设定值）拧紧扭矩值偏小问题多半是出在螺栓上，其重要因素是螺栓质量不好（屈服点较低）。固然，从理论上来讲，工件螺孔攻大，螺栓螺纹直径偏小也会浮现这种状况，但在实际生产中，这种状况浮现机率极小。4．其他应当商讨问题：=1\*GB2⑴咱们以为“拧紧扭矩值偏小”，是不是真正偏小？讨论这个问题必要针对详细实例，咱们以缸体189621线（缸体主轴承瓦盖）自动拧紧机为例：当时工艺规定：拧至41NM再转90°，其终结扭矩上限不超过130NM,下限不低于90NM。而在有一段时间内，工艺部门把扭矩下限值修定为：不低于100NM和105NM,在此期间内，时而浮现扭矩值偏小状况（即达不到100NM和105NM）。咱们在这里再特别强调一下前面已经简介如下几种问题：=1\*GB3①拧紧，事实上就是要使两被连接体间具备足够压紧力，反映到被拧紧螺栓上就是它轴向预紧力（即轴向拉应力）。而无论是两被连接体间压紧力还是螺栓上轴向预紧力，在工作现场均很难检测，也就很难予以直接控制，因而，人们采用了上述几种办法予以间接控制。=2\*GB3②扭矩控制法：由于只能对于扭紧扭矩进行控制，而这个扭矩与螺栓轴向预紧力关系受摩擦阻力影响较大，即同样