装配制造过程对螺栓拧紧力矩控制的分析 - 图文

装配制造过程对螺栓拧紧力矩控制的分析

李爱付 蔡恒恩 尹兰兰 范增

（中国重汽济南动力部WD加工部）

摘要

此篇文章主要针对我们制造部门当前生产条件，对螺栓装配过程所出现的质量问题：力矩偏大或偏小，不在工艺控制范围内，从理论上和实际拧紧过程中进行各种因素分析，同时也针对各关键控制点，从工艺制定合理性上、拧紧过程的分部控制、检测手段的精确度和针对性，等方面提出一种新的思路或方法来合理的改善当前对螺栓力矩的偏差的控制。

This article mainly in our manufacturing sector currently production conditions, to bolt assembly process in quality problem: torque slants small or large, not in process control range, from theory and practical tighten the process all kinds of factor analysis, but also on the critical control points, from technology formulating rationality, tighten the process control, test means of the division precision and pertinence, puts forward a new idea or methods to improve the reasonable to bolt the deviation of the moment of control.

关键词：螺栓；力矩控制；

Keywords: bolts; Torque control;

一、项目选定

某公司在装配制造过程强力螺栓拧紧力矩偏差的故障问题一直存在，特别是副螺栓拧紧力矩偏差的故障率达到总装配量的34%，造成中途下线率高，降低了装配制造过程的生产效率。

同时公司在稽查或audit评审过程中发动机主要总成部分的螺栓拧紧力矩总会出现超出工艺规定范围的情况，严重影响对整机质量的评价。

作为生产单位，装配制造过程中发动机主要总成强力螺栓拧紧力矩超差或衰减一直是我们多年来难以解决的技术问题，我们现在延用的工艺技术标准仍然是80年代斯太尔的技术标准,当时多以手动操作为主，而当前的生产制作过程我们使用的材料、结构和自动化操作设备都有所变化，此篇文章主要针对我们制造部门当前生产条件对螺栓装配过程所出现的质量问题，从理论上和实际拧紧过程中进行因素分析，同时也提出一种新的思路或方法来合理的改善当前对螺栓力矩的偏差问题。

二、装机后对缸盖主副螺栓力矩测量

(一)、装配过程中抽取二十台发动机对420根副螺栓装配后达到的拧紧力矩进行统计其中：

副螺栓力矩小于副螺栓力矩大于合格

130Nm 74根 170Nm 67根 281根 66%副螺栓力矩小于130副螺栓力矩大于170合格16% 从装配时拧紧机显示的力矩看主螺栓产生的力矩存在偏大和偏小的现象，但偏大的力矩比例偏高

（二）、装配下线处对主螺栓力矩检测（工艺300-400Nm）

一缸 二缸 362 328 372 349 325 332 AZ11900993 367 317 BZ11941759 361 332 三缸 312 346 337 319 339 四缸 五缸 六缸 334 366 301 389 333 356 344 380 411 369 342 324 353 341 317

317 335 344 331 309 365 327 360 376 355 322 390 BZ11941556 360 352 305 352 366 386 340 370 337 353 362 355 339 333 329 333 355 342 333 404 358 392 367 329 338 322 342 388 381 365 从测量三台发动机主螺栓数据中看螺栓力矩都大多符合300-400Nm的工艺范围要求，只有两根主螺栓超出工艺要求范围。

螺栓在拧紧的过程既是被轴向拉伸的过程，塑性材料的延伸特性可以分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段四个过程。

从以上对主副螺栓拧紧力矩统计的数据分析可以看出：副螺栓的离散性高于主螺栓，存在衰减和增加两种状态；主螺栓拧紧力矩主要是增加。

出现螺栓力矩不受控、不定性变化的原因可能存在以下四种因素：

1、螺栓性能一致性差。

2、现场螺栓拧紧顺序及步骤存在不合理性。

3、在该螺栓拧紧方法下，螺栓应变超出了弹性阶段。

4、被夹紧机构的结构复杂、特性不一致。 三、主副螺栓拧紧力矩的产生、偏差及相关因素的分析

螺栓拧紧力矩的控制是一个复杂的装配作业过程，螺栓拧紧力矩的理论值设定需根据被夹紧件所需的预紧力确定，工业生产中因被夹紧件的结构、材料、硬度，螺栓自身的结构、材料，拧紧工艺方法及拧紧工具自身精度等各种因素的不一致性会造成螺栓拧紧力矩不能精确控制，所以生产过程中拧紧力矩都有一个范围来控制，但是螺栓组的最小预紧力之和应大于被夹紧机构所需的夹紧力，螺栓组最大预紧力之和不能超过被夹紧机构所需最大夹紧力，这也是所有最终装配的前提条件。

（一）、装配过程螺栓拧紧力矩的相关理论依据 1、 螺栓拧紧力矩T的确定

螺栓的拧紧力矩T与螺栓的螺旋副间的摩擦阻力矩T1和螺母肩部与支撑面间摩擦阻力矩T2的关系是：T= T1+ T2

在螺栓拧紧过程螺旋副间的摩擦阻力大小和螺母肩部与支撑面的摩擦阻力大小除受材料、温度和形状等因素影响还直接受螺栓轴向预紧力的大小的影响，因此螺栓的拧紧力矩T与装配过程中被夹紧件所需的最终预紧力F0