汽车装配过程中螺栓拧紧控制方法

螺栓是制造业和国防工业中不可缺少的紧固件是航空、汽车、船舶、铁路、桥梁、建筑等重要基础设施的关键部件。

为了将许多硬件设备精准地装配在一起，螺栓需要准确拧紧。错误的拧紧，可能会导致成本浪费，甚至螺栓塑性变形或者断裂等灾难性的后果。螺栓连接的原理以及控制拧紧过程的常用方法，都是看似简单的，但正确拧紧螺纹紧固件是一个复杂的过程，需

要了解螺栓连接的特点和各种拧紧方法。 

 螺栓紧固件的力学性能

钢是工程中广泛应用于制作螺栓的金属材料，跟很多其他的金属材料一样，钢是弹性的。对高吞吐量、高精度装配、高质量产品生产中了解螺栓连接的原理及力学性能极其重要。  

 1.1 螺栓连接的原理

没有工作载荷，螺栓只是一个夹紧装置。 在实用上，在螺栓连接装配中，部件被夹在螺栓和螺母之间（螺栓联接为例），并绝大多数在装配时都必须拧紧，即螺栓插入被连接件，利用螺母或内螺纹拧紧使螺栓拉伸变形，这种弹性变形产生轴向的拉力，将被夹零件挤压在了一起，螺栓拧紧时的这种力称为预紧力。在无外荷载的装配状态下，螺栓预紧力与夹紧部件的夹紧力相等但相反，此时的螺栓预紧力称为轴向拉力。

螺栓拧紧的目标就是施加适当的轴向拉力。理论上，只要产生了足够的夹紧力，完全可以保证被夹零件在震动、高低温等恶劣环境下**工作，而不必使用涂胶等辅助方法。

 1.2螺栓连接的特性

螺栓连接的质量很大程度上取决于对螺栓预紧力的控制。过高的预紧力会导致螺栓产生严重的塑性变形，从而导致疲劳或断裂，不充足的预紧力会引起结构连接的振动、松弛和滑移，从而破坏结构的完整性，影响任何利用螺栓连接装配设备的正常运行。

 2 螺栓拧紧方法

工程实践中对高吞吐量、高精度装配、 高质量产品等性能要求，使得螺栓紧固过程中的预紧力控制问题日益突出。目前有几种常用的螺栓拧紧方法，它们的拧紧原理及拧紧质量，精度都不一样，以下是目前*常用的拧紧方法及它们的优缺点：

 2,1 力矩控制方法

螺栓预紧力的大小是通过拧紧力矩来加以控制，比如汽车装配现场常用定力矩扳手来控制拧紧力矩，当拧紧力矩超过规定值时，定力矩扳手内部机构之间发生打滑。这是一种目前*常用、*广泛使用的的拧紧控制和操作方式，拧紧方法原理非常的简单及快速，易于标准化。

但是理论研究的日益深化发展及很多试验研究结果指出，这种方法存在着一些固有的缺陷。拧紧力矩受摩擦系数、环境、拧紧速度、工具精度、拆卸再拧紧、接触面特性元素等波动的影响较大，导致应力公差过大，准确性较差。

2.2 转角控制方法

螺栓拧紧由通过旋转角度进行管理，旋转角度从螺栓头的固定点开始。这种方法从紧贴力矩的特定角度进行拧紧，在塑性区内拧紧，轴向拉力分散较低，操作简单。但由于拧紧会超出屈服点，因此接头会受到附加载荷的限制或难以重新拧紧，很难定义拧紧角度。

2.3 力矩梯度法

通过在屈服点处力矩梯度随旋转角的变化来管理拧紧，这种变化通过电子装置进行监测和运算。由于轴向拉力的分散性较小，因此有可能设计出较大的螺栓效率。即使在拧紧之后，也可以检查螺栓本身，但因在屈服点以上进行拧紧，且拧紧装置昂贵，因此在使用领域很难采用相同的方法。

2.4 伸长率测量方法

紧固由螺栓紧固产生的螺栓伸长率来控制。伸长率可以通过千分尺、超声波或螺栓内嵌的测量传感器来测量。轴向拉力的分散性很小，可以在弹性区域内拧紧，螺栓联接效率高。可以进行附加加载和重新拧紧螺栓，但是螺栓端面必须精加工，拧紧装置昂贵，成本高。

2.5 加载方法

通过在螺栓上施加拉伸载荷的同时拧紧螺母，通过释放载荷后产生的拉力来控制拧紧。轴向拉伸可直接控制，螺栓不产生扭转应力，但是拧紧装置和螺栓是特制的，成本很高。

2.6 加热方法

拧紧由螺栓加热前后伸长率的变化来控制。拧紧不需要空间和力，但是热和轴向张力之间没有明确的关系，温度设定控制比较困难。