发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究

螺栓连接的拧紧工艺对整机装配品质有很大影响。扭矩控制法和扭矩/转角控制法是控制螺栓预紧力的两种常用方法。分析了这两种方法的特点及影响因素,在以发动机连杆加工和装配中的螺栓拧紧为对象,通过试验研究了这两种方法对连杆大头孔圆度的影响,试验结果表明扭矩/转角控制法具有更高的控制精度。     

[装配技术]九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

多螺栓连接结构预紧力实验研究

开展多螺栓连接结构预紧力实验研究,获得了其在纯拧紧力矩作用下的预紧力及其响应规律。研究采用应变片测试方法,首先对单螺栓连接结构进行了预紧力实验,获得了不同拧紧力矩条件下螺杆上的轴向应变、轴向应力及预紧力,并通过与经验公式计算结果比较,验证了预紧力测试方法的合理性。在此基础上,开展了多螺栓连接结构预紧力实验研究。为比较相同拧紧力矩条件下,多螺栓连接结构与单螺栓连接结构预紧力水平间的差异,定义了预紧力比例因子K_(pro)。实验结果表明,由于螺栓组内部各螺栓间的相互影响,其预紧力水平明显低于单螺栓结构,并与螺栓拧紧状态相关。就本文所采用的多螺栓连接结构而言,在拧紧力矩较低、螺栓尚未完全拧紧时,K_(pro)为0.7~0.8,其预紧力水平为单螺栓结构的0.7~0.8倍;当拧紧力矩较高、螺栓处于稳定的拧紧状态时,K_(pr)为0.6左右,其预紧力约为单螺栓结构的0.6倍。     

拧紧策略及其对螺栓预紧力影响研究

随着飞机结构越来越多地采用整体机加件和复合材料构件,螺栓在主承力结构的连接中起着尤为重要的作用。螺栓拧紧在螺栓连接中是最为重要的环节,拧紧过程中产生的轴向力使螺栓被拉长,被连接件被压缩,而这个轴向力就是预紧力,预紧力作为螺栓拧紧中最为关键的因素,对螺栓连接的可靠性、结构力学性能和疲劳寿命有着非常显著的影响。现常采用扭矩法对螺栓进行拧紧,其中预紧力是通过拧紧扭矩转化得到,该过程受摩擦系数影响显著,而拧紧工艺参数亦会影响摩擦系数,使得预紧力与拧紧力矩的转化关系更加复杂。对不同的拧紧方法进行了比较的同时,发现不同拧紧方法对于预紧力的影响不尽相同,对于预紧力的控制也不尽相同。研究拧紧方法、拧紧工艺参数对拧紧力矩-预紧力转化关系的影响,对于精准获得所需的预紧力有积极的作用。因此,就国内外拧紧策略及其对预紧力影响的研究现状进行综述,主要涉及拧紧方法、拧紧方法对预紧力的影响、拧紧工艺参数对预紧力的影响等三个方面。     

发动机装配过程拧紧工艺优化

发动机是汽车的心脏,为汽车提供动力,其质量直接影响汽车的产品性能及驾乘舒适性和安全性。发动机结构复杂,由上千个零件组合而成,螺纹连接是其中最主要的连接方式,而螺栓拧紧工艺直接影响到螺纹连接的可靠性,在整个发动机装配过程中占有至关重要的作用。以改善软连接拧紧后的扭矩衰减为目的,从拧紧扭矩的影响因素出发,对拧紧过程中的主要影响因素进行生产试验,分别验证了提高拧紧目标值、调整拧紧顺序、采用同步拧紧、调整拧紧速度、采用分步拧紧及复拧法对静态扭矩分布和离散度的影响。试验方法为：改变影响因素设定值或变更拧紧方法后,收集125台（套）或更多组数据利用Minitab软件做直方图进行对比分析。从试验对比结果来看,提高拧紧目标值可以在一定程度上提高静态扭矩值,但对离散度影响不大;调整拧紧顺序对静态扭矩的优化效果更为明显,离散度未能得到优化;采用同步拧紧的静态扭矩图最接近正态分布,静态扭矩相较于单轴拧紧有所提高,同步拧紧扭矩差异性更小;在节拍允许范围内,降低拧紧速度和采用分步拧紧法对静态扭矩和离散度的优化均有明显的效果;复拧螺栓对静态扭矩的优化具有一定的效果。以上几种办法均可在一定程度上改善螺栓扭矩衰减情况...     

汽车总装螺栓拧紧控制工艺分析及优化

介绍了扭矩控制法、扭矩转角控制法、屈服点法、伸长量法等汽车总装时螺栓拧紧的控制方法,研究了变速器支撑连接螺栓装配过程与拧紧控制工艺,并分析了扭矩因数、摩擦因数对拧紧控制工艺的影响。与此同时,对变速器支撑连接螺栓拧紧控制工艺进行优化,确认采用扭矩转角控制法代替扭矩控制法,可以提高螺栓的拧紧质量。     

九级盘装配连接螺栓预紧力评估与分析

为探明航空发动机九级盘装配中螺栓重复使用有效预紧力范围,以螺纹摩擦试验机为测试手段,搭建九级盘连接模拟装配环境,研究航空发动机螺栓重复拧紧预紧力大小及其变化规律。开展了重复15次拧紧扭拉关系试验,试验设置了充分润滑、局部润滑与无润滑对比组,分析不同润滑条件下重复拧紧对螺栓预紧力变化规律及目标载荷的影响。试验结果表明,润滑对减小接触面的摩擦因数值并提高摩擦因数的稳定性具有积极意义,进而能够提高扭矩转化为预紧力的效率和稳定性;重复拧紧会改变预紧力的转化效率及稳定性,且不同的润滑条件下所表现出的规律也不尽相同。研究结果为九级盘螺栓重复使用预紧力评估提供一定参考。     

扭矩转角法工艺与检测方法

传统的螺纹紧固件拧紧方式为扭矩控制法,紧固扭矩随很难控制的摩擦系数变化,轴向预紧力精度低,且不会超过屈服强度的70%。针对紧固件扭矩法和扭矩转角法进行了理论与试验研究,对扭矩转角法的起始扭矩和转角的确定方法做出了说明,提出了螺栓扭矩转角法的屈服点捕捉方法,制定了合理的扭矩转角法拧紧方案,并通过路试试验验证了扭矩转角法的优势,结果显示扭矩转角法得到的预紧力较高,且在路试过程中预紧力衰减较少。     

螺栓预紧力测量装置的设计与应用

市面销售的M5、M6螺栓拧紧测量设备仅能测量拧紧扭矩且价格昂贵,针对该现状,研发螺栓预紧力测量装置。该装置包括:安装板、压力块、内螺纹柱、压力传感器、连接螺栓。将该装置应用于螺栓拧紧过程的监控,实现了对拧紧扭矩和预紧力的同时检测,实时调整设备的拧紧扭矩,使得螺栓装配预紧力达到设计要求。测量装置为螺栓连接,易损件互换性强;结构设计精巧,仅用市面销售的普通压力传感器即能达到预紧力测量要求,成本低廉。该装置特别适合于有M5、M6螺栓装配的小微制造企业采用。     

微小型零件螺纹连接中预紧力的精确控制

针对不同的螺纹副间摩擦力不确定,仅靠提高扭矩的控制精度无法保证预紧力一致性的问题,提出了一种预紧力控制方法——扭矩/时间控制法。该方法基于螺栓弹性变形范围内预紧力与扭矩、转角的关系,根据恒定转速下扭矩随时间变化的斜率关系以及系统的刚度,对每对螺纹副施加不同的拧紧力矩,以提高预紧力的一致性。仿真模拟带碟形弹簧垫圈的螺纹副拧紧螺母的装配过程,按照扭矩/时间控制法进行分析,结果表明,刚度与扭矩斜率比在±0.02%内波动时,预紧力控制精度为2.94%,说明扭矩/时间控制法具有较好的精度。     

螺纹润滑对螺纹副扭矩系数的影响及拧紧工艺探讨

采用螺栓螺母的螺纹连接结构具有广泛的运用,扭矩法拧紧则是螺纹连接各类拧紧中的最为广泛运用的拧紧方法。为了保障采用扭矩法拧紧的螺纹连接副的可靠性和稳定性,需要对螺纹连接副的扭矩和预紧力关系进行试验和研究。在制订装配工艺时,也需要结合螺纹副的实际情况和螺纹部位的润滑状态等选用合适的装配工艺。本文针对M12的镀锌螺栓,选用不同类型的螺母和螺纹润滑介质研究其扭矩和预紧力关系。结果表明,不同润滑介质对螺纹副的扭矩和预紧力关系有一定影响,对于不同类型的螺母,其影响程度也不同。同时通过分析差异性,对螺纹副的工艺选择进行了一定探讨,为如何选择合理的装配工艺提供了一定启发。     

螺距误差下的螺纹副应力分布及其对装配预紧力的影响研究

螺栓连接结构中的螺纹副和端面接触应力分布规律对装配预紧力以及连接可靠性起着关键的作用,螺纹加工过程中所产生的螺距误差使理想条件下的接触应力发生变化,其导致的螺牙啮合顺序变化不仅会影响螺纹副的应力分布还会对端面的应力分布产生影响,使螺栓拧紧过程中的扭矩与预紧力关系也随之发生变化.针对上述现象,以M10螺栓连接为例,建立了考虑螺距误差下的螺牙啮合理论模型,揭示了应力重分布的产生机理;建立了全参数化的螺栓拧紧过程三维有限元模型,分析了不同的螺距误差分布模式对螺纹副应力、端面应力以及螺栓装配预紧力的影响规律,并通过对内外螺距的选配实现了螺纹副应力均匀分布.最后,通过单螺栓拧紧实验建立了螺距误差与螺纹摩擦扭矩、端面摩擦扭矩以及螺栓预紧力的关联关系,验证了仿真模型以及上述理论的准确性.     

螺栓装配扭矩控制方法及其应用分析

本文结合笔者实际工作经验,在分析了螺栓装配扭矩、预紧力、转角等要素相互关系的基础上,对整车装配中常用的螺栓拧紧控制方法进行了探讨,对影响拧紧质量的因素进行了分析。     

铸铝箱体用螺栓扭矩系数影响因素分析

针对某铸铝箱体螺栓联接中预紧力离散度偏高的现状,在紧固件扭转-拉力试验机上进行了螺栓的拧紧试验,分析了拧紧过程中的螺栓使用次数、拧紧速度等工艺过程可控因素对扭矩系数的影响规律。试验结果表明:在螺栓拧紧过程中扭矩系数随着扭矩的增大而不断减小;拧紧速度较小时扭矩系数也相应较小,但扭矩系数离散程度明显偏高;终拧扭矩系数在首次拧紧时最小,第二次拧紧时迅速增加,之后趋于稳定。     

角度误差下管路连接结构装配及其对密封的影响

基于螺栓预紧力公式推导管路连接结构扭拉关系公式,建立管路连接结构有限元模型,对复合管路连接结构扭矩与预紧力关系进行仿真求解和理论计算。所建立的管路连接结构仿真模型计算结果与理论公式计算结果相对误差较小,验证了有限元模型的有效性。在复合管路连接结构拧紧模型的基础上,研究安装角度偏差对拧紧过程和密封性能的影响规律。研究结果表明：存在角度偏差时拧紧过程分为非线性贴合阶段和线性拧紧阶段;随着角度偏差的增大密封环宽度不断减小,且大球头密封环宽度减小速度大于小球头;随着角度偏差的增大,复合管路连接结构预紧力不断降低,装配无法达到预期效果。     

基于模型预估的汽车主动锥齿轮总成锁紧螺母拧紧机

为了实现汽车主动锥齿轮的自动化装配,在锁紧螺母拧紧机的研究中提出了模型预估的设计方法.根据螺栓拧紧特性对预紧力、扭矩、角度进行预估,用嵌入式拧紧控制器对汽车驱动桥主减速器总成装配中的锁紧螺母进行拧紧控制,结合光纤传感检测和机械设计技术进行销孔定位装置及其辅助装置设计.运用智能化的模糊控制算法,完成了对主动锥齿轮中锥形轴承的轴向预紧力、锁紧螺母的扭矩及角度定位多变量目标的模糊智能控制.经实际生产验证,该系统成功地解决了一类带有销孔定位功能的锁紧螺母的拧紧问题,并且系统具有很高的预测准确率,提高了生产效率和产品质量.     

高强度镀锌螺栓扭矩衰减控制技术分析

为了探究高强度镀锌螺栓扭矩衰减机理,进行扭矩衰减控制分析。以高强度镀锌螺栓为研究对象,对螺栓进行受力分析,建立判定扭矩衰减失效的数学模型;针对软连接装配,基于扭矩衰减控制方法即降低拧紧转速或分步拧紧,利用ATLAS电动拧紧系统,采用不同装配方法对螺栓进行拧紧对比试验,经过耐久试验结果表明扭矩失效准则能够有效判断装配连接的可靠性。因此,在软连接实际装配过程中,改变拧紧策略对保证螺栓联接可靠性具有重要意义。     

高精拧紧工具在发动机装配中的应用

介绍了发动机螺栓拧紧的基本原理,以及应用高精拧紧工具的扭矩曲线图,分析发动机装配螺栓拧紧问题的原因,通过分析计算的数据,进行拧紧参数的修改,完成并解决了发动机装配过程中螺栓拧紧的问题。     

航空发动机盘轴连接结构螺栓组弹性相互作用的规律

螺栓连接是航空发动机转子盘轴结构最常用的1种连接方式,螺栓之间的弹性相互作用对螺栓残余预紧力往往具有显著影响,进而影响盘轴间预紧力及界面压力一致性。首先分析了螺栓组弹性相互作用基本原理,建立残余预紧力随预紧过程演化模型;结合航空发动机低压涡轮轴盘连接特征,建立螺栓组弹性相互作用简化分析模型,分析材料属性,盘轴厚度、螺栓孔中心距、螺栓孔大小、螺栓数量等盘轴尺寸,以及初始预紧力、拧紧顺序等工艺参数对螺栓组弹性相互作用的影响,并结合试验进行验证,研究结果为盘轴连接结构设计及工艺设计提供理论依据。     

关于螺栓装配技术中扭矩法与扭矩／转角法比较与应用研究

本文介绍了联接技术的机理，对扭矩法和扭矩／转角法两种拧紧工艺进行了分析与比较。并结合生产实践，进一步论证了扭矩／转角法拧紧工艺在发动机关键螺栓联接中的应用价值。