緊固件的旋具槽扭矩測試方法及實(shí)施該方法的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種緊固件的旋具槽扭矩測試方法及實(shí)施該方法的檢測裝置。待測緊固件和旋具的對接在水平方向進(jìn)行，而軸向載荷的加載是通過待測緊固件和旋具所處的座體之間的相對壓緊進(jìn)行，扭矩載荷的加載則是通過在保持緊固件和旋具中一個被止轉(zhuǎn)的情況下、向另一個上施加扭矩載荷進(jìn)行，這樣在進(jìn)行軸向加載的過程中，旋具或待測緊固件不會與所處座體之間相對移動，即在旋具和待測緊固件不會與所處座體之間出現(xiàn)配合間隙，這就避免了在加載扭矩載荷的過程中，被旋轉(zhuǎn)的旋具和/或待測緊固件不會在所處座體上出現(xiàn)偏擺的現(xiàn)象，提高了整個扭矩測試過程中旋具和待測緊固件之間的同軸度。
【專利說明】緊固件的旋具槽扭矩測試方法及實(shí)施該方法的檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種緊固件的旋具槽扭矩測試方法及實(shí)施該方法的檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在緊固件行業(yè)中，緊固件的旋具槽(如螺栓頭的外六角、內(nèi)六角、十字槽及一字槽等)的扭矩測試時產(chǎn)品的一項(xiàng)重要指標(biāo)，尤其是在航天航空領(lǐng)域中頻繁使用的高鎖螺栓，高鎖螺栓是一種特殊結(jié)構(gòu)的緊固件，它與高鎖螺母所組成的高鎖連接在確保優(yōu)良的機(jī)械性能和工作性能的前提下，具有重量輕、體積小、防松能力高、抗疲勞性能好、裝配效率高的特點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)高效的單面擰緊操作。如圖1和圖2所示，該高鎖螺栓包括螺栓本體100，螺栓本體100的頭部設(shè)有圓盤狀的帽體101，螺栓本體100的尾端的端面上開設(shè)有同軸設(shè)置的內(nèi)六方式的旋具槽102，高旋具槽102如果達(dá)不到需要的許用扭矩要求的話，在使用過程中高鎖螺栓將出現(xiàn)松動的情況，造成螺栓連接失效；如果超出所許可的扭矩要求的話，在使用中高鎖螺栓將可能被扭斷，也會使得螺栓連接失效，且該旋具槽102可能被破壞，使高鎖螺栓表面不美觀，并產(chǎn)生一定的空氣阻力。
[0003]中國專利文獻(xiàn)201220298438.9公開了一種緊固件扭力檢測裝置，包括立柱、底座、配重砝碼、扭矩桿、三爪卡盤、支撐臂和螺紋絲桿，立柱固定在底座上，扭矩桿固定套裝在立柱上，支撐臂安裝在立柱上部，螺紋絲桿套裝在支撐臂上，螺紋絲桿的上端固定有定位手柄，螺紋低桿的底部螺紋連接扭矩桿固定座，扭矩桿與扭矩桿固定座活動連接，扭矩桿的上部設(shè)置有扭矩轉(zhuǎn)換頭，扭矩桿的下部設(shè)有轉(zhuǎn)換接頭，三爪卡盤通過底座墊塊安裝在底座上，三爪卡盤位于扭矩桿的正下方，而配重砝碼設(shè)置在扭矩桿的上部，在使用時，將被檢測螺栓固定在三爪卡盤上，轉(zhuǎn)換接頭就相當(dāng)于扳手，通過配重砝碼來施加所需的軸向載荷，最后通過扭矩扳手轉(zhuǎn)動扭矩轉(zhuǎn)換頭來得到所需的扭轉(zhuǎn)載荷，但為了保證扭矩桿能夠順利的將配重砝碼自身的重力作為軸向載荷加載到被檢測螺栓上，扭矩桿和扭矩桿固定座之間的軸孔配合方式應(yīng)該為間隙配合，這樣再通過扭矩桿向被檢測螺栓上施加扭轉(zhuǎn)載荷時，扭轉(zhuǎn)桿的外周面和扭轉(zhuǎn)桿固定座上的配合孔的孔壁面之間配合間隙會使得扭矩桿徑向擺動，以致扭矩桿、被檢測螺栓和三爪卡盤之間的同軸度不能達(dá)到要求，這樣通過扭矩桿施加在被檢測螺栓上的軸向載荷和扭轉(zhuǎn)載荷將存在較大的偏差，致使旋具槽的扭矩測試精度降低。同時，受扭矩桿的自身重量限制，砝碼通過扭矩桿施加在被檢測螺栓上的軸向載荷將大于設(shè)定值；受扭矩扳手自身精度限制，扭矩扳手所檢測到的扭轉(zhuǎn)載荷和實(shí)際加載值之間也存在較大的偏差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種通過提高旋具和被檢測緊固件之間的同軸度而提高旋具槽扭矩測試精度的緊固件的旋具槽扭矩測試方法，同時還提供了一種專用于實(shí)施該緊固件的旋具槽扭矩測試方法的檢測裝置。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明中緊固件的旋具槽扭矩測試方法的技術(shù)方案如下: 緊固件的旋具槽扭矩測試方法，包括以下步驟:
步驟一，將旋具和待測緊固件沿水平方向同軸對接，待測緊固件的旋具槽與旋具止旋插套配合，且待測緊固件和旋具分別沿軸向限位裝配在兩個可沿軸向相對移動的座體上，待測緊固件和旋具可繞軸向相對轉(zhuǎn)動；
步驟二，向兩座體施加相向的壓緊力，所述壓緊力為待測緊固件和旋具相向壓緊的軸向載荷，并計(jì)量所述壓緊力的大小；
步驟三，保持緊固件和旋具中一個被止轉(zhuǎn)的情況下，向另一個上施加扭矩載荷，并計(jì)量扭矩載荷的大小。
[0006]步驟一中待測緊固件所處座體為固定座,旋具所處的座體為可相對固定座軸向移動的活動座；在步驟二中，壓緊力作用在活動座上。
[0007]步驟一中，待測緊固件所處座體上設(shè)有用于帶動待測緊固件轉(zhuǎn)動的扭矩輸入裝置，旋具止旋裝配在所處座體在，并在旋具所處座體上設(shè)有扭矩計(jì)量裝置；在步驟三中，通過扭矩輸入裝置向待測緊固件輸入扭矩載荷，并通過扭矩計(jì)量裝置計(jì)量扭矩載荷。
[0008]扭矩輸入裝置為與驅(qū)動電機(jī)傳動連接的減速器裝置。
[0009]本發(fā)明的檢測裝置的技術(shù)方案如下:
檢測裝置，包括機(jī)座及其上沿水平方向相對裝配的兩個座體，兩座體中至少一個沿相對方向?qū)蛞苿友b配在基座上，兩座體的相對側(cè)分別設(shè)有供旋具和待測緊固件同軸相對的沿軸向限位裝夾的旋具裝夾部和緊固件裝夾部，旋具裝夾部和/或緊固件裝夾部上設(shè)有用于向旋具和待測緊固件相對轉(zhuǎn)動方向加載扭矩載荷的扭矩加載結(jié)構(gòu)。
[0010]根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，兩座體中一個為固定在機(jī)座上的固定座、另一個為沿相對方向?qū)蛞苿友b配在機(jī)座上的活動座。
[0011]活動座上連接有用于計(jì)量并傳遞軸向加載力的軸向計(jì)量裝置。
[0012]軸向計(jì)量裝置為拉力計(jì)，拉力計(jì)的一端連接在活動座上、另一端通過拉繩連接在豎向懸伸的破碼上。
[0013]扭矩加載結(jié)構(gòu)處于旋具裝夾部和緊固件裝夾部中一個上，旋具裝夾部和緊固件裝夾部中另一個上設(shè)有用于檢測并計(jì)量扭矩載荷大小的扭矩計(jì)量裝置。
[0014]扭矩加載結(jié)構(gòu)為用于帶動所處裝夾部轉(zhuǎn)動的電機(jī)驅(qū)動式的減速裝置。
[0015]本發(fā)明中待測緊固件和旋具的對接在水平方向進(jìn)行，而軸向載荷的加載是通過待測緊固件和旋具所處的座體之間的相對壓緊進(jìn)行，扭矩載荷的加載則是通過在保持緊固件和旋具中一個被止轉(zhuǎn)的情況下、向另一個上施加扭矩載荷進(jìn)行，這樣在進(jìn)行軸向加載的過程中，旋具或待測緊固件不會與所處座體之間相對移動，即在旋具和待測緊固件不會與所處座體之間出現(xiàn)配合間隙，這就避免了在加載扭矩載荷的過程中，被旋轉(zhuǎn)的旋具和/或待測緊固件不會在所處座體上出現(xiàn)偏擺的現(xiàn)象，提高了整個扭矩測試過程中旋具和待測緊固件之間的同軸度，以保證旋具和待測緊固件之間的軸向載荷和扭矩載荷能夠得到準(zhǔn)確的加載，從而通過提高旋具和被檢測緊固件之間的同軸度而提高旋具槽扭矩測試精度，保證了緊固件的旋具槽扭矩測試更為準(zhǔn)確。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中高鎖螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的左視圖；
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3中旋具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖4的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明中緊固件的旋具槽扭矩測試方法的實(shí)施例:該方法是一種用于在施加標(biāo)準(zhǔn)軸向力環(huán)境下而進(jìn)行旋具槽扭矩測量的高鎖螺栓旋具槽扭矩的測試方法，包括以下步驟:
步驟一，將旋具和待測緊固件沿水平方向同軸對接，待測緊固件的旋具槽與旋具止旋插套配合，且待測緊固件沿軸向限位裝夾在帶有電機(jī)驅(qū)動的減速裝置的固定座上，旋具沿軸向限位裝夾在可相對于固定座沿軸向?qū)蛞苿拥膸в信ぞ赜?jì)量裝置的活動座上，待測緊固件和旋具在固定座和活動座上可繞軸向相對轉(zhuǎn)動；
步驟二，通過在活動座上施加壓緊力而使得活動座朝向固定座移動，所述壓緊力為待測緊固件和旋具相向壓緊的軸向載荷，并計(jì)量所述壓緊力的大??；
步驟三，保持旋具被止轉(zhuǎn)的情況下，通過減速裝置向待測緊固件上施加扭矩載荷，并計(jì)量扭矩載荷的大小。
[0018]在上述實(shí)施例中，待測緊固件處于固定座，旋具處于活動座，在其他實(shí)施例中，待測緊固件也可以處于活動座上，而對應(yīng)的旋具處于固定座上；或者待測緊固件和旋具均處于活動座上，在進(jìn)行軸向載荷加載時，通過在兩活動座上施加相互反向的壓緊力來進(jìn)行軸向載荷的加載。
[0019]在上述實(shí)施例中，扭矩載荷的加載過程中待測緊固件為主動件，在其他實(shí)施例中，扭矩載荷也可以通過旋具進(jìn)行加載，或者同時轉(zhuǎn)動旋具和待測緊固件來進(jìn)行扭矩載荷的加載。
[0020]由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明中旋具槽扭矩測試方法可通過如下步驟實(shí)施:
步驟一，將旋具和待測緊固件沿水平方向同軸對接，待測緊固件的旋具槽與旋具止旋插套配合，且待測緊固件和旋具分別沿軸向限位裝配在兩個可沿軸向相對移動的座體上，待測緊固件和旋具可繞軸向相對轉(zhuǎn)動；
步驟二，向兩座體施加相向的壓緊力，所述壓緊力為待測緊固件和旋具相向壓緊的軸向載荷，并計(jì)量所述壓緊力的大?。?br> 步驟三，保持緊固件和旋具中一個被止轉(zhuǎn)的情況下，向另一個上施加扭矩載荷，并計(jì)量扭矩載荷的大小。
[0021]本發(fā)明的檢測裝置的實(shí)施例:如圖3至圖5所述，該檢測裝置為一種用于在施加標(biāo)準(zhǔn)軸向力環(huán)境下而進(jìn)行旋具槽扭矩測量的高鎖螺栓9旋具槽扭矩試驗(yàn)裝置，主要由砝碼1、右定滑輪裝置14、電源開關(guān)3、傳感器裝置4、定三爪卡盤5、旋具6、數(shù)顯式推拉力計(jì)7、導(dǎo)軌8、高鎖螺栓9、電腦顯示器10、動三爪卡盤11、減速器裝置12、減速器開關(guān)13、左定滑輪裝置2、設(shè)備主機(jī)柜15構(gòu)成。
[0022]設(shè)備主機(jī)柜15、電腦顯示器10和電源開關(guān)3均固定在機(jī)座上，并在機(jī)座上于設(shè)備主機(jī)柜15和電腦顯示器10之間設(shè)有水平延伸的工作臺。
[0023]減速器裝置12和減速器開關(guān)13裝配在工作臺左側(cè)固定的固定座上，減速器裝置12傳動連接在扭力試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動電機(jī)上，并在固定座的右側(cè)設(shè)有傳動連接在減速器裝置12輸出軸上的動主軸，動主軸向懸伸，動主軸的懸伸端連接動三爪卡盤11，動三爪卡盤11為通過夾緊固定的方式供高鎖螺栓9的頭部沿軸向限位裝夾的緊固件裝夾部，對應(yīng)的減速器裝置12為通過帶動動三爪卡盤11轉(zhuǎn)動而帶動高鎖螺栓9相對于旋具6轉(zhuǎn)動的扭矩加載結(jié)構(gòu)。
[0024]傳感器裝置4裝配在通過導(dǎo)軌8沿左右方向?qū)蛞苿友b配在工作臺上的活動座上，活動座和固定座左右相對設(shè)置，活動座的左端向左懸伸有連接在傳感器裝置4上的定主軸，定主軸的懸伸端連接定三爪卡盤5,定三爪卡盤5為通過夾緊固定的方式供旋具6的頭部沿軸向限位裝夾的旋具6裝夾部，且定三爪卡盤5和動三爪卡盤11同軸相對，以使兩者之上裝配的高鎖螺栓9和旋具6同軸相對。
[0025]活動座的左側(cè)連接數(shù)顯式推拉力計(jì)7，數(shù)顯式推拉力計(jì)7的右側(cè)連接在活動座上左側(cè)，數(shù)顯式推拉力計(jì)7的左側(cè)通過拉繩連接砝碼1，拉繩從數(shù)顯式推拉力計(jì)7引出后依次繞經(jīng)固定在固定座右側(cè)的左定滑輪裝置2反向、固定在工作臺右側(cè)的右定滑輪裝置14向下變向后連接懸空的砝碼1，以通過砝碼I向活動座加載軸向載荷。
[0026]旋具6包括由外六方形的帽體段61和旋柄段62構(gòu)成，帽體段61的外接圓比旋柄段62的外接圓直徑大，且旋柄段62的外形和高鎖螺栓9尾部的旋具槽的形狀吻合互補(bǔ)。
[0027]本實(shí)施例中檢測裝置在使用時，按照如下步驟實(shí)施:
1)測量高鎖螺栓9尾部的旋具槽周圍表面的平面度并對平面度做記錄；
2)將高鎖螺栓9用扭力試驗(yàn)機(jī)的動三爪卡盤11進(jìn)行夾持；
3)旋具6的旋柄段62與高鎖螺栓9的旋具槽相配，旋具6的旋柄段62能自由進(jìn)入或退出旋具槽，但是，旋具6的旋柄段62軸線與高鎖螺栓9軸線的角度對準(zhǔn)應(yīng)限制在1°范圍內(nèi)，通過扭力試驗(yàn)機(jī)的同軸度進(jìn)行保證；
4)按照采購文件或其他適用文件中的規(guī)定，施加軸向載荷，軸向載荷的施加依靠拉繩、定滑輪、推拉力計(jì)7、砝碼I組成的加力系統(tǒng)，總的軸向載荷在旋具6的旋柄段62與高鎖螺栓9的旋具槽接合處應(yīng)是有效的；
5)在旋具6的旋柄段62與凹槽相配并施加軸向力后(但未施加扭矩)，使傳感器裝置4所檢測到的扭矩載荷歸零；
6)設(shè)置試驗(yàn)速率及試驗(yàn)扭矩，以平穩(wěn)連續(xù)的速率沿安裝方向慢慢施加扭矩直至達(dá)到高鎖螺栓9采購規(guī)范中規(guī)定的最低扭矩為止；
7)對施加的扭矩以及損壞模式(如有時)進(jìn)行記錄；
8)松開高鎖螺栓9和旋具6的旋柄段62；
9)按照適用的采購規(guī)范對旋具槽進(jìn)行外觀檢查并對旋具槽的狀況進(jìn)行記錄，對旋具槽周圍的表面平面度進(jìn)行測量并做記錄；
10)重復(fù)I)至9)的步驟，使用相同的旋具6的旋柄段62和高鎖螺栓9沿拆除方向施加扭矩。
[0028]本實(shí)施例通過扭力試驗(yàn)機(jī)、推拉力計(jì)7、砝碼1、定滑輪、導(dǎo)線、旋具6的連接，由砝碼1、推拉力計(jì)7提供標(biāo)準(zhǔn)的軸向力，由扭力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行精確的力矩測量。
[0029]本實(shí)施例提供用于在特定軸向力環(huán)境下進(jìn)行扳擰力矩的裝置，將其中左定滑輪安裝于動三爪卡盤11下部的固定板上，右定滑輪安裝于工作臺的右端面，與左定滑輪軸線保持在同一水平線，在使用時，動三爪卡盤11夾持高鎖螺栓9頭部圓柱面，定三爪卡盤5夾持外六方的旋具6帽體段61的六方面，旋具6的旋柄段62的外六方插入高鎖螺栓9尾端的內(nèi)六方的旋具槽內(nèi)，拉繩的一端固定于定三爪卡盤5下面的固定板上，然后另一端連接推拉力計(jì)7，再取根拉繩連接推拉力計(jì)7的另一端，再與兩個定滑輪及砝碼I組合成一個加力系統(tǒng)，因此在本實(shí)施中砝碼I提供軸向力，扭力機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)扭矩，不僅了滿足生產(chǎn)、檢測及標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且是一種效率高、成本低、方便使用的扳擰試驗(yàn)裝置。
[0030]在上述實(shí)施例中，旋具載荷通過扭力機(jī)加載，在其他實(shí)施例中，旋具的扭力加載也可以通過扭力扳手等工具或裝置進(jìn)行加載并計(jì)量。
[0031 ] 在上述實(shí)施例中，軸向加載裝置始終連接在活動座上，在其他實(shí)施例中，軸向加載裝置也可以在旋具和緊固件對接后再安裝在活動座上，乃至于通過手動輸入的方式進(jìn)行軸向載荷的加載。
【權(quán)利要求】
1.緊固件的旋具槽扭矩測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，將旋具和待測緊固件沿水平方向同軸對接，待測緊固件的旋具槽與旋具止旋插套配合，且待測緊固件和旋具分別沿軸向限位裝配在兩個可沿軸向相對移動的座體上，待測緊固件和旋具可繞軸向相對轉(zhuǎn)動； 步驟二，向兩座體施加相向的壓緊力，所述壓緊力為待測緊固件和旋具相向壓緊的軸向載荷，并計(jì)量所述壓緊力的大??； 步驟三，保持緊固件和旋具中一個被止轉(zhuǎn)的情況下，向另一個上施加扭矩載荷，并計(jì)量扭矩載荷的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件的旋具槽扭矩測試方法，其特征在于，步驟一中待測緊固件所處座體為固定座，旋具所處的座體為可相對固定座軸向移動的活動座；在步驟二中，壓緊力作用在活動座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的緊固件的旋具槽扭矩測試方法，其特征在于，步驟一中，待測緊固件所處座體上設(shè)有用于帶動待測緊固件轉(zhuǎn)動的扭矩輸入裝置，旋具止旋裝配在所處座體在，并在旋具所處座體上設(shè)有扭矩計(jì)量裝置；在步驟三中，通過扭矩輸入裝置向待測緊固件輸入扭矩載荷，并通過扭矩計(jì)量裝置計(jì)量扭矩載荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊固件的旋具槽扭矩測試方法，其特征在于，扭矩輸入裝置為與驅(qū)動電機(jī)傳動連接的減速器裝置。
5.專用于實(shí)施如權(quán)利要求1所述的方法的檢測裝置，其特征在于，包括機(jī)座及其上沿水平方向相對裝配的兩個座體，兩座體中至少一個沿相對方向?qū)蛞苿友b配在基座上，兩座體的相對側(cè)分別設(shè)有供旋具和待測緊固件同軸相對的沿軸向限位裝夾的旋具裝夾部和緊固件裝夾部，旋具裝夾部和/或緊固件裝夾部上設(shè)有用于向旋具和待測緊固件相對轉(zhuǎn)動方向加載扭矩載荷的扭矩加載結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，兩座體中一個為固定在機(jī)座上的固定座、另一個為沿相對方向?qū)蛞苿友b配在機(jī)座上的活動座。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，活動座上連接有用于計(jì)量并傳遞軸向加載力的軸向計(jì)量裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測裝置，其特征在于，軸向計(jì)量裝置為拉力計(jì)，拉力計(jì)的一端連接在活動座上、另一端通過拉繩連接在豎向懸伸的砝碼上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的檢測裝置，其特征在于，扭矩加載結(jié)構(gòu)處于旋具裝夾部和緊固件裝夾部中一個上，旋具裝夾部和緊固件裝夾部中另一個上設(shè)有用于檢測并計(jì)量扭矩載荷大小的扭矩計(jì)量裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的檢測裝置，其特征在于，扭矩加載結(jié)構(gòu)為用于帶動所處裝夾部轉(zhuǎn)動的電機(jī)驅(qū)動式的減速裝置。
【文檔編號】G01L5/24GK104390737SQ201410687006
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】高學(xué)敏, 李文生, 劉海濤 申請人:河南航天精工制造有限公司