一种多螺栓拧紧策略分析实验设备和实验方法与流程

本文涉及工业装配，尤指一种多螺栓拧紧策略分析实验设备和实验方法。

背景技术：

1、在多螺栓紧固装配过程中，尤其是涉及多个螺栓连接同一结构件（如连接条与多个独立设备拼接）的场景下，螺栓之间往往存在复杂的相互影响。由于零件装配面的弹性变形、螺纹副的松弛、垫圈的压溃以及应力重分布等原因，在后续螺栓拧紧的过程中，施加的扭矩常常会导致之前已经拧紧的螺栓发生扭矩衰减或异常升高，从而可能导致先拧紧的螺栓扭矩超出工艺规定的标准范围（如m5螺栓要求的2.5~2.7 n·m，m6螺栓要求的5.0~5.5n·m），严重影响产品的装配质量和密封性。

2、目前，在工业生产中，多螺栓的拧紧策略往往依赖于人工经验或固定的均匀拧紧顺序。然而，对于不同设备、不同孔位排列的特定产品组，缺乏一套科学、可精确控制变量且可量化的试验平台，来系统研究“多螺栓先后拧紧时的扭矩互相影响以及最优拧紧策略”的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种可模拟真实工况进行多螺栓拧紧策略分析的实验设备和实验方法。

2、本技术实施例提供了一种多螺栓拧紧策略分析实验设备，包括机架、测试样件装置、移动装置、拧紧工具和控制装置，所述测试样件装置设置在所述机架上，所述测试样件装置上设置有多个螺纹孔，所述移动装置设置在所述机架上且位于所述测试样件装置上方，所述移动装置的至少部分相对于所述机架可移动，所述拧紧工具连接于所述移动装置，所述拧紧工具设置成连接测试螺栓，以及将所述测试螺栓拧入所述螺纹孔内，所述控制装置与所述拧紧工具和/或所述测试样件装置连接，所述控制装置设置成控制所述移动装置和所述拧紧工具，以及采集并处理所述测试螺栓的扭矩数据。

3、在一些实施例中，所述测试样件装置包括样件夹座和待测组件，所述样件夹座设置在所述机架上，所述样件夹座设置成固定所述待测组件，所述待测组件上设置有多个螺纹孔；

4、所述机架包括工作台和设置在所述工作台上的安装架，所述样件夹座可拆卸地设置在所述工作台上，所述移动装置设置在所述安装架上。

5、在一些实施例中，所述待测组件包括：

6、多个待测样件，所述样件夹座的上表面设置有沿所述样件夹座的长度方向开设的容纳槽，多个所述待测样件沿所述样件夹座的长度方向依次设置在所述容纳槽内，所述待测样件上设置有所述螺纹孔；

7、连接条，所述连接条压设在所述待测样件上方，且所述连接条的至少部分位于所述容纳槽内，所述连接条上设置有与所述螺纹孔对应的沉头孔。

8、在一些实施例中，所述测试样件装置还包括定位组件，所述定位组件包括：

9、第一定位销，所述样件夹座上设置有沿其高度方向延伸的多个第一销孔，相邻的两个所述待测样件之间均具有间隙，多个所述第一销孔分别设置在所述间隙处，所述第一定位销的下端与所述第一销孔配合，所述第一销孔的上端与所述待测样件相抵；

10、第二定位销，所述样件夹座上设置有沿其高度方向延伸的多个第二销孔，多个所述第二销孔分别设置在所述样件夹座长度方向上的两端，所述第二定位销的下端与所述第二销孔配合，所述第二定位销的上端与所述待测组件长度方向上的两端相抵。

11、在一些实施例中，所述定位组件还包括锁紧螺栓，所述样件夹座上设置有沿所述样件夹座的宽度方向延伸的锁紧螺纹孔，所述锁紧螺栓设置成穿设于所述锁紧螺纹孔，并将所述待测样件抵紧。

12、在一些实施例中，所述移动装置包括：

13、x轴组件，所述x轴组件与所述机架相连；

14、y轴组件，所述y轴组件与所述x轴组件相连，所述拧紧工具与所述y轴组件相连，所述x轴组件设置成可带动所述y轴组件沿第一方向移动，所述y轴组件设置成可带动所述拧紧工具沿第二方向移动，所述第一方向与所述第二方向成夹角，且二者均平行于水平面。

15、在一些实施例中，所述x轴组件包括：

16、第一导轨，所述第一导轨设置在所述机架上，并沿所述第一方向延伸；

17、第一滑块，所述第一滑块可滑动地设置在所述第一导轨上；

18、第一丝杆，所述第一丝杆与所述第一导轨并排设置并与所述第一滑块螺纹连接；

19、第一驱动件，所述第一驱动件设置在所述机架上并与所述第一丝杆传动连接。

20、在一些实施例中，所述y轴组件包括：

21、第二导轨，所述第二导轨与所述第一滑块连接，并沿所述第二方向延伸；

22、第二滑块，所述第二滑块可滑动地设置在所述第二导轨上，所述拧紧工具与所述第二滑块连接；

23、第二丝杆，所述第二丝杆与所述第二导轨并排设置并与所述第二滑块螺纹连接；

24、第二驱动件，所述第二驱动件设置在所述第二导轨的一端并与所述第二丝杆传动连接。

25、本技术实施例还提供了一种多螺栓拧紧策略分析实验方法，包括：

26、将测试样件装置安装在机架上，将测试螺栓连接在拧紧工具上；

27、基于预设的螺栓拧紧策略，移动装置带动拧紧工具移动，将多个测试螺栓依次拧入测试样件装置的螺纹孔内，每拧入一个测试螺栓，同步获取该测试螺栓的第一扭矩值；

28、待全部测试螺栓拧入测试样件装置后，基于预设的测量顺序，重新获取多个测试螺栓的第二扭矩值；

29、基于预设的不同的螺栓拧紧策略，重复上述步骤，获取不同螺栓拧紧策略下多个测试螺栓的第一扭矩值和第二扭矩值；

30、基于获取的不同螺栓拧紧策略下多个测试螺栓的第一扭矩值和第二扭矩值，确定最优的螺栓拧紧策略。

31、在一些实施例中，基于获取的不同螺栓拧紧策略下多个测试螺栓的第一扭矩值和第二扭矩值，确定最优的螺栓拧紧策略包括：

32、将不同螺栓拧紧策略下获取的第一扭矩值和第二扭矩值与标准扭矩参数范围进行比较，若多个测试螺栓的第一扭矩值和第二扭矩值均在标准扭矩参数范围内，则保留对应的螺栓拧紧策略；

33、在保留的螺栓拧紧策略中，选择拧紧全部测试螺栓花费时间最短的策略为最优的螺栓拧紧策略。

34、本发明实施例的多螺栓拧紧策略分析实验设备通过设置测试样件装置、移动装置、拧紧工具和控制装置，能够实现螺栓的自动化拧紧，模拟真实的装配工况。在使用本发明实施例的实验设备时，控制装置控制移动装置和拧紧工具以预设顺序和预设的拧紧参数将测试螺栓拧入螺纹孔内，在此过程中可以一次或者多次重复获取不同测试螺栓的扭矩，从而准确量化在多螺栓装配过程中后拧紧螺栓对先拧紧螺栓的扭矩干扰情况。通过反复试验对比，可以科学地制定出满足全螺栓扭矩要求且效率最优的拧紧策略，获取不同拧紧策略下的相对扭矩波动趋势和力学耦合规律，为真实工况下的最优拧紧策略提供指导性依据。

35、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得明显的，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。