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1、扭矩-轉(zhuǎn)角法擰緊工藝條件下的裝配質(zhì)量評價(jià)林湖（上海大眾汽車有限公司201805）?????????摘要：扭矩-轉(zhuǎn)角擰緊方法在現(xiàn)代螺紋副裝配作業(yè)中占有重要地位，客觀已是關(guān)鍵螺栓緊固所采用的一種主要的方法。但如何在這種工藝條件下對螺紋副的聯(lián)接質(zhì)量進(jìn)行評定，則是一個(gè)需要解決的實(shí)際問題，本文就此進(jìn)行了一些探討。????????關(guān)鍵詞：螺栓聯(lián)接扭矩轉(zhuǎn)角法裝配質(zhì)量評定方法1、扭矩-轉(zhuǎn)角擰緊工藝的技術(shù)特點(diǎn)所引起的評定問題????????螺紋副聯(lián)接是汽車、內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)等眾多機(jī)械行業(yè)裝配作業(yè)所廣泛采用的一種方法，為確保裝配的質(zhì)量，必須對螺紋副的擰緊狀態(tài)予以控制?，F(xiàn)今用于控制螺
2、紋擰緊的方法主要有扭矩法，扭矩-轉(zhuǎn)角法，屈服點(diǎn)法，螺栓伸長法等4種。其中，螺栓伸長法雖然最為準(zhǔn)確、可靠，然而，由于難以在實(shí)際的裝配機(jī)械上實(shí)現(xiàn)，故至今尚未用于生產(chǎn)。相比之下，扭矩法因簡單易行，長期來一直是螺紋副裝配中最常用的方法。但隨著對裝配質(zhì)量要求的不斷提高，扭矩法的不足也越來越多地暴露出來。因此，近十年來，重要場合下螺栓聯(lián)接所采用的擰緊工藝基本由扭矩-轉(zhuǎn)角法所取代，大大提高了產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在現(xiàn)代汽車廠的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線上，關(guān)鍵螺栓聯(lián)接，如主軸承蓋、缸蓋、機(jī)油濾清器支架、曲軸軸頭等的擰緊工藝都為扭矩-轉(zhuǎn)角法，一些分裝線上的重要螺栓聯(lián)接，象連桿，
3、采用的也是這種方法。????????裝配擰緊的實(shí)質(zhì)是通過螺栓的軸向預(yù)緊力將兩個(gè)工件（如缸蓋與缸體）可靠地聯(lián)接在一起，因此，對軸向預(yù)緊力的準(zhǔn)確控制是保證裝配質(zhì)量的基礎(chǔ)。通過控制擰緊扭矩間接地實(shí)施預(yù)緊力控制的扭矩法由于受到摩擦系數(shù)等多種不確定因素的影響，導(dǎo)致對軸向預(yù)緊力控制精度低。此外，出于安全考慮，最大軸向力在設(shè)計(jì)時(shí)一般設(shè)在其屈服強(qiáng)度的70%以下，實(shí)際值往往只有30~50%。軸向預(yù)緊力小而分散，必然造成材料利用率低、結(jié)構(gòu)笨拙和可靠性差。而扭矩-轉(zhuǎn)角法的實(shí)質(zhì)是控制螺栓的伸長量，在螺栓貼合以后的整個(gè)擰緊范圍，伸長量始終與轉(zhuǎn)角成正比。在彈性范圍內(nèi)，軸向預(yù)緊力與伸長量成
4、正比，控制伸長量就是控制軸向力，螺栓開始塑性變形后，雖然兩者已不再成正比關(guān)系，但桿件受拉伸時(shí)的力學(xué)性能表明，只有保持在一定范圍以內(nèi)，軸向預(yù)緊力就能穩(wěn)定在屈服載荷附近。事實(shí)上，扭矩-轉(zhuǎn)角法主要通過將螺栓拉長在超彈性極限，達(dá)到屈服點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)既充分利用材料強(qiáng)度，又完成了高精度擰緊控制的目的。????????眾所周知，扭矩是一種易測量又易顯示的工作參數(shù)，而對軸向預(yù)緊力的測量則很困難。在評定裝配質(zhì)量，即產(chǎn)品的螺栓聯(lián)接質(zhì)量時(shí)，若采用扭矩法進(jìn)行擰緊，則裝配工藝的要求表達(dá)為，其中為額定扭矩值。據(jù)此，很容易確定上、下限控制，但若采用扭矩-轉(zhuǎn)角法，工藝要求的表達(dá)形式就完全不同，成
5、為：。其中稱為起始扭矩，是達(dá)到起始扭矩后螺栓轉(zhuǎn)過的角度，取值一般為等，至于只是轉(zhuǎn)角公差的一種表達(dá)形式，也有定為的，或以單邊公差表示，如。而對扭矩-轉(zhuǎn)角擰緊工藝條件，該如何評定螺栓聯(lián)接質(zhì)量呢？這是企業(yè)必須解決的一個(gè)實(shí)際問題。2．評定裝配質(zhì)量的技術(shù)依據(jù)????????現(xiàn)實(shí)情況是盡管扭矩-轉(zhuǎn)角法的擰緊原理與常用的扭矩法有著本質(zhì)的區(qū)別，可在評定產(chǎn)品的裝配質(zhì)量時(shí)，還是只能利用扭矩這一參數(shù)，采用對最終扭矩進(jìn)行檢查的形式，與執(zhí)行扭矩法擰緊工藝時(shí)一樣。但必須指出，采用扭矩-轉(zhuǎn)角法擰緊時(shí)，最終扭矩的大小與螺栓聯(lián)接的摩擦狀況、材料強(qiáng)度等因素有關(guān)，其最終扭矩的分布比較分散，然而，扭
6、矩的分散正是為了減小軸向預(yù)緊力的分散。螺栓聯(lián)接組件的扭矩系數(shù)越大，其最終扭矩就越大；當(dāng)扭矩系數(shù)較小時(shí)，其最終扭矩就小。正常情況下，螺栓聯(lián)接的扭矩系數(shù)總是在一定范圍內(nèi)分布，獲得的最終扭矩就在一定范圍內(nèi)分布，因此，通過設(shè)定合理的最終扭矩范圍，能對采用扭矩-轉(zhuǎn)角法擰緊工藝時(shí)的裝配質(zhì)量做出評定。????????由此產(chǎn)生了間接和直接兩種評定模式，雖然它們都是以上述最終扭矩值作為依據(jù)，但獲得的途徑不同。間接法是以擰緊槍在完成螺栓緊固作業(yè)那一瞬間所顯示的值作為最終扭矩的，一般稱為裝配扭矩。而直接法則是一種事后檢查方法，乃是由專業(yè)檢查人員手持指針式或電子數(shù)顯式扭力扳手，直接對
7、產(chǎn)品上某一螺栓聯(lián)接部位進(jìn)行扭矩測試，均采用“緊固法”，這樣得到的最終扭矩值常稱為檢查扭矩。????????從圖1中可以看出，在采用扭矩-轉(zhuǎn)角法裝配擰緊工藝時(shí)，摩擦系數(shù)、預(yù)緊力與最終扭矩之間的關(guān)系。????????????????????????????????圖1超彈性裝配時(shí)的預(yù)緊力和擰緊力矩關(guān)系示意圖????????如果螺栓強(qiáng)度最大，摩擦系數(shù)最小，則產(chǎn)生最大預(yù)緊力，反之，如果螺栓強(qiáng)度最小，摩擦系數(shù)最大，則產(chǎn)生最小預(yù)緊力。如果螺栓強(qiáng)度最小，摩擦系數(shù)最小，將產(chǎn)生最終扭矩，反之，如果螺栓強(qiáng)度最大，摩擦系數(shù)最大，將產(chǎn)生最大最終扭矩。????????鑒于用作螺栓緊固的
8、各類器具，無論較簡單的手持式扭力扳手還
