变速装箱配过程中螺栓扭矩的控制.pdf

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工芝/工装/目/町/論/组/改造 SOLUTION
变速装箱配过程中螺栓扭矩的控制
赵建林
(陕西法士特齿轮有限责任公司汽车传动工程研究院工艺研究所,西安710000)
摘要;针对变速装箱配过程中螺栓扭矩的控制介绍了常用定扭工具,通过试验研究了在软连接和硬连接工况下动态
扭矩与静态扭矩间的差别,并分析了造成扭矩衰减的原因,结合实例对定扭工具的选择提出建议。
关键词:定扭工具;动态扭矩;静态扭矩;软连接;硬连接
中图分类号:TH131
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2012110-0131-0
1引言
型,前者空转速度可达7000r/min以上,与气动冲击扳手
螺纹连接通过螺栓轴向预紧力来连接两个零件,是机相差不大,且没有反作用力,现场使用十分方便,但精度
械产品中常用的连接方式,螺栓轴向预紧力对连接强度、较差,在10%左右。后者空转速度在400-600mmin左右,
螺纹副防松、被连接件间的密封等有直接影响,稳定和大精度为士7.5%。近期,某世界知名拧紧工具供应商推出带
小适宜的轴向预紧力是可靠连接的前提。实际工作中,不传感器的油压脉冲工具,兼具传感器式电动工具与油压
能方便地直接测量螺栓轴向预紧力,所以,在大多数情况脉冲工具的优点:空转速度在500r/min左右,扭矩输出精
下需通过对螺栓扭矩的控制来得到合适的轴向预紧力。度士5%,无反力,是批量生产过程中较为理想的拧紧工具。
在螺栓直径、被连接件表面摩擦系数、螺纹副摩擦系3动态扭矩、静态扭矩及其影响因素
数已确定的情况下,螺栓力矩与轴向预紧力成正比关系。
将定扭工具输出值设定在某一数值,拧紧完成后,用
所以,在机械产品装配过程中,螺栓力矩是最重要的参数双指针扭力扳手测量扭矩,会发现实测值与工具设定值
之一。本文仅以变速箱装配为例,探讨螺栓扭矩的控制。之接存在差异,有时二者相差可达30%甚至更大,这就是
2拧紧方式
动态扭矩和静态扭矩的差别,通常将定扭工具设定值称
在批量生产过程中,很少有用手动扳手直接拧紧螺为动态扭矩,实测值称为静态扭矩,静态扭矩与动态扭矩
栓,多数采用气动或电动扳手来实现。早期国内企业多数产生差值的主要原因是拧紧过程中螺栓或被连接件发生
采用气动冲击扳手,速度快,但精度较差,随着技术的发弹性变形,拧紧结東后,弹性变形稳定(恢复或保持),螺
展和产品质量提升的要求,定扭工具的使用越来越普及,栓轴向长度变化量发生变化,导致最终测量值与工具设
定扭工具的优点在于可以将输出扭矩设定在某一值,拧定值不一致。以下通过试验说明动态扭矩与静态扭矩的
紧过程中力矩达到设定值后自动切断工具的动力源,实差别及影响因素。
现扭矩的自动控制。
将定扭工具输出值(即动态扭矩)设定在60N·m,选
定扭工具一般分为电动和气动两种。电动定扭工具取两块带有10个孔的板材,其中一块带过孔,厚度
分为传感器式和电流式,传感器式定扭工具空转速度约15mm,称之为被连接件一;另外一块带螺纹孔,螺纹孔长
为200-400min,扭矩输出精度在六西格玛情况下可达度足够长,称之为被连接件二。选取以下四种工况,分别
到±3%,电流式的空转速度在700rmin以上,扭矩输出精将10个螺栓拧入螺纹孔,测量其静态扭矩:
度为t5%;气动定扭工具常见的有油压脉冲型和离合器
工况1:螺栓规格M10x35,不带弹簧垫圈,两个连接
拉杆
0.17mm,间隙值不0.17mm范围内,且最大值与最小值间相差应小于
法兰
合适,用力矩扳手0.03mm,计算b的平均值并做记录。每台扇形段用4组蜗
调节螺纹套直至杆齿轮箱,它们的b值偏差在0.04mm以内。总装前需将
间隙值合适。之后齿板、螺纹套、拉杆拆下
机体「将螺纹套与蜗杆5结论
定位套
齿轮箱用齿板锁
通过制订加工、装配过程的详细工艺规程及执行过
螺纹套
紧、固定。
程的控制,生产出的蜗杆齿轮箱传动平稳,一次达到各项
(9)参照第性能要求,为公司创造了可观的经济效益。此方法为今后
(7)步方法,按图的生产打下了坚实的工艺基础。
千斤顶
(编辑黄获)
14所示,测9个
间隙值b,同样,9作者简介:部(1963-),女,工程师,从事机制工艺エ作。
图14
个b值应在0.1
收稿日期:2012-06-06
机械工程师2012年第10期1131

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件均为45钢板,两块钢板直接贴合,采用传感器式电动
通过以上分析可知,影响动态扭矩与静态扭矩之间
定扭工具拧紧,转速调整为200r/min;
衰减率的主要因素有两点:(a)连接工况,在动态扭矩
工况2:拧紧工具为传感器式电动定扭工具,转速调定的情况下,连接特性越软,静态扭矩值越小;(b)定扭工
整为400r/min,其余同工况1;
具空转速度:随着工具速度的增加,静态扭矩与动态扭矩
工况3:螺栓规格M10x35,不带弹簧垫圈,两个连接间差值变大,即硬连接或偏硬连接静态扭矩变大,软连接
件均为45钢板,两块钢板中间加原始厚度为0.6mm的密或偏软连接静态扭矩变小。
封纸垫,拧紧工具为传感器式电动定扭工具,转速调整为4拧紧工具的选择
200r/min
从以上分析可知,要想得到稳定的静态扭矩,仅仅选
工况4:螺栓规格M10x35,带弹簧垫圈,两个连接件用精度更高的拧紧工具是不够的,需要对连接特性做详
均为铝合金板材,两块铝板中间加原始厚度为0.6mm的细的分析与试验,然后根据连接特性和设计要求精度选
密封纸垫,拧紧工具为传感器式电动定扭工具,转速调整用合适的定扭工具,以下列举三例:
为200r/min;
例一:某两个部件连接,共有12个螺栓,其中8个规
表1四种工况下静态扭矩测量值Nm表1为扭矩测格为M10×40,加弹簧墊圈,另外4个规格为M10x70,没
栓序号工况一工况二工况三工况四量结果。
有弹簧垫圈,但在螺栓与被连接件间有密封用的尼龙垫
675440
从表1可以看圈,连接件与被连接件材料为铸铁,中间有密封垫,力矩
6265341出,同样的输出设要求为55-68N-m。根据前面的分析可知,该连接为软连
636553定值,最终得到的接,但装有尼龙垫圈的4个螺栓较装有弹簧垫圈的8个
606852
静态扭矩值是不一螺栓更趋软,如使用同一动态扭矩来拧紧,即使使用精度
627053
样的,引起这种差最高的传感器式电动定扭工具,螺栓之间的静态扭矩也
6465
57
606534别的主要原因是连会超出要求,在这种情况下,可以考虑使用电动定扭工
864685242接工况不一致
具,并设定两种动态扭矩,当拧不同连接特性的螺栓时,
9
62645643般地,将连接工况通过套筒选择器选择不同的程序,进而实现不同的动态
10
6165246分为“软连接”和扭矩输出,故合理的方案为电动定扭工具(电流式或传感
平均值62.16453.7423“硬连接”,在拧紧器式均可)配两头套筒选择器。
与设定值比值10%19%90%7%过程中,在螺栓轴
例二:某两个部件连接,共有12个螺栓,规格均为
向方向连接件及被连接件变形越大,该连接越“软”,反M10x40,加弹簧垫,连接件与被连接件