航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生產(chǎn)品裝配螺栓擰緊分析

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生產(chǎn)品裝配螺栓擰緊分析

韋成余 韓大強(qiáng) 孫 慧

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

本文主要介紹了其他行業(yè)常用螺栓擰緊方法及航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生產(chǎn)品裝配過程螺栓擰緊方法的選擇與分析，意在找出最為合理的擰緊方法，為今后裝配過程起到一定的幫助和指導(dǎo)作用。

發(fā)動(dòng)機(jī)；裝配；螺栓；擰緊方法

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生產(chǎn)品現(xiàn)行擰緊方法

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零組件以多種方式連接，如螺紋連接、齒輪連接、軸承連接、焊接等，并且以多種方式進(jìn)行鎖緊。在發(fā)動(dòng)機(jī)的各種連接方式中，最主要、應(yīng)用最廣泛的是螺紋連接。螺釘、螺母以各種尺寸、各種形式遍布發(fā)動(dòng)機(jī)上任何部位，有時(shí)單臺(tái)一個(gè)件號(hào)就幾百個(gè)。在大組件裝配上，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、殼體多以螺釘、螺母連接和鎖緊，仿佛衣服的紐扣將衣服扣上。操作時(shí)既要準(zhǔn)確、又要快速。

1.1 常見擰緊方法及要求

1.1.1 按力矩要求擰緊法

力矩要求擰緊法是對(duì)螺紋連接件施加一定的外力矩，根據(jù)力矩與所產(chǎn)生的

擰緊力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來保證對(duì)螺紋連接件產(chǎn)生一定的擰緊力的方法。此方法操作簡單，易被掌握，是一種常見的擰緊方法。其擰緊要求為：

1.1.1.1 此擰緊方法易受螺紋摩擦力的影響，導(dǎo)致在擰緊力矩符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求時(shí)，實(shí)際產(chǎn)生的擰緊力卻未能達(dá)到要求。所以螺紋連接件連接前螺紋表面應(yīng)清潔，如無其它特殊規(guī)定，應(yīng)對(duì)螺紋表面用HH-20潤滑油進(jìn)行潤滑處理。

1.1.1.2 螺紋連接件擰緊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行預(yù)擰緊，按十字交叉順序預(yù)先擰緊全部螺紋連接件，確保與被連接的裝配部件結(jié)合面緊密貼合。依次松開各螺紋連接件，再依次將螺紋連接件擰至端面貼合狀態(tài)，最后用要求力矩將螺紋連接件最終擰緊。不可將螺紋連接件擰緊到一定程度后，再用限力扳手按要求力矩?cái)Q緊。

1.1.2 按擰緊角度要求擰緊法

以相對(duì)轉(zhuǎn)角保證擰緊力，擰緊力不受螺紋連接件螺紋表面摩擦力大小的影響，連接擰緊力可靠。但操作時(shí)相對(duì)轉(zhuǎn)角不易測量，誤差較大。其擰緊要求為：螺紋連接件擰緊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行預(yù)擰緊，按徑向相對(duì)順序預(yù)先擰緊全部螺紋連接件，確保與被連接的裝配部件結(jié)合面緊密貼合，依次松開直徑相對(duì)的螺紋連接件，再依次將螺紋連接件擰至端面貼合狀態(tài)，最后按規(guī)定角度最終擰緊。

1.1.3 按連接件伸長量要求擰緊法

是根據(jù)連接件被拉伸量保證連接預(yù)緊力的方法。

其擰緊要求為：

1.1.3.1 測量伸長量時(shí)應(yīng)從螺紋連接件兩端測量，如果僅從一端測量，測量前應(yīng)保證螺紋連接件軸向活動(dòng)量被向拉緊力方向完全排除。

1.1.3.2 螺紋連接件擰緊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行預(yù)擰緊，按順序及規(guī)定的擰緊力預(yù)先擰緊全部螺紋連接件，確保與被連接的裝配部件結(jié)合面緊密貼合。松開其中任一螺紋連接件，按一定力矩要求將其擰至端面貼合狀態(tài)，保證其軸向活動(dòng)量被向拉緊力方向完全排除。按規(guī)定的力矩?cái)Q緊后，穩(wěn)定一定時(shí)間，再測量該螺紋連接件長度或相對(duì)某一測量平面的相對(duì)長度，計(jì)算螺紋連接件伸長量。

2 其他行業(yè)采用螺栓擰緊方法及工具

在化工、石油、汽車等行業(yè)都對(duì)關(guān)鍵部件螺栓擰緊方法進(jìn)行明確要求，以保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量。下面就較為成熟的汽車行業(yè)為例加以分析。

2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配

在汽車行業(yè)，尤其是動(dòng)力總成系統(tǒng)的裝配作業(yè)中，螺栓聯(lián)接有著廣泛的應(yīng)用，其質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的安全性和可靠性。擰緊作為發(fā)動(dòng)機(jī)重要的裝配工藝環(huán)節(jié)，同樣存在螺栓安裝錯(cuò)誤、擰緊過程錯(cuò)誤等風(fēng)險(xiǎn)。然而，我們可以通過零件自身特點(diǎn)或零件之間的差異，利用擰緊設(shè)備本身的控制特性，實(shí)現(xiàn)一些零件的漏裝和混裝防錯(cuò)，基于ATLAS等品牌擰緊系統(tǒng)，對(duì)擰緊中的一些防錯(cuò)手段進(jìn)行說明和例證。擰緊的原理，是通過旋轉(zhuǎn)緊固件，將擰緊工具作用在緊固件上的扭矩一部分轉(zhuǎn)化為零件夾緊力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件裝配的目的。電槍傳感器，可以同時(shí)記錄擰緊的扭矩和角度。雖然在多數(shù)情況下，我們以扭矩作為目標(biāo)值對(duì)擰緊的結(jié)果進(jìn)行控制，但同時(shí)可以利用電槍的這一功能，對(duì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)扭矩時(shí)螺栓所轉(zhuǎn)過的角度，進(jìn)行監(jiān)控。在規(guī)模生產(chǎn)中，緊固件和連接零件是一致性很高的零件，擰緊的角度可以高度接近，而對(duì)于狀態(tài)異常的零件擰緊的監(jiān)控角度，可能與正常零件的數(shù)據(jù)偏差較多。對(duì)于需要擰緊多顆螺栓的工位，有時(shí)會(huì)發(fā)生對(duì)已經(jīng)完成擰緊的螺栓重復(fù)擰緊的錯(cuò)誤。角度監(jiān)控則可以防止這種錯(cuò)誤的發(fā)生。

當(dāng)正常零件進(jìn)行裝配擰緊時(shí)。以T0為監(jiān)控起點(diǎn)，當(dāng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)扭矩時(shí)，擰緊的監(jiān)控角度值，會(huì)落在正常的監(jiān)控區(qū)間A之內(nèi)；因零件異常，過早達(dá)到目標(biāo)扭矩時(shí)。以T0 為監(jiān)控起點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)扭矩時(shí)，擰緊監(jiān)控角度低于正常范圍，落在區(qū)間B之內(nèi)，此時(shí)擰緊設(shè)備會(huì)因該次擰緊的監(jiān)控角度，未達(dá)到設(shè)定的正常范圍下限而進(jìn)行報(bào)警。一般導(dǎo)致這種報(bào)警的情況，有錯(cuò)用了螺紋副過短的零件或者螺紋加工深度不足，或者對(duì)已擰緊完畢的螺栓進(jìn)行重復(fù)擰緊等. 因零件異常，過遲達(dá)到目標(biāo)扭矩時(shí)。以T0 為監(jiān)控起點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)扭矩時(shí)，擰緊監(jiān)控角度高于正常范圍，落在區(qū)間C之內(nèi)，此時(shí)，擰緊設(shè)備同樣會(huì)因該次擰緊的監(jiān)控角度，超出設(shè)定正常范圍上限而報(bào)警。一般導(dǎo)致這種報(bào)警的情況，有使用了螺紋副過長的零件，或者漏裝墊片或者密封圈等零件。

在擰緊技術(shù)日新月異的今天，借鑒汽車行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生品裝配中引入先進(jìn)螺栓擰緊控制系統(tǒng)—各種電動(dòng)伺服控制工具（手持式的電動(dòng)扳手或固定式的擰緊機(jī)），高精度的傳感器可以使擰緊精度達(dá)到±3%以內(nèi)；根據(jù)擰緊特點(diǎn)選擇不同的擰緊方式，可以獲得高精度、穩(wěn)定的擰緊質(zhì)量，所以就連成本控制嚴(yán)格的日系汽車生產(chǎn)企業(yè)也逐漸大量采用電動(dòng)工具來保證裝配的產(chǎn)品質(zhì)量。航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生品在今后的裝配中引入先進(jìn)螺栓擰緊控制系統(tǒng)來提高裝配質(zhì)量將是一個(gè)很好的解決方案。

結(jié)語

論文從汽車行業(yè)方面介紹了螺紋擰緊的使用技術(shù)，雖然在汽車行業(yè)應(yīng)用可能比較成熟，但還未應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其衍生品實(shí)際裝配過程中，因此下一步的工作將研究和解決在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的一些問題，使擰緊控制系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)應(yīng)用更加成熟。

[1]姜立華．發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓連接及擰緊工具應(yīng)用技術(shù)[J]．吉林大學(xué)．

[2]王靜．角度監(jiān)控在擰緊防錯(cuò)中的應(yīng)用[J]．山東．

[3]李士濤．螺栓擰緊技術(shù)及其應(yīng)用[J]．東風(fēng)日產(chǎn)．

[4]衛(wèi)道柱．螺紋自動(dòng)擰緊機(jī)的研制[D]．合肥工業(yè)大學(xué)論文．

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