[发明专利]拧紧工艺扭矩设定值的确定方法、螺栓拧紧方法及系统

说明书

本发明公开了一种拧紧工艺扭矩设定值的确定方法、螺栓拧紧方法及系统。其中，该确定方法包括选定螺栓的种类，并将该种类的一个螺栓作为一个样本；实时采集多个与选定种类相同的螺栓分别在实际拧紧过程中的拧紧数据形成样本数据集合；拧紧数据包括转角值和扭矩值；以转角值为横坐标，扭矩值为纵坐标来绘制出每个样本在实际拧紧过程中的拧紧过程曲线，进而确定出每一条拧紧过程曲线的屈服点；设定参照扭矩、最大扭矩及步长；根据参照扭矩值将所有样本的拧紧过程曲线对齐到某一转角值，并计算对齐后的拧紧过程曲线的屈服点分布方差；利用参照扭矩值增加一个步长来更新参照扭矩值，并与最大扭矩大小进行判断；从一系列方差中筛选出最小方差对应的参照扭矩值即为最优扭矩设定值。

技术领域

本发明属于拧紧工艺领域，尤其涉及一种拧紧工艺扭矩设定值的确定方法、螺栓拧紧方法及系统。

背景技术

拧紧工艺是制造行业的核心工艺之一，主要是指将两个或多个部件通过螺栓连接在一起，并要求具备一定的持久的夹紧力度。该工艺广泛应用于火车、汽车、重型机械、发动机等装配生产中，该工艺的好坏直接影响产品的质量和产品的安全运行。

扭矩-转角法是目前大多采用的一种高精度的螺栓拧紧工艺，其主要过程是：在进行螺栓对准和预拧紧的基础上，以一个确定的扭矩设定值为监控起点，开始对螺栓转过的角度进行监控，通常会实施一次或多次角度的拧紧控制，使螺栓拧紧扭矩控制在屈服点(螺栓材料由弹性变形区进入塑性变形区的转折点)后一定的角度，以保证夹紧力的持久性。

在螺栓拧紧工艺过程中，扭矩设定值的确定是一个关键，如果该值偏大，则最终拧紧的状态会过于超过屈服点，造成螺栓永久拉长变形失去弹性，或者螺栓被拉断；如果该值偏小，则最终拧紧的状态会达不到屈服点，或者虽然装配时达到屈服点，但随着产品运行过程的振动等原因，过一段时间也会欠于屈服点，这些都不能保持螺栓夹紧力的持久性。扭矩设定值的确定理论上要依据螺栓的材料、规格等属性参数进行分析计算，实际情况下很难测取准确的参数值，因此，目前的工艺大都靠实验或经验值来设定。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种拧紧工艺扭矩设定值的确定方法，该方法不需要进行被连接材料属性和规格的测定，能够保证批量生产时拧紧效果的一致性。

本发明的一种拧紧工艺扭矩设定值的确定方法，包括：

步骤1：选定螺栓的种类，并将该种类的一个螺栓作为一个样本；实时采集多个与选定种类相同的螺栓分别在实际拧紧过程中的拧紧数据，形成样本数据集合；所述拧紧数据包括转角值和扭矩值；

步骤2：以转角值为横坐标，扭矩值为纵坐标来绘制出每个样本在实际拧紧过程中的拧紧过程曲线，进而确定出每一条拧紧过程曲线的屈服点；

步骤3：根据拧紧过程曲线及屈服点所对应的扭矩值来设定参照扭矩T_i、最大扭矩T_max及步长Step，其中，T_i＝T_min，n*Step＝T_max-T_min；T_min为最小扭矩，n为正整数，T_min和T_max均为正数；

步骤4：根据参照扭矩值将样本数据集合中所有样本的拧紧过程曲线对齐到某一转角值，并计算对齐后的所有样本的拧紧过程曲线的屈服点分布方差；

步骤5：利用参照扭矩值增加一个步长Step来更新参照扭矩值，并判断更新后的参照扭矩值是否小于T_max，若是，更新后的参照扭矩值代替更新前的参照扭矩值并转到步骤4；否则，执行下一步；

步骤6：从以上步骤计算的一系列方差中筛选出最小方差对应的参照扭矩值即为最优扭矩设定值。