一種防轉防反力的螺栓擰緊方案

王波，耿艷彪

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710119）

前言

我公司傳統變速器法蘭盤處都是采用一個大螺母來實現軸向定位和壓緊，擰緊機上留有與法蘭盤相匹配的防轉銷，使用時操作工必須將法蘭盤的端面孔轉到與防轉銷正對，然后擰緊。

新型變速器法蘭盤處連接結構作了改進，副箱主軸與法蘭盤采用花鍵配合，副箱主軸端面設計2 個M12 螺紋孔，孔中心距離28mm，采用2 個M12 的螺栓結合法蘭盤壓板來壓緊法蘭盤，達到軸向限位的作用。由于螺栓距離太近無法使用雙軸擰緊機同時擰緊，只能通過采用電動擰緊槍順次擰緊，假定按擰緊順序，將螺栓編號為1 號、2 號，擰緊2 號螺栓時會對1 號螺栓的扭矩產生影響，因此必須采用1、2、1 的順序來擰緊，這就要求擰緊時防轉機構能夠同時適應兩個螺栓且便于調節。

之前擰緊的方案是用螺栓相互防轉，這樣可以實現螺栓擰緊過程中的法蘭盤防轉和防反力的問題，但是用螺栓防轉會對螺栓產生額外的剪切力，對螺栓不利，有質量隱患。

1 方案分析

本文旨在通過設計一套機構完成法蘭盤螺栓的定扭擰緊，通過如下技術方案，解決了防轉防反力問題及雙螺栓結構的自適應問題。

1.1 防轉防反力問題

法蘭盤與副箱主軸通過花鍵連接，螺紋緊固（見圖1），電動擰緊槍驅動方頭接套筒擰緊螺栓，擰緊過程中螺紋副中的摩擦力會帶動副箱主軸（件3）轉動，進而帶著法蘭盤轉動（件2），這樣就無法完成擰緊，同時由于該處螺栓扭矩大，擰緊時反力較大，操作工靠人力抵消反作用力力勞動強度大，且有安全風險，因此必須解決該問題。

1.2 雙螺栓結構的自適應問題

擰緊時必須按照1，2，1 的順序來擰緊2 顆螺栓，而法蘭盤和副箱主軸的旋轉位置是任意的，人工裝配時，法蘭盤與副箱主軸花鍵配合在圓周方向是隨機的，從使用功能上來說，旋轉方向也是無差別的，這樣的話，法蘭盤上4 個用來防轉的螺栓過孔中心到螺栓中心的距離是可變的，且旋轉方向確定后，2 個螺栓到過孔中心的距離也是不一樣的，這就要求防轉銷必須是可調整的，為了人工操作方便，最好是能自適應的。

圖1 法蘭盤和副箱主軸安裝示意圖

2 方案設計

充分利用電動定扭槍的接口尺寸設計防轉防反力結構（見圖2），上固定板（件1）和下固定板（件2）為兩半結構，通過兩個半圓與電動定扭槍的槍頭脖頸處配合，用四個M6 的內六角螺栓拉緊，件2 底部留4 個M6 螺紋孔，與件3連接；件3 前端留止口，與電動定扭槍槍頭外殼（固定不動）定位外圓配合。件1、2、3 共同將該機構與電動定扭槍的相對空間位置固定。

設計防轉銷（件4）穿過防轉板，擰緊時先將防轉銷穿入法蘭盤，這樣防轉銷、法蘭盤、上固定板、下固定板、防轉板、電動擰緊槍就構成一個整體，擰緊時人工操作擰緊槍去對正螺栓頭，開始擰緊，擰緊過程中，因為螺紋副的摩擦導致的法蘭盤轉動就被防轉銷抵消，同時擰緊結束時的反作用力也在這個系統內部被抵消，操作工不受反力作用。

法蘭盤的螺栓過孔直徑為φ15，因此銷子的直徑時也確定為φ15，單邊留有0.1mm 間隙，方便工人將防轉銷插入法蘭盤螺栓過孔，同時由于間隙較小，在使用過程中，銷子和孔之間的沖擊較小，不會對人和法蘭盤造成損傷。通過強度計算，φ15 的銷子完全滿足該處防反力的需求。

在防轉板（件3）中設計T 型槽結構，防轉銷頭部銑扁，在T 型槽中可以自由滑動，然后必須確定一個合理的滑動行程，能夠兼容法蘭盤和副箱主軸的任意配合方向。從圖二中可以看出，當法蘭盤上任意一個螺栓過孔中心與兩個螺栓中心連成一條直線時，距離過孔近的螺栓與過孔中心距為L1，距離遠的螺栓與過孔中心距為L2，則任意方向上，過孔與螺栓中心距L 都在L1 和L2 構成的區間內，即L1≤L≤L2，考慮到法蘭盤的變型零件，將L1 和L2 適當放大，這就確定了防轉銷的滑動行程。

合理選擇防轉銷長度，保證在套筒找正螺栓頭時，防轉銷已經穿入法蘭盤過孔中，在擰緊螺栓到位時，也不會與其他零件干涉，工裝結構見圖2。

圖2 防轉防反力結構示意圖

3 結論

該結構在兩個螺栓切換時，由于防轉銷與2 顆螺栓距離不一樣，人工操作移動套筒時，防轉銷在防轉板中自適應滑動，操作工完全不用再考慮二次定位防轉，不會增加額外的多余動作，就可以完成2 顆螺栓的擰緊。同時，由于該結構將擰緊系統與防轉系統納入在一個系統內，系統內力互相抵消，人工擰緊時同時解決了法蘭盤轉動和擰緊反作用力的問題，大大降低了操作工的勞動強度，該工裝已經在現場正常使用，效果良好。