浅谈拧紧工艺中常用的拧紧方法

SunFMEA

在汽车装配工艺中，拧紧工艺是一个十分常见且重要的工艺，在目前工作中接触的拧紧工艺比较常用的方法有扭矩法和扭矩+角度法，下面就和大家一起探讨这两种方法的原理及其优缺点。

扭矩法

扭矩法就是利用扭矩和预紧力的线性关系在弹性区进行紧固控制的一种方法。该方法在拧紧设置中，只对一个确定的紧固扭矩进行控制。

                               
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扭矩法一般分成三个阶段：认帽，快速拧紧，最终拧紧（在人工拧紧过程中，认帽阶段可以省略），认帽一般设定反转一定的角度，在自动拧紧过程中，可以通过调整角度和速度来提高认帽的成功率，快速拧紧过程的速度是整个过程中最快的，通常也是以力矩为目标进行设定的，而最终拧紧则是以图纸要求的力矩为目标，同时设定扭矩和角度监控，如下图示例所示。

                               
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扭矩法整个过程中角度与扭矩的关系如下图所示，Preload(F)最终需要的夹紧力，T为目标扭矩，K为系数，结合公式及图形可以看出，K的值会受到摩擦系数的变化而变化，即使目标扭矩相同，摩擦系数不同也会导致加紧力不同。

                               
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（d：工程直径，d2:中径，μth：螺纹摩擦系数，β：牙型半角，μb：螺栓头下支撑面摩擦系数，Db：螺栓头下支撑面摩擦有效直径）

扭矩法的优点：1.设定比较简单，便于操作及控制，2.广泛应用于非关键螺栓的拧紧，手动拧紧等场所。

扭矩法的缺点：由于摩擦系数的作用，加紧力散差较大，一般±17%至±60%；

扭矩+角度法

扭矩+角度法，简称扭矩转角法，是在拧紧时将螺栓相对转动一个固定的角度，即把一个确定的紧固转角作为指标来对预紧力进行控制的一种方法，该拧紧方法可在弹性区和屈服区进行使用。

                               
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对于扭矩转角法拧紧，首先需要施加一个起始扭矩，消除被夹紧零件间的间隙，翘曲等，起始扭矩及拧紧速度的设定是一个非常关键的参数，需要大量的数据结果以及丰富的经验。进入弹性段，使其后拧紧时扭矩与转角基本呈线性关系，不受摩擦力的影响，在此阶段，对于刚度相同的零件，转动相同角度，螺栓螺母的拉伸量将会相同，增加的夹紧力也基本相同，而在屈服段，转角和扭矩虽然不是线性关系，但是仍然遵循该螺母螺栓的拉伸特性，进入该阶段，夹紧力随角度的变化减缓，从而能获得的夹紧力一致性更佳。

                               
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扭矩加角度法的优点：1.与扭矩法相比，降低摩擦系数对最终得到的夹紧力的影响，夹紧力散差小，弹性段在±9%至±17%，屈服段在±3%至±8%，2.能够实现对螺栓螺母拉伸量精准控制。

扭矩加角度法的缺点：1.该方法不是对所有的螺栓均适用，尤其是短螺栓及短自由螺纹的螺栓，2.需要对连接件进行精确分析，以明确合适的控制参数，3.对工具的要求较高，成本投入大，且节拍相对较慢。

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