螺紋裝配擰緊的實質(zhì)是通過螺栓的預(yù)緊力將兩個工件可靠地連接在一起, 增強連接的剛性和緊密性, 以防松和防滑, 但過大或過小的預(yù)緊力都是有害的。預(yù)緊力過大會導致螺栓被擰斷, 被連接件被壓碎、扭曲或斷裂等嚴重后果; 預(yù)緊力不足, 則會致使被連接件錯位、歪斜, 螺母松脫, 甚至緊固件被剪斷。預(yù)緊力變化會使得零件內(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)報道, 高達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, 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%  。在德國工程師協(xié)會( VDI) 緊固件委員會的主持下, 經(jīng)過500 次以上的擰緊試驗得出: 施加扭矩的精度從10% 提高到

則對預(yù)緊力的精度無顯著影響

    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, 而且只有當被連接件處于塑性變形范圍時該方法才能獲得較好的精度 。

    屈服點控制法預(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, 擰緊工具價格很昂貴, 且對螺栓的材料、結(jié)構(gòu)和熱處理要求很高 。

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

    在精密螺紋副零件自動裝配系統(tǒng)中, 要求裝配系統(tǒng)盡可能簡單直觀, 以簡潔的方式完成精密的裝配作業(yè)。本文提出了一種改進的扭矩法：扭矩/ 時間控制法, 通過扭矩與時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, 實現(xiàn)微小型螺紋副的裝配, 并通過仿真對該控制方法的可行性進行了驗證。

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