螺紋裝配擰緊的實(shí)質(zhì)是通過(guò)螺栓的預(yù)緊力將兩個(gè)工件可靠地連接在一起, 增強(qiáng)連接的剛性和緊密性, 以防松和防滑, 但過(guò)大或過(guò)小的預(yù)緊力都是有害的。預(yù)緊力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致螺栓被擰斷, 被連接件被壓碎、扭曲或斷裂等嚴(yán)重后果; 預(yù)緊力不足, 則會(huì)致使被連接件錯(cuò)位、歪斜, 螺母松脫, 甚至緊固件被剪斷。預(yù)緊力變化會(huì)使得零件內(nèi)部應(yīng)力不一致, 影響螺紋副連接的性能, 致使螺紋副疲勞壽命下降。據(jù)報(bào)道, 高達(dá)90% 的螺紋副失效是由于初始預(yù)緊不正確引起的 。因此需要嚴(yán)格的控制預(yù)緊力的大小及一致性。預(yù)緊力的控制方法主要有扭矩控制法、扭矩/ 轉(zhuǎn)角控制法、屈服點(diǎn)控制法、超聲波控制法及其他新興方法等。

    扭矩控制法操作簡(jiǎn)單、直觀, 是目前應(yīng)用廣泛的控制方法。但是采用扭矩控制法時(shí), 預(yù)緊力與擰緊扭矩之間存在著諸如摩擦等其他影響因素, 因此預(yù)緊力離散度較高, 約為30%  。在德國(guó)工程師協(xié)會(huì)( VDI) 緊固件委員會(huì)的主持下, 經(jīng)過(guò)500 次以上的擰緊試驗(yàn)得出: 施加扭矩的精度從10% 提高到

則對(duì)預(yù)緊力的精度無(wú)顯著影響

    扭矩/ 轉(zhuǎn)角控制法可將預(yù)緊力控制在15%的誤差范圍內(nèi) , 有效地減小了預(yù)緊力的離散度,但是該控制方法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 而且只有當(dāng)被連接件處于塑性變形范圍時(shí)該方法才能獲得較好的精度 。

    屈服點(diǎn)控制法預(yù)緊力離散度很小, 可將螺栓擰至屈服極限, 但是控制系統(tǒng)復(fù)雜, 擰緊工具價(jià)格很昂貴, 且對(duì)螺栓的材料、結(jié)構(gòu)和熱處理要求很高 。

    超聲波測(cè)量可以成功用于大尺寸螺栓, 但是當(dāng)螺栓尺寸較小時(shí), 環(huán)境影響因素甚至是操作者導(dǎo)致的誤差都可能超過(guò)儀器的分辨率 。近,形狀記憶合金及利用非接觸式光學(xué)測(cè)量位移與應(yīng)變的電子斑點(diǎn)干涉測(cè)量法

    在精密螺紋副零件自動(dòng)裝配系統(tǒng)中, 要求裝配系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單直觀, 以簡(jiǎn)潔的方式完成精密的裝配作業(yè)。本文提出了一種改進(jìn)的扭矩法：扭矩/ 時(shí)間控制法, 通過(guò)扭矩與時(shí)間的斜率變化與系統(tǒng)的剛度變化關(guān)系, 得到預(yù)緊力與力矩之間的關(guān)系式, 對(duì)不同的螺紋副施加不同的扭矩,從而保證預(yù)緊力的一致性, 實(shí)現(xiàn)微小型螺紋副的裝配, 并通過(guò)仿真對(duì)該控制方法的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。

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