CN113579716A - 一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法，该试验台包括：机体框架、电气控制柜、电气安装板和监控计算机，其中，所述机体框架内设置有工作台安装底板模块、多轴拧紧机构；所述多轴拧紧机构包括Z轴运动模组、X轴运动模组和若干螺栓拧紧轴，所述电气控制柜内设置有螺栓拧紧轴驱动器，所述电气安装板上设置有用于驱动所述Z轴运动模组和X轴运动模块运动的伺服电机驱动器，所述监控计算机用于计算螺栓拧紧过程中的扭矩、转角、扭矩‑转角斜率，控制所述若干螺栓拧紧轴协调工作。本发明可以为扭矩转角控制或屈服点控制等塑性区拧紧控制工艺提供拧紧控制及工艺参数优化试验，针对螺栓组连接，进行不同多轴拧紧工艺的工艺优化及工艺验证。

Description

一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机螺栓拧紧装配技术领域，特别涉及一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，人们对汽车的安全性要求越来越高，而发动机作为汽车的心脏，是制造技术最复杂、装配零件种类最繁多的关键部件。在发动机装配工艺过程中，螺栓连接已经成为最主要的紧固和连接方式。要保证发动机正常运行，首先要保证发动机上连接结构紧固、合理、可靠。但是，近年来因螺栓拧紧工艺不当造成装配质量问题而引起的汽车事故数不胜数。因此，为了控制螺栓的装配质量，就必须对发动机螺栓连接的拧紧装配工艺和拧紧试验设备引起足够的重视。

目前的汽车发动机螺栓拧紧装配技术研究方面有以下不足：

(1)螺栓的拧紧控制方法上，国外对于发动机缸盖、主轴承、连杆、曲轴等关键螺栓结构，传统的扭矩控制法因为控制精度低、预紧力分散度高等缺陷已经不能满足要求，需要引进高效、稳定的扭矩转角法或屈服点法作为拧紧的控制标准。而实施这些控制方法最好结合真实的发动机螺栓联接结构参数，针对不同的螺栓规格、型号，通过实际发动机拧紧试验方法获得螺栓的扭矩转角变化率和屈服点，才能制订最优的工艺控制参数，实现完整的工艺设计；

(2)对于由多螺栓构成的发动机螺栓组连接，螺栓产品设计多采用传统的保守设计，其装配拧紧工艺的规划目前仍主要靠人为经验，具有难以预测的不确定性和工艺离散性，装配质量难以得到控制与保证。汽车发动机关键螺栓组装配连接中，每个螺栓预紧力的一致性将影响接合面上接触压力分布及变形的均匀性，螺栓组联接中各个螺栓预紧时将相互影响，当拧一个螺栓时，相邻螺栓上的预紧力要发生变化。这种相互影响的特性取决于被联接件实际结构(如厚度、形状、润滑状况、螺栓排布方式、螺栓间距等)和拧紧方式(拧紧顺序、同步拧紧策略和分几次拧紧)。因此，螺栓组拧紧工艺和参数需要针对不同螺栓联接结构参数和不同拧紧方式进行试验研究和优化。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法，旨在为扭矩转角控制或屈服点控制等塑性区拧紧控制工艺提供拧紧控制及工艺参数优化试验，针对螺栓组连接，进行不同多轴拧紧工艺的工艺优化及工艺验证。

为实现上述目的，本发明提供了一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，包括：机体框架、电气控制柜、电气安装板和监控计算机，其中，所述机体框架内设置有用于放置拧紧试验对象发动机的工作台安装底板模块，用于拧紧拧紧试验对象发动机螺栓的多轴拧紧机构；所述多轴拧紧机构包括安装于所述机体框架上的Z轴运动模组、安装于所述Z轴运动模组上的X轴运动模组、安装于所述X轴运动模组上的若干螺栓拧紧轴，所述电气控制柜内设置有用于控制所述若干螺栓拧紧轴运动的螺栓拧紧轴驱动器，所述电气安装板上设置有用于驱动所述Z轴运动模组和X轴运动模块运动的伺服电机驱动器，所述监控计算机用于计算螺栓拧紧过程中的扭矩、转角、扭矩-转角斜率，控制所述若干螺栓拧紧轴协调工作。

本发明进一步的技术方案是，所述Z轴运动模组包括安装于所述机体框架上的Z轴模组底板，安装于所述Z轴模组底板上的Z向导轨、Z向丝杆、Z向伺服电机、Z向联轴器；其中，所述Z轴模组底板上平行设置两条所述Z向导轨和Z向丝杆，所述Z向伺服电机通过所述Z向联轴器与所述Z向丝杆连接。

本发明进一步的技术方案是，所述Z轴运动模组还包括丝杆轴安装块，所述X轴运动模组包括X轴模组底板和X轴模组安装板，所述X轴模组安装板通过所述丝杆轴安装块与所述Z向丝杆连接，所述X轴模组底板安装于所述X轴模组安装板上，所述X轴模组底板上平行设置有两条X向导轨和两条在同一直线上的两条X向丝杆，所述X轴模组安装板上可拆卸安装有中位拧紧轴安装板、位于所述中位拧紧轴安装板两侧的左拧紧轴安装板和右拧紧轴安装板。

本发明进一步的技术方案是，所述螺栓拧紧轴为六组，所述中位拧紧轴安装板、左拧紧轴安装板和右拧紧轴安装板上分别布置两组所述螺栓拧紧轴。

本发明进一步的技术方案是，所述中位拧紧轴安装板通过中位安装板连接件安装于所述X轴模组安装板上，所述左拧紧轴安装板通过第一安装板连接件、第一X丝杆轴安装块与对应的X向丝杆连接，所述右拧紧轴安装板通过第二安装板连接件、第二X丝杆轴安装块与对应的X向丝杆连接。

本发明进一步的技术方案是，所述X轴运动模组还包括X向伺服电机和X向联轴器，所述X向伺服电机通过所述X向联轴器与所述X向丝杆连接。

本发明进一步的技术方案是，所述螺栓拧紧轴包括拧紧输出轴，所述拧紧输出轴的端部为四方型接头。

本发明进一步的技术方案是，所述工作台安装底板模块包括基础底板和安装于所述基础底板上的可更换发动机安装板。

为实现上述目的，本发明还提出一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台控制方法，所述方法应用于如上所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，所述方法包括以下步骤：

在螺栓拧紧过程中，所述监控计算机动态计算螺栓拧紧的扭矩、转角、扭矩-转角斜率；

根据所述扭矩-转角斜率计算得到所述螺栓的实际屈服点；

根据所述螺栓的实际屈服点设置屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法的控制参数。

本发明进一步的技术方案是，所述根据所述螺栓的实际屈服点设置屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法的控制参数的步骤之后还包括：

根据所述控制参数进行多轴螺栓拧紧规划设计优化与验证。

本发明发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法的有益效果是：本发明通过上述技术方案，包括机体框架、电气控制柜、电气安装板和监控计算机，其中，所述机体框架内设置有用于放置拧紧试验对象发动机的工作台安装底板模块，用于拧紧拧紧试验对象发动机螺栓的多轴拧紧机构；所述多轴拧紧机构包括安装于所述机体框架上的Z轴运动模组、安装于所述Z轴运动模组上的X轴运动模组、安装于所述X轴运动模组上的若干螺栓拧紧轴，所述电气控制柜内设置有用于控制所述若干螺栓拧紧轴运动的螺栓拧紧轴驱动器，所述电气安装板上设置有用于驱动所述Z轴运动模组和X轴运动模块运动的伺服电机驱动器，所述监控计算机用于计算螺栓拧紧过程中的扭矩、转角、扭矩-转角斜率，控制所述若干螺栓拧紧轴协调工作，可以为扭矩转角控制或屈服点控制等塑性区拧紧控制工艺提供拧紧控制及工艺参数优化试验，针对螺栓组连接，进行不同多轴拧紧工艺的工艺优化及工艺验证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明发动机螺栓多轴同步拧紧试验台较佳实施例的整体结构示意图；

图2是多轴拧紧机构的整体结构示意图；

图3是Z轴运动模组的后视图；

图4是Z轴运动模组的轴测图；

图5是X轴运动模组的主视图；

图6是X轴运动模组的轴测图；

图7是螺栓拧紧轴的结构示意图；

图8是工作台安装底板模块的结构示意图；

图9是拧紧试验对象发动机的结构示意图；

图10是本发明发动机螺栓多轴同步拧紧试验台控制方法的流程示意图；

图11是发动机螺栓拧紧屈服点检测与控制方法示意图。

附图标号说明：

机体框架1：控制箱101；

电气控制柜2；

电气安装板3；

监控计算机4；

拧紧试验对象发动机5：发动机本体501；发动机主轴承盖502；主轴承盖螺栓503；

工作台安装底板模块6：基础底板601；可更换发动机安装板602；把手安装块603；把手杆604；

多轴拧紧机构7：

Z轴运动模组701：Z轴模组底板701-1；Z向导轨701-2；Z向丝杆701-3；Z向伺服电机701-4；Z向联轴器701-5；丝杆轴安装块701-6；

X轴运动模组702：X轴模组底板702-1；X轴模组安装板702-2；X向导轨702-3；X向丝杆702-4；中位拧紧轴安装板702-5；左拧紧轴安装板702-6；右拧紧轴安装板702-7；中位安装板连接件702-8；第一安装板连接件702-9；第一X丝杆轴安装块702-10；第二安装板连接件702-11；第二X丝杆轴安装块702-12；X向伺服电机702-13；X向联轴器702-14；

螺栓拧紧轴703：拧紧输出轴703-1；扭矩转角传感器703-2；冗余扭矩转角传感器703-3。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法。在结构方面，该试验台采用模块化设计，通过采用不同规格的可更换式发动机安装板和定位模块，可以适应不同规格的发动机试验对象；通过采用不同的拧紧轴安装板，配合X轴运动模组及Z向运动模组的变位控制，通过6个拧紧轴协调工作，可以针对不同发动机型号、不同的螺栓组结构和螺栓排布方式、不同规格型号的螺栓，为扭矩转角控制或屈服点控制等塑性区拧紧控制工艺提供拧紧控制及工艺参数优化试验。同时，可以针对螺栓组连接，实时测量采集拧紧过程中扭矩、转角变化规律，对同时拧紧、顺序拧紧、分组拧紧、分步拧紧、同步拧紧等方面进行不同多轴拧紧工艺对工艺优化及工艺验证。

具体地，如图1至图9所示，本发明发动机螺栓多轴同步拧紧试验台较佳实施例包括机体框架1、电气控制柜2、电气安装板3和监控计算机4。

本实施例中，拧紧试验对象发动机5主要包括发动机本体501、发动机主轴承盖502、主轴承盖螺栓503等部分。

其中，所述机体框架1内设置有用于放置拧紧试验对象发动机5的工作台安装底板模块6，用于拧紧拧紧试验对象发动机5主轴承盖螺栓503的多轴拧紧机构7；所述多轴拧紧机构7包括安装于所述机体框架1上的Z轴运动模组701、安装于所述Z轴运动模组701上的X轴运动模组702、安装于所述X轴运动模组702上的若干螺栓拧紧轴703，所述电气控制柜2内设置有用于控制所述若干螺栓拧紧轴703运动的螺栓拧紧轴703驱动器，所述电气安装板3上设置有用于驱动所述Z轴运动模组701和X轴运动模块运动的伺服电机驱动器，所述监控计算机4用于计算螺栓拧紧过程中的扭矩、转角、扭矩-转角斜率(也称为扭矩斜率)，控制所述若干螺栓拧紧轴703协调工作。

所述机体框架1采用方形空心型钢拼接而成，带有悬挂式控制箱101。

其中，所述Z轴运动模组701包括安装于所述机体框架1上的Z轴模组底板701-1，安装于所述Z轴模组底板701-1上的Z向导轨701-2、Z向丝杆701-3、Z向伺服电机701-4、Z向联轴器701-5；其中，所述Z轴模组底板701-1上平行设置两条所述Z向导轨701-2和Z向丝杆701-3，所述Z向伺服电机701-4通过所述Z向联轴器701-5与所述Z向丝杆701-3连接。

所述Z轴运动模组701还包括丝杆轴安装块701-6，所述X轴运动模组702包括X轴模组底板702-1和X轴模组安装板702-2，所述X轴模组安装板702-2通过所述丝杆轴安装块701-6与所述Z向丝杆701-3连接，所述X轴模组底板702-1安装于所述X轴模组安装板702-2上，所述X轴模组底板702-1上平行设置有两条X向导轨702-3和两条在同一直线上的两条X向丝杆702-4，所述X轴模组安装板702-2上可拆卸安装有中位拧紧轴安装板702-5、位于所述中位拧紧轴安装板702-5两侧的左拧紧轴安装板702-6和右拧紧轴安装板702-7。

可以理解的是，本实施例中，所述中位拧紧轴安装板702-5、左拧紧轴安装板702-6和右拧紧轴安装板702-7均可以根据不同的发动机型号等实际需求进行上下调节，所述左拧紧轴安装板702-6和右拧紧轴安装板702-7还可根据不同的发动机型号等实际需求进行左右调节。

本实施例中，所述螺栓拧紧轴703为六组，所述中位拧紧轴安装板702-5、左拧紧轴安装板702-6和右拧紧轴安装板702-7上分别布置两组所述螺栓拧紧轴703。

所述中位拧紧轴安装板702-5通过中位安装板连接件702-8安装于所述X轴模组安装板702-2上，所述左拧紧轴安装板702-6通过第一安装板连接件702-9、第一X丝杆轴安装块702-10701-6与对应的X向丝杆702-4连接，所述右拧紧轴安装板702-7通过第二安装板连接件702-11、第二X丝杆轴安装块702-12701-6与对应的X向丝杆702-4连接。

所述X轴运动模组702还包括X向伺服电机702-13和X向联轴器702-14，所述X向伺服电机702-13通过所述X向联轴器702-14与所述X向丝杆702-4连接。

本实施例中采用直列式四缸四冲程汽油发动机，其主轴承有五个，需要拧紧十个主轴承盖螺栓503完成装配试验。因为X向伺服电机702-13通过X向丝杆702-4带动左拧紧轴安装板702-6和右拧紧轴安装板702-7沿X向左右移动，所以通过一定的运动组合过程，可自动完成全部螺栓组的拧紧试验工作。

本实施例中，所述螺栓拧紧轴703包括拧紧输出轴703-1、扭矩转角传感器703-2和冗余扭矩转角传感器703-3，所述拧紧输出轴703-1的端部为四方型接头。

本实施例中，所述工作台安装底板模块6包括基础底板601和安装于所述基础底板601上的可更换发动机安装板602。

其中，所述可更换发动机安装板602的两端安装有把手安装块603和安装于所述把手安装块603上的把手杆604。所述可更换发动机安装板602采用模块化设计，可根据发动机型号规格不同而更换，所述可更换发动机安装板602通过安装定位销、孔配合实现对拧紧试验对象发动机5在X向、Y向的空间调整与定位，拧紧试验对象发动机5通过螺栓连接固定在基础底板601上。

本发明发动机螺栓多轴同步拧紧试验台的有益效果是：本发明通过上述技术方案，包括机体框架、电气控制柜、电气安装板和监控计算机，其中，所述机体框架内设置有用于放置拧紧试验对象发动机的工作台安装底板模块，用于拧紧拧紧试验对象发动机螺栓的多轴拧紧机构；所述多轴拧紧机构包括安装于所述机体框架上的Z轴运动模组、安装于所述Z轴运动模组上的X轴运动模组、安装于所述X轴运动模组上的若干螺栓拧紧轴，所述电气控制柜内设置有用于控制所述若干螺栓拧紧轴运动的螺栓拧紧轴驱动器，所述电气安装板上设置有用于驱动所述Z轴运动模组和X轴运动模块运动的伺服电机驱动器，所述监控计算机用于计算螺栓拧紧过程中的扭矩、转角、扭矩-转角斜率，控制所述若干螺栓拧紧轴协调工作，可以为扭矩转角控制或屈服点控制等塑性区拧紧控制工艺提供拧紧控制及工艺参数优化试验，针对螺栓组连接，进行不同多轴拧紧工艺的工艺优化及工艺验证。

为实现上述目的，本发明还提出一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台控制方法，所述方法应用于如上所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，如图10所示，所述方法包括以下步骤：

步骤S10，在螺栓拧紧过程中，所述监控计算机动态计算螺栓拧紧的扭矩-转角斜率。

需要说明的是，在螺栓拧紧过程中，所述拧紧轴会实时上传扭矩、转角数据，进而，监控计算机可根据该扭矩、转角数据实时计算得到扭矩-转角斜率。

步骤S20，根据所述扭矩-转角斜率计算得到所述螺栓的实际屈服点。

步骤S30，根据所述螺栓的实际屈服点设置屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法的控制参数。

其中，所述根据所述螺栓的实际屈服点设置屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法的控制参数的步骤之后还包括：

步骤S40，根据所述控制参数进行多轴螺栓拧紧规划设计优化与验证。

本发明发动机螺栓多轴同步拧紧试验台控制方法可用于单轴或多轴控制试验，以下以发动机主轴承盖螺栓组为例对本发明进行详细阐述。

1、发动机关键螺栓工艺参数优化：

针对不同规格的发动机试验对象，可以独立对每个螺栓孔进行不同规格螺栓设计进行各种控制方法的拧紧测试试验。例如，给定批次螺栓的实际屈服点，为扭矩转角控制或屈服点控制等塑性区拧紧控制工艺提供拧紧控制及工艺参数优化。

扭矩转角控制法是先把螺栓拧到一个初始扭矩(也叫门槛扭矩)后，再从此点开始，拧一个规定的转角的控制方法。根据最终拧紧所落在的区间，分为弹性区扭矩转角控制法与塑性区扭矩转角控制法两种，一般发展趋势是塑性区扭矩转角控制法，其最终拧紧超过屈服点落在塑性变形区，其夹紧力主要取决于螺栓本身的屈服强度，精度大大提升。屈服点控制法是把螺栓拧紧至屈服点后停止拧紧。它是利用材料屈服后夹紧力基本保持不变的特性的一种拧紧控制方法。通过对螺栓拧紧的扭矩/转角曲线斜率的连续计算和判断来确定屈服点。

如图11所示，为发动机螺栓拧紧屈服点检测与控制方法。螺栓贴合后，随着螺栓转角增加，斜率上升很快，之后经过简短的变缓后而保持恒定(a—b区间)。过b点后，其斜率经简短的缓慢下降后，又快速下降。当斜率下降一定值时(一般取最大斜率的50％)，再转过一个角度(如3°)后，就是现场工况下到达真实螺栓的屈服点。整个拧紧过程中上位计算机一直在动态计算扭矩斜率，同时也会对最终扭矩及角度进行监控，超出设定范围进行报警，防止试验螺栓出现异常。

根据实际屈服点数据，优化屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法工业控制参数，使拧紧的预紧力大小主要取决于螺栓的屈服强度，因此能得到较大的预紧力。螺栓利用率很高，预紧力的离散度也很小，而且预紧力不受摩擦系数变化的影响。

2、多轴螺栓拧紧规划设计优化与验证

对应有数量不等的螺栓构成的螺栓组连接，其常用拧紧工艺规划中还包括对角渐次拧紧、分组拧紧、分步拧紧、多次拧紧及其他一些特殊方法,这些方法是保证扭矩均匀性,进而保证螺栓受力均匀性和联接可靠性的重要手段,对螺栓组联接的情形尤为如此。

螺栓组联接中，每个螺栓预紧力的一致性将影响接合面上接触压力分布的均匀性，因而也影响其变形的均匀性。用同样的拧紧力矩，依次拧紧每一个螺栓并不能保证每个螺栓预紧力一致,因为当拧一个螺栓时，相邻螺栓上的预紧力要发生变化，也就是此螺栓组联接中各个螺栓预紧时将相互影响。相互影响的特性取决于被联接件结构(被联接件厚度、形状、螺栓间距等)和拧紧方式(分几次拧紧、拧紧顺序和同步性)。

使螺栓间预紧时相互影响最小的拧紧规划是最好的顺序。本发明通过采用不同的拧紧轴安装板，配合X轴运动模组及Z向运动模组的变位控制，通过六个拧紧轴协调工作，可以针对不同发动机型号、不同的螺栓组结构和螺栓排布方式、不同规格型号的螺栓试验。同时，可以针对螺栓组连接，实时测量采集拧紧过程中扭矩、转角变化规律，对同时拧紧、顺序拧紧、分组拧紧、分步拧紧、同步拧紧等方面进行不同多轴拧紧策略进行工艺优化及工艺验证。

本发明可以借助USM3超声波应力仪检测每个螺栓最终实际拧紧力，对拧紧工艺规划进行验证和评价。超声波测量方法主要是测量螺栓拉伸前后的伸长量，它首先使机加螺栓两端面平整，再在螺栓头部贴上一个超声感应片探头，通过一个高压脉冲施加到感应片上产生超声波，沿着螺栓传播并在螺栓尾部反射回来，超声波返回时产生一个反馈信号，可以通过记录施加拉应力前后的超声波反馈信号，可以得出螺栓由于伸长量对应的超声波时间延时；最后通过对螺栓施加不同拧紧参数和拧紧过程，同时测得拧紧前后相应的超声波时间延时，可以得到螺栓拉力分布规律，进一步完善上述工艺优化过程，提高螺栓组拧紧精度，或对关键螺栓用超声波测试螺栓进行预紧力验证。

本发明发动机螺栓多轴同步拧紧试验台的有益效果是：本发明通过在螺栓拧紧过程中，所述监控计算机动态计算螺栓拧紧的扭矩、转角、扭矩-转角斜率；根据所述扭矩-转角斜率计算得到所述螺栓的实际屈服点；根据所述螺栓的实际屈服点设置屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法的控制参数，可以为扭矩转角控制或屈服点控制等塑性区拧紧控制工艺提供拧紧控制及工艺参数优化试验，针对螺栓组连接，进行不同多轴拧紧工艺的工艺优化及工艺验证。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，包括：机体框架、电气控制柜、电气安装板和监控计算机，其中，所述机体框架内设置有用于放置拧紧试验对象发动机的工作台安装底板模块，用于拧紧拧紧试验对象发动机螺栓的多轴拧紧机构；所述多轴拧紧机构包括安装于所述机体框架上的Z轴运动模组、安装于所述Z轴运动模组上的X轴运动模组、安装于所述X轴运动模组上的若干螺栓拧紧轴，所述电气控制柜内设置有用于控制所述若干螺栓拧紧轴运动的螺栓拧紧轴驱动器，所述电气安装板上设置有用于驱动所述Z轴运动模组和X轴运动模块运动的伺服电机驱动器，所述监控计算机用于计算螺栓拧紧过程中的扭矩、转角、扭矩-转角斜率，控制所述若干螺栓拧紧轴协调工作。

2.根据权利要求1所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，所述Z轴运动模组包括安装于所述机体框架上的Z轴模组底板，安装于所述Z轴模组底板上的Z向导轨、Z向丝杆、Z向伺服电机、Z向联轴器；其中，所述Z轴模组底板上平行设置两条所述Z向导轨和Z向丝杆，所述Z向伺服电机通过所述Z向联轴器与所述Z向丝杆连接。

3.根据权利要求2所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，所述Z轴运动模组还包括丝杆轴安装块，所述X轴运动模组包括X轴模组底板和X轴模组安装板，所述X轴模组安装板通过所述丝杆轴安装块与所述Z向丝杆连接，所述X轴模组底板安装于所述X轴模组安装板上，所述X轴模组底板上平行设置有两条X向导轨和两条在同一直线上的两条X向丝杆，所述X轴模组安装板上可拆卸安装有中位拧紧轴安装板、位于所述中位拧紧轴安装板两侧的左拧紧轴安装板和右拧紧轴安装板。

4.根据权利要求3所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，所述螺栓拧紧轴为六组，所述中位拧紧轴安装板、左拧紧轴安装板和右拧紧轴安装板上分别布置两组所述螺栓拧紧轴。

5.根据权利要求3所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，所述中位拧紧轴安装板通过中位安装板连接件安装于所述X轴模组安装板上，所述左拧紧轴安装板通过第一安装板连接件、第一X丝杆轴安装块与对应的X向丝杆连接，所述右拧紧轴安装板通过第二安装板连接件、第二X丝杆轴安装块与对应的X向丝杆连接。

6.根据权利要求4所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，所述X轴运动模组还包括X向伺服电机和X向联轴器，所述X向伺服电机通过所述X向联轴器与所述X向丝杆连接。

7.根据权利要求1所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，所述螺栓拧紧轴包括拧紧输出轴，所述拧紧输出轴的端部为四方型接头。

8.根据权利要求1所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，其特征在于，所述工作台安装底板模块包括基础底板和安装于所述基础底板上的可更换发动机安装板。

9.一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至8任意一项所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台，所述方法包括以下步骤：

在螺栓拧紧过程中，所述监控计算机动态计算螺栓拧紧的扭矩、转角、扭矩-转角斜率；

根据所述扭矩-转角斜率计算得到所述螺栓的实际屈服点；

根据所述螺栓的实际屈服点设置屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法的控制参数。

10.根据权利要求9所述的发动机螺栓多轴同步拧紧试验台控制方法，其特征在于，所述根据所述螺栓的实际屈服点设置屈服点控制法或塑性区扭矩转角控制法的控制参数的步骤之后还包括：

根据所述控制参数进行多轴螺栓拧紧规划设计优化与验证。

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