1、1二次拧紧对变速器侧盖螺栓扭矩衰减的改善山东上汽汽车变速器有限公司 山东 烟台 265500 摘要：螺栓拧紧在机械制造业中应用非常广泛。在螺栓拧紧的诸多控制方法中，最早应用同时也是最简单的控制方法是扭矩控制法，即当拧紧扭矩达到某一设定的控制值 Tc 时立即停止的控制方法。通过对变速器侧盖螺栓两种拧紧工艺的对比试验，分析检测扭矩衰减的原因，通过采用二次拧紧工艺对扭矩衰减进行有效改善。 关键词：变速器 螺栓 扭矩 规模化生产中，普遍采用自动拧紧机来实现对螺栓拧紧的要求。正规厂家生产的拧紧机的精度和稳定性都比较高，如精度达到3%以上。因此，标定合格的拧紧机在拧紧螺栓后显示的扭矩值基本上是可以信任的。
2、但对拧紧效果的事后检测，即对拧紧扭矩值的进一步确认是非常必要的。 日常工作中，通过用扭矩扳手对已经拧紧的螺栓沿螺栓拧紧的方向人工施加一个逐渐增大的扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动，读出此时的瞬时值，这就是所谓的紧固法。紧固法的扭矩与设备显示扭矩值有一定偏差，该偏差产生的原因是多方面的，如拧紧过程中的摩擦阻力为动摩擦，而旋动螺栓时的摩擦阻力为静摩擦，二者的摩擦系数不同；扳手的固有误差、操作人员的力度和视觉偏差、零件的影响等。 在我公司变速器装配过程中，螺栓拧紧的紧固法检测扭矩偏差多为2负值，即多数情况下出现了衰减，且衰减幅度比较大。 D 系列 CHEVY 变速器侧盖螺栓（M8*1.25）拧紧是在
3、线十一轴拧紧机自动完成的，螺栓扭矩 30Nm（25-35Nm） 。原来的拧紧工艺为：拧紧机先拧紧螺栓至 6Nm，再拧紧至设定扭矩 35Nm（由于在人工检测时出现了扭矩值小于最小值 25Nm 的情况，因此把设备的设定值由最初的 30Nm 调整为 35Nm） ，即一次拧紧工艺法。 表 1：CHEVY 变速器侧盖螺栓一次拧紧即行检测扭矩跟踪表 螺栓标号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 最大值 最小值 平均值 设备设定扭矩（Nm） 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 变速器一 检测扭矩（Nm） 28 29 28 29 30 27 27 2
4、7 28 30 28 30 27 28.3 变化率（%） -20 -17 -20 -17 -14 -23 -23 -23 -20 -14 -20 -14 -23 -19 变速器二 检测扭矩（Nm） 28 28 27 30 28 27 29 30 30 30 28 30 27 28.6 变化率 -20 -20 -23 -14 -20 -23 -17 -14 -14 -14 -20 -14 -23 -18 变速器三 检测扭矩（Nm） 30 30 31 31 30 33 35 29 34 30 34 35 30 31.5 变化率 -14 -14 -11 -11 -14 -6 0 -14 -3 -14
5、 -3 0 -14 -10 （注：一次拧紧工艺，目标扭矩 35Nm） 3由表 1 可以看到：设备自动拧紧后，三台变速器侧盖螺栓的即行检测扭矩（设备拧紧后立即用指针扭矩扳手进行检测）普遍出现衰减（检测扭矩等于设备设定扭矩的螺栓数量为 1） ，平均扭矩值衰减幅度分别为19%、18%和 10%，均超过 10%。 拆解侧盖后发现，螺栓扭矩衰减明显的侧盖上螺栓头部压痕面积较小且不连续（图 1） ，而螺栓扭矩变化不明显的位置如三号变速器的6、7、9 和 11 号螺栓压痕连续均匀，面积较大（图 2） 图 1 图 2 由此可见，螺栓端面摩擦对扭矩衰减产生了显著的影响：接触面积小且不均匀的接触面，导致螺栓扭矩衰
6、减的幅度大，而接触面大且平整对扭矩衰减的影响要小。 研究表明：螺栓扭矩的 10%转换为夹紧力，90%被摩擦力所消耗，其中的 50%为螺栓头部环形端面与支承面间的摩擦阻力，40%消耗在螺纹副中，这就是所谓的 504010 规则（图 3） 。 图 3 在 50-40-10 规则里，另一个影响螺栓扭矩的因素是螺纹副。虽然直观检查螺栓拧紧后螺纹副的情况比较困难，但十一个拧紧轴在拧紧螺栓时有快有慢在一定程度上说明了螺纹副因素（如杂质、毛刺等）对螺栓拧紧的影响。 与此形成鲜明对比的是，同一台变速器侧盖螺栓拧紧后松开，再拧紧至规定扭矩，其即行检测扭矩衰减程度较第一次有明显改善。 4用一台变速器侧盖做试验：第
7、一次拧紧机先自动拧紧到 7Nm，再拧紧至扭矩 20Nm，然后反转 360松开，第二次再依次拧紧螺栓至 7Nm 和30Nm，螺栓扭矩的变化情况如表 2。 表 2：CHEVY 变速器侧盖螺栓二次拧紧试验即行检测扭矩跟踪表 螺栓标号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 最大值 最小值 平均值 第一次拧紧扭矩（Nm） 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 反转角度（） 360 360 360 360 360 360 360 360 360 360 360 360 360 360 第二次拧紧扭矩（Nm） 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 扭矩 检测扭矩（Nm ） 27 27 31 28 29 28 31 32 31 27 28 31 27 29 变化率（%） -10 -10 +3.3 -6.7 -3.3 -6.7 +3.3 +6.7 +3.3 -10 -6.7 +3.3 -10 -3.3 （注：二次拧紧工艺，第一次目标扭矩 20Nm，反转 360，第二次目标扭矩 30Nm）
