黄星+王丽芳+程磊

摘 要：在工业生产尤其是汽车发动机当中，广泛运用了螺纹连接，在每一台发动机当中，螺纹紧固件的数量往往在一千到两千件，而品种数量也常常多达一百多种，并且其与发动机以及车辆的安全性之间有着紧密关系，特别是用于连接螺钉与螺栓的产品一旦发生损坏，将引发一系列的严重后果，因此发动机螺栓连接与拧紧工艺也成为社会大众广泛关注的焦点问题。本文将在此背景之下，简单介绍发动机螺栓的软硬连接以及几种常见的拧紧方法，并针对当前使用的普通拧紧工具以及电动拧紧机器进行简要分析。

关键词：发动机；螺栓；拧紧工具；应用

重庆市质量技术监督局科研项目：项目名称： 动态多轴拧紧机校检装置的研究 项目编号：CQZJKY2014036

引言：笔者发现在近些年来汽车发动机出现的故障原因当中，发动机缸盖螺栓和主轴承连接的故障问题是其中一大关键原因，并且由于螺钉、螺栓等自身的经济价值比较低，因此长久以来并未得到人们的充分重视。但事实上由于发动机螺栓的连接问题屡屡出现各种事故和故障，因此研究发动机螺栓连接以及拧紧工具的应用对工业生产行业有着极为重要的现实意义。

一、发动机螺栓连接及拧紧方法概述

（一）螺栓硬、软连接

发动机螺栓连接主要有三种形式，分别为硬性连接、软性连接以及介于软、硬之间的连接。假设将螺栓的联接特性用一条刻度表进行表示，那么在刻度表的两端则分别为硬性连接和软性连接，但在二者之间还存在着众多不同程度的螺栓连接[1]。具体来说，硬性联接指的就是直接使用短螺钉或螺栓连接刚性较大且接触面平整的金属件。而在螺栓达到连接面之前只需要使用极小的力矩即可转动螺栓，而一旦螺栓到达连接面之后，也仅仅只需要低于三十度的位移即可使得螺栓母准确达到预定力矩，并获取其实际需要的压紧力。而软性连接则顾名思义，具备一定的柔性，也就是说螺栓在到达连接面后，往往需要较大的角位移，才能够达到预定的力矩，不仅如此，在达到预定扭矩后，螺栓的惯性非常小几乎可以忽略不计，这也使得其扭矩过冲也非常微小。

（二）螺栓拧紧控制法

绝大部分发动机螺栓连接的根本目的在于使得联接件与被联接件之间能够形成一定的压紧力。但鉴于现阶段在装配线当中还没有一种行之有效且方便快捷的方法，能够对压紧力进行直接测量，因此通常情况下拧紧控制发动机螺栓需要使用间接的方法。目前比较常用的拧紧控制法主要有控制扭矩或转角法、控制屈服点法以及控制落座点、转角法和超声波控制法。以扭矩控制法为例，该方法主要是利用发动机螺栓连接过程中，压紧力同拧紧螺栓时施加的力矩成成比例关系，而螺纹与接触面之间的摩擦值则为具体的比例系数。但实际上在拧紧螺栓时所施加的力矩，近乎九成被用于克服摩擦阻力，因此不断变化的摩擦阻力也会在很大程度上影响到其获得的压紧力[2]。

二、拧紧工具的应用介绍

（一）普通拧紧工具

用于拧紧发动机螺栓的普通拧紧工具主要有手动扳手和气动扳手两种。其中最为传统且使用范围最广的就是手动扳手，此种拧紧工具完全由使用人员的肌肉决定扭矩，因此其劳动强度比较大，且费工费时，拧紧的精确度也普遍偏低。运用在扭矩校准过程中的指针式扳手、定扭扳手等也存在类似问题。气动扳手同样也是被广泛运用在我国汽车制造业当中的一项拧紧工具，其在拧紧螺栓或是螺母的过程当中主要依靠叶片马达驱动一套冲击结构，因此气动扳手与手动扳手相比拧紧的节拍比较快，通常在两到三秒即可拧紧螺栓和螺母，并且劳动强度比较小。但其也存在一定的缺陷，譬如说使用寿命比较短、需要消耗较大的气量并且在使用过程中容易出现较大的噪音和震动力，损坏零件需要及时更换否则无法确保扭矩的精确性，与此同时还需要使用指针式扳手等进行最终复紧。

伴随着科学技术的不断发展进步，当前出现了一种全新的气动扳手被看做是传统气动扳手的发展与升级。新的气动扳手使用液压冲击结构以及传感器，在中间冲击当中利用高级润滑油作为介质，实现液压对刚性冲击[3]。也就是借助气动马达产生的旋转力，使得油压可以急速上升，之后將产生的高压传递至扳轴用于完成拧紧螺栓与螺母。与传统的气动扳手相比，新的气动扳手使用寿命更长，在使用过程当中产生的噪音与震动力也得以有效降低。

（二）电动拧紧机器

在计算机技术的飞速发展之下，人们通过将其运用在发动机螺栓连接当中，能够有效满足高质量的连接要求。早在上个世纪七十年代末期就已经使用计算机控制拧紧螺栓的技术，随着近些年来计算机业的持续发展，这一技术也在慢慢完善当中。使用计算机控制的电动螺栓拧紧机，是将电子信息技术与机械技术进行有机整合之后形成的产物。其主要由操作体和控制系统这两大部分组合而成，操作体作为一项执行机构，主要用于完成拧紧螺栓和螺母的动作，因此其即可以为单轴，也同样可以为多轴。而控制系统则主要用于对拧紧螺栓和螺母的全过程进行监视与控制，其在负责完成有效控制拧紧过程施行良动的同时，也能够统计和分析最终的拧紧结果。由计算机控制的电动拧紧工具能够有效弥补手动扳手和气动扳手的各项缺点，不仅具备良好的精确度，同时还能够有效降低噪音与劳动强度，提升劳动生产率，因此也被广泛运用在汽车制造行业当中。

结束语：总而言之，工程技术人员通过使用发动机螺栓连接以及拧紧工具应用技术，能够选择正确的切削参数，从而在有效确保产品质量的基础之上明显提升螺纹连接的安全性与可靠性，将原本高昂的售后成本大大降低，进一步提升企业的综合竞争优势，帮助其在激烈的市场竞争当中占据有利位置。

参考文献

[1]张启庆，张震华，佘运义，李林峰，赵旺增. 浅谈汽车发动机中螺栓的拧紧[J]. 汽车电器，2015，02：48-51.

[2]袁付贵，杨涛，刘云飞. 一种可变位螺栓拧紧装置机构设计及应用研究[J]. 组合机床与自动化加工技术，2015，07：141-142+147.

[3]艾延廷，翟学，乔永利. 发动机螺栓的紧固技术及拧紧工具的运用研究[J]. 中国机械工程，2014，08：957-960.