CN104390737A - 紧固件的旋具槽扭矩测试方法及实施该方法的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧固件的旋具槽扭矩测试方法及实施该方法的检测装置。待测紧固件和旋具的对接在水平方向进行，而轴向载荷的加载是通过待测紧固件和旋具所处的座体之间的相对压紧进行，扭矩载荷的加载则是通过在保持紧固件和旋具中一个被止转的情况下、向另一个上施加扭矩载荷进行，这样在进行轴向加载的过程中，旋具或待测紧固件不会与所处座体之间相对移动，即在旋具和待测紧固件不会与所处座体之间出现配合间隙，这就避免了在加载扭矩载荷的过程中，被旋转的旋具和/或待测紧固件不会在所处座体上出现偏摆的现象，提高了整个扭矩测试过程中旋具和待测紧固件之间的同轴度。

Description

紧固件的旋具槽扭矩测试方法及实施该方法的检测装置

技术领域

本发明涉及一种紧固件的旋具槽扭矩测试方法及实施该方法的检测装置。

背景技术

目前，在紧固件行业中，紧固件的旋具槽（如螺栓头的外六角、内六角、十字槽及一字槽等）的扭矩测试时产品的一项重要指标，尤其是在航天航空领域中频繁使用的高锁螺栓，高锁螺栓是一种特殊结构的紧固件，它与高锁螺母所组成的高锁连接在确保优良的机械性能和工作性能的前提下，具有重量轻、体积小、防松能力高、抗疲劳性能好、装配效率高的特点，并可实现高效的单面拧紧操作。如图1和图2所示，该高锁螺栓包括螺栓本体100，螺栓本体100的头部设有圆盘状的帽体101，螺栓本体100的尾端的端面上开设有同轴设置的内六方式的旋具槽102，高旋具槽102如果达不到需要的许用扭矩要求的话，在使用过程中高锁螺栓将出现松动的情况，造成螺栓连接失效；如果超出所许可的扭矩要求的话，在使用中高锁螺栓将可能被扭断，也会使得螺栓连接失效，且该旋具槽102可能被破坏，使高锁螺栓表面不美观，并产生一定的空气阻力。

中国专利文献201220298438.9公开了一种紧固件扭力检测装置，包括立柱、底座、配重砝码、扭矩杆、三爪卡盘、支撑臂和螺纹丝杆，立柱固定在底座上，扭矩杆固定套装在立柱上，支撑臂安装在立柱上部，螺纹丝杆套装在支撑臂上，螺纹丝杆的上端固定有定位手柄，螺纹低杆的底部螺纹连接扭矩杆固定座，扭矩杆与扭矩杆固定座活动连接，扭矩杆的上部设置有扭矩转换头，扭矩杆的下部设有转换接头，三爪卡盘通过底座垫块安装在底座上，三爪卡盘位于扭矩杆的正下方，而配重砝码设置在扭矩杆的上部，在使用时，将被检测螺栓固定在三爪卡盘上，转换接头就相当于扳手，通过配重砝码来施加所需的轴向载荷，最后通过扭矩扳手转动扭矩转换头来得到所需的扭转载荷，但为了保证扭矩杆能够顺利的将配重砝码自身的重力作为轴向载荷加载到被检测螺栓上，扭矩杆和扭矩杆固定座之间的轴孔配合方式应该为间隙配合，这样再通过扭矩杆向被检测螺栓上施加扭转载荷时，扭转杆的外周面和扭转杆固定座上的配合孔的孔壁面之间配合间隙会使得扭矩杆径向摆动，以致扭矩杆、被检测螺栓和三爪卡盘之间的同轴度不能达到要求，这样通过扭矩杆施加在被检测螺栓上的轴向载荷和扭转载荷将存在较大的偏差，致使旋具槽的扭矩测试精度降低。同时，受扭矩杆的自身重量限制，砝码通过扭矩杆施加在被检测螺栓上的轴向载荷将大于设定值；受扭矩扳手自身精度限制，扭矩扳手所检测到的扭转载荷和实际加载值之间也存在较大的偏差。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过提高旋具和被检测紧固件之间的同轴度而提高旋具槽扭矩测试精度的紧固件的旋具槽扭矩测试方法，同时还提供了一种专用于实施该紧固件的旋具槽扭矩测试方法的检测装置。

为了实现以上目的，本发明中紧固件的旋具槽扭矩测试方法的技术方案如下：

紧固件的旋具槽扭矩测试方法，包括以下步骤：

步骤一，将旋具和待测紧固件沿水平方向同轴对接，待测紧固件的旋具槽与旋具止旋插套配合，且待测紧固件和旋具分别沿轴向限位装配在两个可沿轴向相对移动的座体上，待测紧固件和旋具可绕轴向相对转动；

步骤二，向两座体施加相向的压紧力，所述压紧力为待测紧固件和旋具相向压紧的轴向载荷，并计量所述压紧力的大小；

步骤三，保持紧固件和旋具中一个被止转的情况下，向另一个上施加扭矩载荷，并计量扭矩载荷的大小。

步骤一中待测紧固件所处座体为固定座，旋具所处的座体为可相对固定座轴向移动的活动座；在步骤二中，压紧力作用在活动座上。

步骤一中，待测紧固件所处座体上设有用于带动待测紧固件转动的扭矩输入装置，旋具止旋装配在所处座体在，并在旋具所处座体上设有扭矩计量装置；在步骤三中，通过扭矩输入装置向待测紧固件输入扭矩载荷，并通过扭矩计量装置计量扭矩载荷。

扭矩输入装置为与驱动电机传动连接的减速器装置。

本发明的检测装置的技术方案如下：

检测装置，包括机座及其上沿水平方向相对装配的两个座体，两座体中至少一个沿相对方向导向移动装配在基座上，两座体的相对侧分别设有供旋具和待测紧固件同轴相对的沿轴向限位装夹的旋具装夹部和紧固件装夹部，旋具装夹部和/或紧固件装夹部上设有用于向旋具和待测紧固件相对转动方向加载扭矩载荷的扭矩加载结构。

根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，两座体中一个为固定在机座上的固定座、另一个为沿相对方向导向移动装配在机座上的活动座。

活动座上连接有用于计量并传递轴向加载力的轴向计量装置。

轴向计量装置为拉力计，拉力计的一端连接在活动座上、另一端通过拉绳连接在竖向悬伸的砝码上。

扭矩加载结构处于旋具装夹部和紧固件装夹部中一个上，旋具装夹部和紧固件装夹部中另一个上设有用于检测并计量扭矩载荷大小的扭矩计量装置。

扭矩加载结构为用于带动所处装夹部转动的电机驱动式的减速装置。

本发明中待测紧固件和旋具的对接在水平方向进行，而轴向载荷的加载是通过待测紧固件和旋具所处的座体之间的相对压紧进行，扭矩载荷的加载则是通过在保持紧固件和旋具中一个被止转的情况下、向另一个上施加扭矩载荷进行，这样在进行轴向加载的过程中，旋具或待测紧固件不会与所处座体之间相对移动，即在旋具和待测紧固件不会与所处座体之间出现配合间隙，这就避免了在加载扭矩载荷的过程中，被旋转的旋具和/或待测紧固件不会在所处座体上出现偏摆的现象，提高了整个扭矩测试过程中旋具和待测紧固件之间的同轴度，以保证旋具和待测紧固件之间的轴向载荷和扭矩载荷能够得到准确的加载，从而通过提高旋具和被检测紧固件之间的同轴度而提高旋具槽扭矩测试精度，保证了紧固件的旋具槽扭矩测试更为准确。

附图说明

图1是现有技术中高锁螺栓的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明的实施例中检测装置的结构示意图；

图4是图3中旋具的结构示意图；

图5是图4的俯视图。

具体实施方式

本发明中紧固件的旋具槽扭矩测试方法的实施例：该方法是一种用于在施加标准轴向力环境下而进行旋具槽扭矩测量的高锁螺栓旋具槽扭矩的测试方法，包括以下步骤：

步骤一，将旋具和待测紧固件沿水平方向同轴对接，待测紧固件的旋具槽与旋具止旋插套配合，且待测紧固件沿轴向限位装夹在带有电机驱动的减速装置的固定座上，旋具沿轴向限位装夹在可相对于固定座沿轴向导向移动的带有扭矩计量装置的活动座上，待测紧固件和旋具在固定座和活动座上可绕轴向相对转动；

步骤二，通过在活动座上施加压紧力而使得活动座朝向固定座移动，所述压紧力为待测紧固件和旋具相向压紧的轴向载荷，并计量所述压紧力的大小；

步骤三，保持旋具被止转的情况下，通过减速装置向待测紧固件上施加扭矩载荷，并计量扭矩载荷的大小。

在上述实施例中，待测紧固件处于固定座，旋具处于活动座，在其他实施例中，待测紧固件也可以处于活动座上，而对应的旋具处于固定座上；或者待测紧固件和旋具均处于活动座上，在进行轴向载荷加载时，通过在两活动座上施加相互反向的压紧力来进行轴向载荷的加载。

在上述实施例中，扭矩载荷的加载过程中待测紧固件为主动件，在其他实施例中，扭矩载荷也可以通过旋具进行加载，或者同时转动旋具和待测紧固件来进行扭矩载荷的加载。

由上述实施例可知，本发明中旋具槽扭矩测试方法可通过如下步骤实施：

步骤一，将旋具和待测紧固件沿水平方向同轴对接，待测紧固件的旋具槽与旋具止旋插套配合，且待测紧固件和旋具分别沿轴向限位装配在两个可沿轴向相对移动的座体上，待测紧固件和旋具可绕轴向相对转动；

步骤二，向两座体施加相向的压紧力，所述压紧力为待测紧固件和旋具相向压紧的轴向载荷，并计量所述压紧力的大小；

步骤三，保持紧固件和旋具中一个被止转的情况下，向另一个上施加扭矩载荷，并计量扭矩载荷的大小。

本发明的检测装置的实施例：如图3至图5所述，该检测装置为一种用于在施加标准轴向力环境下而进行旋具槽扭矩测量的高锁螺栓9旋具槽扭矩试验装置，主要由砝码1、右定滑轮装置14、电源开关3、传感器装置4、定三爪卡盘5、旋具6、数显式推拉力计7、导轨8、高锁螺栓9、电脑显示器10、动三爪卡盘11、减速器装置12、减速器开关13、左定滑轮装置2、设备主机柜15构成。

设备主机柜15、电脑显示器10和电源开关3均固定在机座上，并在机座上于设备主机柜15和电脑显示器10之间设有水平延伸的工作台。

减速器装置12和减速器开关13装配在工作台左侧固定的固定座上，减速器装置12传动连接在扭力试验机的驱动电机上，并在固定座的右侧设有传动连接在减速器装置12输出轴上的动主轴，动主轴向悬伸，动主轴的悬伸端连接动三爪卡盘11，动三爪卡盘11为通过夹紧固定的方式供高锁螺栓9的头部沿轴向限位装夹的紧固件装夹部，对应的减速器装置12为通过带动动三爪卡盘11转动而带动高锁螺栓9相对于旋具6转动的扭矩加载结构。

传感器装置4装配在通过导轨8沿左右方向导向移动装配在工作台上的活动座上，活动座和固定座左右相对设置，活动座的左端向左悬伸有连接在传感器装置4上的定主轴，定主轴的悬伸端连接定三爪卡盘5，定三爪卡盘5为通过夹紧固定的方式供旋具6的头部沿轴向限位装夹的旋具6装夹部，且定三爪卡盘5和动三爪卡盘11同轴相对，以使两者之上装配的高锁螺栓9和旋具6同轴相对。

活动座的左侧连接数显式推拉力计7，数显式推拉力计7的右侧连接在活动座上左侧，数显式推拉力计7的左侧通过拉绳连接砝码1，拉绳从数显式推拉力计7引出后依次绕经固定在固定座右侧的左定滑轮装置2反向、固定在工作台右侧的右定滑轮装置14向下变向后连接悬空的砝码1，以通过砝码1向活动座加载轴向载荷。

旋具6包括由外六方形的帽体段61和旋柄段62构成，帽体段61的外接圆比旋柄段62的外接圆直径大，且旋柄段62的外形和高锁螺栓9尾部的旋具槽的形状吻合互补。

本实施例中检测装置在使用时，按照如下步骤实施：

1)   测量高锁螺栓9尾部的旋具槽周围表面的平面度并对平面度做记录；

2)   将高锁螺栓9用扭力试验机的动三爪卡盘11进行夹持；

3)   旋具6的旋柄段62与高锁螺栓9的旋具槽相配，旋具6的旋柄段62能自由进入或退出旋具槽，但是，旋具6的旋柄段62轴线与高锁螺栓9轴线的角度对准应限制在1°范围内，通过扭力试验机的同轴度进行保证；

4)   按照采购文件或其他适用文件中的规定，施加轴向载荷，轴向载荷的施加依靠拉绳、定滑轮、推拉力计7、砝码1组成的加力***，总的轴向载荷在旋具6的旋柄段62与高锁螺栓9的旋具槽接合处应是有效的；

5)   在旋具6的旋柄段62与凹槽相配并施加轴向力后（但未施加扭矩），使传感器装置4所检测到的扭矩载荷归零；

6)   设置试验速率及试验扭矩，以平稳连续的速率沿安装方向慢慢施加扭矩直至达到高锁螺栓9采购规范中规定的最低扭矩为止；

7)   对施加的扭矩以及损坏模式（如有时）进行记录；

8)   松开高锁螺栓9和旋具6的旋柄段62；

9）按照适用的采购规范对旋具槽进行外观检查并对旋具槽的状况进行记录，对旋具槽周围的表面平面度进行测量并做记录；

10）重复1）至9）的步骤，使用相同的旋具6的旋柄段62和高锁螺栓9沿拆除方向施加扭矩。

本实施例通过扭力试验机、推拉力计7、砝码1、定滑轮、导线、旋具6的连接，由砝码1、推拉力计7提供标准的轴向力，由扭力试验机进行精确的力矩测量。

本实施例提供用于在特定轴向力环境下进行扳拧力矩的装置，将其中左定滑轮安装于动三爪卡盘11下部的固定板上，右定滑轮安装于工作台的右端面，与左定滑轮轴线保持在同一水平线，在使用时，动三爪卡盘11夹持高锁螺栓9头部圆柱面，定三爪卡盘5夹持外六方的旋具6帽体段61的六方面，旋具6的旋柄段62的外六方***高锁螺栓9尾端的内六方的旋具槽内，拉绳的一端固定于定三爪卡盘5下面的固定板上，然后另一端连接推拉力计7，再取根拉绳连接推拉力计7的另一端，再与两个定滑轮及砝码1组合成一个加力***，因此在本实施中砝码1提供轴向力，扭力机提供标准扭矩，不仅了满足生产、检测及标准的要求，而且是一种效率高、成本低、方便使用的扳拧试验装置。

在上述实施例中，旋具载荷通过扭力机加载，在其他实施例中，旋具的扭力加载也可以通过扭力扳手等工具或装置进行加载并计量。

在上述实施例中，轴向加载装置始终连接在活动座上，在其他实施例中，轴向加载装置也可以在旋具和紧固件对接后再安装在活动座上，乃至于通过手动输入的方式进行轴向载荷的加载。

Claims (10)

1.紧固件的旋具槽扭矩测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将旋具和待测紧固件沿水平方向同轴对接，待测紧固件的旋具槽与旋具止旋插套配合，且待测紧固件和旋具分别沿轴向限位装配在两个可沿轴向相对移动的座体上，待测紧固件和旋具可绕轴向相对转动；

步骤二，向两座体施加相向的压紧力，所述压紧力为待测紧固件和旋具相向压紧的轴向载荷，并计量所述压紧力的大小；

步骤三，保持紧固件和旋具中一个被止转的情况下，向另一个上施加扭矩载荷，并计量扭矩载荷的大小。

2.根据权利要求1所述的紧固件的旋具槽扭矩测试方法，其特征在于，步骤一中待测紧固件所处座体为固定座，旋具所处的座体为可相对固定座轴向移动的活动座；在步骤二中，压紧力作用在活动座上。

3.根据权利要求1或2所述的紧固件的旋具槽扭矩测试方法，其特征在于，步骤一中，待测紧固件所处座体上设有用于带动待测紧固件转动的扭矩输入装置，旋具止旋装配在所处座体在，并在旋具所处座体上设有扭矩计量装置；在步骤三中，通过扭矩输入装置向待测紧固件输入扭矩载荷，并通过扭矩计量装置计量扭矩载荷。

4.根据权利要求3所述的紧固件的旋具槽扭矩测试方法，其特征在于，扭矩输入装置为与驱动电机传动连接的减速器装置。

5.专用于实施如权利要求1所述的方法的检测装置，其特征在于，包括机座及其上沿水平方向相对装配的两个座体，两座体中至少一个沿相对方向导向移动装配在基座上，两座体的相对侧分别设有供旋具和待测紧固件同轴相对的沿轴向限位装夹的旋具装夹部和紧固件装夹部，旋具装夹部和/或紧固件装夹部上设有用于向旋具和待测紧固件相对转动方向加载扭矩载荷的扭矩加载结构。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，两座体中一个为固定在机座上的固定座、另一个为沿相对方向导向移动装配在机座上的活动座。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，活动座上连接有用于计量并传递轴向加载力的轴向计量装置。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，轴向计量装置为拉力计，拉力计的一端连接在活动座上、另一端通过拉绳连接在竖向悬伸的砝码上。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的检测装置，其特征在于，扭矩加载结构处于旋具装夹部和紧固件装夹部中一个上，旋具装夹部和紧固件装夹部中另一个上设有用于检测并计量扭矩载荷大小的扭矩计量装置。

10.根据权利要求5至8中任一项所述的检测装置，其特征在于，扭矩加载结构为用于带动所处装夹部转动的电机驱动式的减速装置。