汽車裝配過程中螺栓擰緊控制方法

螺栓是制造業和國防工業中不可缺少的緊固件是航空、汽車、船舶、鐵路、橋梁、建筑等重要基礎設施的關鍵部件。

為了將許多硬件設備精準地裝配在一起，螺栓需要準確擰緊。錯誤的擰緊，可能會導致成本浪費，甚至螺栓塑性變形或者斷裂等災難性的后果。螺栓連接的原理以及控制擰緊過程的常用方法，都是看似簡單的，但正確擰緊螺紋緊固件是一個復雜的過程，需

要了解螺栓連接的特點和各種擰緊方法。 

 螺栓緊固件的力學性能

鋼是工程中廣泛應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。對高吞吐量、高精度裝配、高質量產品生產中了解螺栓連接的原理及力學性能極其重要。  

 1.1 螺栓連接的原理

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

螺栓擰緊的目標就是施加適當的軸向拉力。理論上，只要產生了足夠的夾緊力，完全可以保證被夾零件在震動、高低溫等惡劣環境下**工作，而不必使用涂膠等輔助方法。

 1.2螺栓連接的特性

螺栓連接的質量很大程度上取決于對螺栓預緊力的控制。過高的預緊力會導致螺栓產生嚴重的塑性變形，從而導致疲勞或斷裂，不充足的預緊力會引起結構連接的振動、松弛和滑移，從而破壞結構的完整性，影響任何利用螺栓連接裝配設備的正常運行。

 2 螺栓擰緊方法

工程實踐中對高吞吐量、高精度裝配、 高質量產品等性能要求，使得螺栓緊固過程中的預緊力控制問題日益突出。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量，精度都不一樣，以下是目前*常用的擰緊方法及它們的優缺點：

 2,1 力矩控制方法

螺栓預緊力的大小是通過擰緊力矩來加以控制，比如汽車裝配現場常用定力矩扳手來控制擰緊力矩，當擰緊力矩超過規定值時，定力矩扳手內部機構之間發生打滑。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單及快速，易于標準化。

但是理論研究的日益深化發展及很多試驗研究結果指出，這種方法存在著一些固有的缺陷。擰緊力矩受摩擦系數、環境、擰緊速度、工具精度、拆卸再擰緊、接觸面特性元素等波動的影響較大，導致應力公差過大，準確性較差。

2.2 轉角控制方法

螺栓擰緊由通過旋轉角度進行管理，旋轉角度從螺栓頭的固定點開始。這種方法從緊貼力矩的特定角度進行擰緊，在塑性區內擰緊，軸向拉力分散較低，操作簡單。但由于擰緊會超出屈服點，因此接頭會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

通過在屈服點處力矩梯度隨旋轉角的變化來管理擰緊，這種變化通過電子裝置進行監測和運算。由于軸向拉力的分散性較小，因此有可能設計出較大的螺栓效率。即使在擰緊之后，也可以檢查螺栓本身，但因在屈服點以上進行擰緊，且擰緊裝置昂貴，因此在使用領域很難采用相同的方法。

2.4 伸長率測量方法

緊固由螺栓緊固產生的螺栓伸長率來控制。伸長率可以通過千分尺、超聲波或螺栓內嵌的測量傳感器來測量。軸向拉力的分散性很小，可以在彈性區域內擰緊，螺栓聯接效率高。可以進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

通過在螺栓上施加拉伸載荷的同時擰緊螺母，通過釋放載荷后產生的拉力來控制擰緊。軸向拉伸可直接控制，螺栓不產生扭轉應力，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率的變化來控制。擰緊不需要空間和力，但是熱和軸向張力之間沒有明確的關系，溫度設定控制比較困難。