发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究刘晓石(南京大全实业有限责任公司，江苏南京210037)摘要:螺栓连接的拧紧工艺对整机装配品质有很大影响。扭矩控制法和扭矩/转角控制法是控制螺栓预紧力的两种常用方法。分析了这两种方法的特点及影响因素，在以发动机连杆加工和装配中的螺栓拧紧为对象，通过试验研究了这两种方法对连杆大头孔圆度的影响，试验结果表明扭矩/转角控制法具有更高的控制精度。关键词:螺栓连接;拧紧工艺;预紧力控制中图分类号:TH162文献标志码:B文章编号:1671-5276(2012)05-0081-03ExperimentResearchonBoltTighteningProcessforEngineConnectingRodLIUXiao-shi(NanjingDaquanIndustryLimitedLiabilityCompany，Nanjing210000，China)Abstract:Thetighteningprocessofboltconnectionhasastrongimpactontheassemblyqualityofthewholemachine．Thetorqueandtorque/anglecontrolmethodsaretwocommonwaystocontrolthepreloadedforceofbolts．Firstly，thispaperanalyzesthecharactersandinfluencefactorsofthesetwomethods．Then，theyareusedtotightenboltsinthemachiningandassemblyprocessofengineconnectingrods．Theirinfluencesontheroundnessofbigholesonconnectingrodsareresearchedonbytheexperiments．Experimentalresultsshowthatthecontrolaccuracywhichthetorquelanglecontrolmethodisusedtoobtainisbetter．大。除此之外，连接体的弹性系数、表面加工方法、环境温度等也会影响扭矩系数，从而增大预紧力的离散度。例如，日本住友金属工业公司对环境温度的影响做过试验，试验表明环境温度每增加1℃，扭矩系数值将下降0．31%［2］。德国工程师协会的拧紧试验也说明了材料、0引言螺栓连接是汽车和内燃机上最重要的连接方式之一，连接品质的好坏直接影响整机和整车的品质［1］。螺栓紧固技术涉及的内容较多，主要针对受拉螺栓，讨论螺栓预紧力的常用控制方法，并以发动机连杆为对象，通过试验研究螺栓拧紧精度对整机装配品质的影响。1．2扭矩/转角控制法扭矩/转角控制法简称T/A法，是在转角控制法基础上发展起来的。该方法是利用螺栓转角来表示螺栓伸长，从而确定转角与预紧力关系的一种拧紧方法。对扭矩控制法影响最大的是扭矩系数，而对转角控制法精度影响最大的则是开始计算转角的初始点。图1为螺栓拧紧时的变形图。扭矩/转角控制法的初始扭矩点TS至少应大于S点的扭矩值，即到达直线部位。把TS点定位于测量转角的起点，以克服转角控制法起点不准造成的误差。而终点应定位于Y点和M点之间，即进入塑性变形区。从图可知，相同的转角误差ΔA在塑性区预紧力误差ΔP2比弹性区误差ΔP1小得多，这也是扭矩/转角控制法能获得较高精度的一个重要原因。对比扭矩控制法和扭矩/转角控制法，其最大差异在于:前者以AY间接近Y点作为终点标准，一般设定在弹性极限的90%处。后者则以YM间的点作为终点标准，通常认为控制在屈服点75%～90%范围内最理1螺栓拧紧的常用控制方法1．1扭矩控制法扭矩控制法是目前应用最广泛的一种方法，根据扭矩T和螺栓预紧力P之间的对应关系，通过控制扭矩从而实现控制预紧力。其计算式为T=(d×tan(β+ρ)+Ra×μ)P(1)(2)(3)a22tanβ=td/πtanρ=μf/cosβcos(λ/2)其中，d近似于螺纹中径，β为螺纹升角，t为螺距，ρ为螺纹面摩擦角，λ为螺牙角，μa为螺栓与被连接件支撑面间的摩擦系数，μf为螺纹摩擦系数，Ra为支撑面摩擦系数。当螺栓设计完成以后，d，β，λ等参数都随之确定。当λ=60°，可近似认为μa=μf。作者简介:刘晓石(1954－)，男，江苏南京人，工程师，大学学历，研究方向为机械制造及工艺。MachineBuildingAutomation，Jun2012，41(5):81～83·81··机械制造·刘晓石·发动机连杆螺栓拧紧工艺的试验研究图2连杆大头孔测点位置3)将国产连杆拧松，再按49N·m～117．6N·m的扭矩控制法拧紧工艺重新拧紧，按上法测得A，B值，重复2次。图1螺栓变形模式4)将两根从意大利依维柯公司进口的连杆总成也按49N·m，49N·m+15°，49N·m+30°，49N·m+45°，49N·m+60°的扭矩/转角控制法逐渐拧紧，测出每次拧紧后的A，B值，同样重复5次。对试验中的测...