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(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(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(dāng)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(dāng)螺栓尺寸較小時, 環(huán)境影響因素甚至是操作者導(dǎo)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(xué)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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