基于螺栓自動(dòng)擰緊機(jī)擰緊控制方法分析

邊群星

摘要在科技的發(fā)展和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力不斷提高以及企業(yè)將效益最大化的迫切心理等因素的催促下，機(jī)械的智能化程度也越來(lái)越高，為保證機(jī)械正常的工作，在整個(gè)機(jī)械構(gòu)造中，螺栓自動(dòng)擰緊機(jī)已成為其必不可少的組成部分。但是，由于其首先是在國(guó)外興起，近幾年才引進(jìn)國(guó)內(nèi)。在國(guó)內(nèi)對(duì)于螺栓自動(dòng)擰緊機(jī)擰緊控制技術(shù)還沒(méi)有成熟。

關(guān)鍵詞螺栓自動(dòng)擰緊機(jī)；控制方法；方法探討

機(jī)械在制造的過(guò)程中質(zhì)量得到保障的基礎(chǔ)是各個(gè)零部件在誤差允許的范圍銜接的十分精密，而這一過(guò)程的完成僅僅靠人工操作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，螺栓擰緊機(jī)就此運(yùn)用而生。就現(xiàn)階段而言，隨著機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，螺栓擰緊機(jī)已機(jī)械制造行業(yè)必不可少的工具。另外，在螺栓擰緊機(jī)沒(méi)有規(guī)模應(yīng)用到機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)時(shí)，對(duì)于螺絲螺母等銜接之處的處理，僅僅依賴于工作人員的手工操作，對(duì)于手工操作并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化處理，在人工操作的過(guò)程中，又由于不同部位有不同的工作人員負(fù)責(zé)，對(duì)銜接處的方式不同，各個(gè)銜接處的質(zhì)量也就不同，相應(yīng)的，生產(chǎn)的機(jī)械的整體質(zhì)量也就無(wú)從保證了，隨生產(chǎn)要素的需要，傳統(tǒng)的制造的機(jī)械存在的缺點(diǎn)日趨明顯，自動(dòng)擰緊機(jī)也取代課傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。

1發(fā)展歷程以及發(fā)展的現(xiàn)狀

先進(jìn)的擰緊方法，是建立在智能的擰緊工具的基礎(chǔ)上的。和國(guó)內(nèi)相比，美國(guó)、瑞典、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)其技術(shù)掌握的更為熟練，近幾年才在我國(guó)興起。由于我國(guó)對(duì)其了解相對(duì)較晚。因而，都是對(duì)別國(guó)技術(shù)進(jìn)行借鑒的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新的，例如近兩年，主要以日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為參照對(duì)象制定我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。例如在汽車制造的過(guò)程中，由于我國(guó)在擰緊設(shè)備方面技術(shù)還沒(méi)有熟練，進(jìn)而大都采用購(gòu)買國(guó)外的擰緊機(jī)的方式。但是，隨著我國(guó)科技的發(fā)展，在擰緊技術(shù)方面有一定的突破，有的企業(yè)在擰緊這一塊以掌握了扭矩一轉(zhuǎn)角技術(shù)，有的實(shí)力較為雄厚的企業(yè)開始對(duì)屈服點(diǎn)擰緊工藝進(jìn)行研究，并取得一定成果。但這所有的成果都是建立在對(duì)其他國(guó)家技術(shù)借鑒的基礎(chǔ)上的，由于技術(shù)問(wèn)題，還不能獨(dú)立設(shè)計(jì)智能的設(shè)備。

由于我國(guó)對(duì)擰緊機(jī)的研究受到科研能力的制約，和西方發(fā)達(dá)國(guó)家大力推廣先進(jìn)的屈服點(diǎn)擰緊工藝相比較我國(guó)對(duì)其技術(shù)的掌握不是很好，但是為了減少與其的差距，我國(guó)也在大力推廣較為基礎(chǔ)的像扭矩轉(zhuǎn)角法和扭矩工藝了，國(guó)家科研人員也努力的研究屈服點(diǎn)法。

螺栓連接，顧名思義，就是通過(guò)螺栓將2個(gè)機(jī)器緊密的銜接在一起。眾所周知，現(xiàn)代化工廠在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，大都采用流水線的工作模式，機(jī)器在高強(qiáng)度下進(jìn)行工作，因而其無(wú)論是銜接的精密性以及抗疲勞強(qiáng)度等各個(gè)方面都具有較高的要求。另外，還要考慮溫度的變化對(duì)螺紋連接的影響，機(jī)械在高強(qiáng)度的環(huán)境下工作，銜接之處由于摩擦而使銜接之處耗損增加進(jìn)而使機(jī)器銜接不緊密，或者在由于摩擦生熱，使儀器銜接之處容易變形。要想減少或者避免以上現(xiàn)象的發(fā)生，可將智能化螺栓擰緊機(jī)引入機(jī)械擰緊系統(tǒng)中。

2主要方法介紹

小型企業(yè)，由于資金的匱乏，還沿用傳統(tǒng)的扳手?jǐn)Q緊法，但是，在我國(guó)大多數(shù)中型企業(yè)，都采用扭矩控制法、超彈性控制法等，也有大型的企業(yè)運(yùn)用更為先進(jìn)的屈服點(diǎn)擰緊法對(duì)機(jī)械進(jìn)行擰緊。下面我們就對(duì)扭矩控制法、扭矩一轉(zhuǎn)角控制法以及屈服點(diǎn)法等三種方法的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

2.1扭矩控制法（T）

和扭矩一轉(zhuǎn)角控制法和屈服點(diǎn)法相比較，扭矩控制法的工作原理較為簡(jiǎn)單，預(yù)緊力的大小由螺栓扭矩值控制，螺栓扭矩值有機(jī)器表面的光滑度，儀器銜接處的潤(rùn)滑狀況有關(guān)。另外，在利用扭矩控制法對(duì)機(jī)械進(jìn)行螺栓擰緊時(shí)，也要注意機(jī)械的溫度，其溫度的高低也和預(yù)緊力的大小有一定的關(guān)系。除此之外們還要充分考慮環(huán)境問(wèn)題，磨損問(wèn)題等。

通過(guò)上述的描述，我們不難發(fā)現(xiàn)，利用扭矩控制法對(duì)機(jī)械進(jìn)行螺栓擰緊時(shí)，不需要大型的機(jī)械設(shè)備的操作，操作的工具隨處可見(jiàn)。簡(jiǎn)而言之，就是制作成本低，其有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其方法也存在一定的缺陷，例如由于擰緊工具較為普遍，進(jìn)而對(duì)其精度的把握不是很好，容易受到環(huán)境等外界因素的影響。綜上所述，其適用于小型的，對(duì)精密度要求不高的企業(yè)。

2.2扭矩一轉(zhuǎn)角控制法

最先研究此方法的國(guó)家是美國(guó)，在20世紀(jì)中葉，扭矩?cái)Q緊法在使用生產(chǎn)的過(guò)程的弊端隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日趨明顯，為滿足發(fā)展需求，美國(guó)有關(guān)科研部門開始尋找最為合適的方法，進(jìn)而出現(xiàn)扭矩一轉(zhuǎn)角控制法。扭矩一轉(zhuǎn)角控制法，顧名思義，是在扭矩控制法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在力的作用下螺栓現(xiàn)有的位置和原來(lái)的位置有一定的夾角另外，其軸向也存在一定的增長(zhǎng)，進(jìn)而連接件濃縮，如此一來(lái)，螺栓和接觸面就會(huì)緊密的聯(lián)系在一塊。既對(duì)螺栓的位置進(jìn)行了變動(dòng)，相應(yīng)的，后續(xù)的軸向夾緊力也會(huì)發(fā)生變化，但是，變化是在轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，只要其夾角控制好，軸向夾緊力就會(huì)準(zhǔn)確無(wú)誤。當(dāng)然、在對(duì)夾角進(jìn)行計(jì)算時(shí)，也要將其摩擦力計(jì)算在內(nèi)。只要將轉(zhuǎn)角的度數(shù)計(jì)算好，后續(xù)數(shù)據(jù)的變更就準(zhǔn)確了，相應(yīng)的，對(duì)于擰緊度也就相對(duì)較高了。對(duì)于這一方法的優(yōu)點(diǎn)，主要以緊密度高以及承載能力為主，以具有一定的韌性、不易變形以及軸向加緊力更大為輔。對(duì)于其缺點(diǎn)，就是對(duì)轉(zhuǎn)角的計(jì)算較為復(fù)雜，沒(méi)有找到合適的方法對(duì)其進(jìn)行質(zhì)控監(jiān)測(cè)等。

2.3屈服點(diǎn)法

和以上2種方法相比較，屈服法是最為先進(jìn)的方法，也是技術(shù)含量較高的方法。由于此技術(shù)對(duì)于螺栓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有較高的要求，進(jìn)而價(jià)格相對(duì)而言相對(duì)較貴，因而只有幾家大型的企業(yè)在使用。和扭矩一轉(zhuǎn)角控制法一樣，它也是由基礎(chǔ)的扭矩控制法演化而來(lái)，其工作原理是以扭矩一轉(zhuǎn)角曲線斜率為基礎(chǔ)從而計(jì)算出屈服點(diǎn)。在了解屈服點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將螺栓擰緊到屈服點(diǎn)的極限值，之后，在將螺栓擰緊到原來(lái)設(shè)定好的起始力矩，在以上都進(jìn)行完畢之后，觀察曲線斜率的變化，進(jìn)而確定機(jī)器螺栓擰緊程度是否合格（斜率的升高，下降），如果機(jī)械螺栓擰緊程度不合格，機(jī)械就會(huì)被強(qiáng)迫停止工作。

對(duì)于這一方法的優(yōu)點(diǎn)，將機(jī)械與機(jī)械結(jié)合處的緊密型發(fā)揮到最大限度。使機(jī)械在高強(qiáng)度工作下有更長(zhǎng)的工作周期。其缺點(diǎn)在于外界環(huán)境的敏感度較高，為防止外界因素的影響，還要配與一定的輔助設(shè)備，因而價(jià)格也就較高了。

3結(jié)論

筆者以螺栓自動(dòng)擰緊機(jī)凝集控制方法為出發(fā)點(diǎn)，在對(duì)國(guó)內(nèi)的方法進(jìn)行探討的基礎(chǔ)上，分析各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。以期為讀者，為相關(guān)工作者提供幫助，并起到拋磚引玉的作用。endprint