螺纹装配拧紧的性质是通过螺栓的预紧力靠得住地衔接两个工件，提高衔接的刚度和缜密性，预防松动和防滑，但过大或过幼的预紧力是有害的。

预紧力过大会导致螺栓断裂、衔接件断裂、扭曲或断裂等严沉后果
；预紧力不及会导致衔接件错位、歪斜、螺母松动，甚至紧固件被堵截。预紧力的变动会导致零件内部应力不一致，影响螺纹副衔接的机能，降低螺纹副的委顿寿命。据报路，90%的螺纹副故障是由于初始预紧不当造成的。因而，有必要严格节造预紧力的大幼和一致性。预紧力节造步骤重要蕴含扭矩节造、扭矩/转角节造、屈服点节造、超声波节造等新步骤。

扭矩节造步骤操作单一向观，是目前利用最宽泛的节造步骤。但在选取扭矩节造步骤时，预紧力与拧紧扭矩之间存在摩擦蹬装响成分，因而预紧力离散度高，约为30%。

对预紧力精度无显著影响。

扭矩/转角节造步骤能够将预紧力节造在15%的误差领域内，有效降低预紧力的离散度，但节造步骤结构复杂。只有当衔接器处于塑性变形领域时，能力获得更好的精度。

屈服点节造步骤的预紧力离散度很幼，螺栓能够拧到屈服极限，但节造系统复杂，拧紧工具昂贵，对螺栓的资料、结构和热处置要求很高。

大尺寸螺栓可成功使用超声波丈量，但当螺栓尺寸较幼时，环境影响成分甚至操作员造成的误差可能超过仪器的分辨率。近年来，状态影象合金和电子黑点过问丈量步骤也用于检测预紧力，但由于价值和环境限度，在出产过程中难以使用。

在精密螺纹副部件的自动装配系统中，要求装配系统尽可能单一向观，以最单一的方式实现精密装配操作。本文提出了一种改进的扭矩步骤：通过扭矩与功夫的斜率变动与系统刚度变动之间的关系，对分歧的螺纹副施加分歧的扭矩，以确保预紧力的一致性，实现幼螺纹副的精确组装，验证节造步骤的可行性。

扭矩传感器节造步骤的道理。

拧紧螺母时，当螺母接触衔接器或垫圈时，产生预紧力并起头拧紧。

扭矩-功夫节造步骤通过检测扭矩-功夫关系曲线来节造预紧力。当扭矩传感器输送到推算机的扭矩值产生显著变动时，螺母接触支持面起头拧紧，并起头计时。将扭矩随功夫变动的斜率KT与当量刚度CT变动的斜率进行比力。当两者的比值维持不变时，螺母齐全拧紧，并纪录KT值和CT值。提前将螺纹副的几何尺寸特点和电机转速输入推算机，将纪录的KT值和CT值代替为(6)，即获得螺纹副实时扭矩对应的预紧力值。当传感器检测到的扭矩值满足预紧力要求时，电机终场旋转并拧紧。该步骤的利益是KT是扭矩与功夫的比值，它自身蕴含摩擦的影响。在扭矩/功夫节造步骤中，KT值的差距也批注分歧螺纹副之间的摩擦力分歧。因而，凭据分歧螺纹副附件之间的摩擦个性，能够对每个螺纹副附件施加分歧的扭矩，以削减摩擦的影响，更好地提高预紧力的一致性。误差重要取决于KT/传感器的误差和精度。

有限元仿照拧紧过程。

盘式弹簧拥有刚度高、缓冲吸振能力强、变形幼、载荷大蹬着点，合用于轴向空间幼的场所。因而，碟形弹簧通常用作精密螺纹副的弹簧垫圈。

仿照分析装有截锥截面碟形弹簧垫圈的螺纹副组件，得到弹簧垫圈负载变形和刚度变形的变动，并凭据螺栓系统的刚度公式将其转化为系统刚度，而后仿照螺纹副组件的拧紧过程，得到扭矩功夫曲线图，验证扭矩/功夫节造步骤的可行性。

弹簧垫圈静态分析。

螺纹副尺寸为M1.4，通常粗牙螺纹，螺距P=0.3mm。圆盘弹簧垫圈拥有刚度变动的特点，与自身尺寸相比，变形较大。因而，弹簧垫圈选取Cosmosworks仿照垫圈和支持结构进行非线性有限元分析。133GPa，泊松比为0.3，内圆周上有负载地位。如图1a所示，负载地位与支持地位之间的距离与内表圆周的距离比为069。支持资料为合金钢，弹性模量为210GPa，泊松比。

0.28。网格划分，单元类型为SOLID45，8节点实体单元
；支持单元数为5887
；细化垫圈单元网格，总单元数为7778。

(b)弹簧垫圈模型。

对垫圈施加线性位移，直至垫圈压平，即最大压缩s=0.3mm。纪录每个子步下垫圈内圆周的反映力，得到垫圈载荷变形关系图。了局与内圆周的载荷齐全一致。当载荷达到垫圈能接受的最大力时，变形呈直线上升趋向。因而，施加位移能够更好地观察整个过程中的载荷变动。

在理论推算中，如果弹簧垫圈的截面在变形前后维持矩形不变，相当于增长了垫圈的刚度。因而，推算的最大载荷值为618N，略大于仿照分析了局的59N，相对误差为453%。弹簧垫圈的刚度凭据刚度的推算公式得出，即刚度是作使劲与沿作使劲方向产生的变形量的比值。图3a显示弹簧垫圈刚度变动曲线。

(a)C圈刚度Cw(b)当量刚度Ct。

目前，螺栓资料屈服强度低于70%的设计通常选取预紧力，以提高螺栓资料的利用率。对于带特殊弹簧垫圈的螺纹衔接，还应试虑弹簧垫圈的力学机能，以确保弹簧垫圈的弹簧机能不失落。本例预选预紧。

力F0=53N。凭据经验，垫圈能接受的最大负荷为F=59N，预紧力值约为垫圈能接受的最大负荷的90%，可预防节造过程中的误差导致垫圈弯曲，败坏垫圈零件。

螺纹副拧紧过程动态仿真。

由于摩擦因数是紧固速度的函数，两者之间有肯定的关系。图4所示[10]是拧紧通例尺寸螺纹副时电机转速与摩擦因数之间的关系。在转速达到6r/min后，摩擦因数根基维持不变。对于幼螺纹副，曲线变动趋向一样。在电机上。

当速度较低时，摩擦因数变动较大，螺纹附件处于静态摩擦领域内，速度颠簸较幼，摩擦因数影响较大
；当速度提高到肯定速度时，进入动态摩擦区域，滑动摩擦与物体活动速度、接触面积无关，摩擦因数变动不变，趋于不变。由于该步骤是凭据螺母拧紧后的扭矩-功夫曲线来估计螺纹副之间的摩擦状态，因而施加分歧的扭矩以获得一致的预紧力，为了预防摩擦成分颠簸引起的误差，应选择较大的速度，以确保螺纹副进入动态摩擦区域。与不定速紧固步骤相比，预紧力精度显著提高[9]。因而，在使用Cosmos/motion进行动力学仿真的过程中，选择转速为20r/min，即电机旋转1s，螺母向下移动01mm。螺纹副中的摩擦力是不成预防的，能够仿照任何更常见的摩擦成分。螺纹副之间的摩擦因数为=025，螺母下端面与垫圈之间的摩擦力学因数为=012。螺栓与螺母之间的扭矩固定，螺栓与螺母之间的旋转扭矩曲线从处置图中显示的功夫图中的旋转速度变动。

当预紧力的正确性要求较高时，能够设置较幼的颠簸领域。当推算机鉴别此领域时，能够进行后续推算，并节造电机的旋转和终场。从仿照了局能够看出，预紧力能够通过施加分歧的扭矩领域内，通过施加分歧的扭矩来提高预紧力的一致性。与传统的扭矩传感器的节造步骤相比，扭矩/功夫节造步骤拥有更好的节造成效。

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