一种防转防反力的螺栓拧紧方案

王波，耿艳彪

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

前言

我公司传统变速器法兰盘处都是采用一个大螺母来实现轴向定位和压紧，拧紧机上留有与法兰盘相匹配的防转销，使用时操作工必须将法兰盘的端面孔转到与防转销正对，然后拧紧。

新型变速器法兰盘处连接结构作了改进，副箱主轴与法兰盘采用花键配合，副箱主轴端面设计2 个M12 螺纹孔，孔中心距离28mm，采用2 个M12 的螺栓结合法兰盘压板来压紧法兰盘，达到轴向限位的作用。由于螺栓距离太近无法使用双轴拧紧机同时拧紧，只能通过采用电动拧紧枪顺次拧紧，假定按拧紧顺序，将螺栓编号为1 号、2 号，拧紧2 号螺栓时会对1 号螺栓的扭矩产生影响，因此必须采用1、2、1 的顺序来拧紧，这就要求拧紧时防转机构能够同时适应两个螺栓且便于调节。

之前拧紧的方案是用螺栓相互防转，这样可以实现螺栓拧紧过程中的法兰盘防转和防反力的问题，但是用螺栓防转会对螺栓产生额外的剪切力，对螺栓不利，有质量隐患。

1 方案分析

本文旨在通过设计一套机构完成法兰盘螺栓的定扭拧紧，通过如下技术方案，解决了防转防反力问题及双螺栓结构的自适应问题。

1.1 防转防反力问题

法兰盘与副箱主轴通过花键连接，螺纹紧固（见图1），电动拧紧枪驱动方头接套筒拧紧螺栓，拧紧过程中螺纹副中的摩擦力会带动副箱主轴（件3）转动，进而带着法兰盘转动（件2），这样就无法完成拧紧，同时由于该处螺栓扭矩大，拧紧时反力较大，操作工靠人力抵消反作用力力劳动强度大，且有安全风险，因此必须解决该问题。

1.2 双螺栓结构的自适应问题

拧紧时必须按照1，2，1 的顺序来拧紧2 颗螺栓，而法兰盘和副箱主轴的旋转位置是任意的，人工装配时，法兰盘与副箱主轴花键配合在圆周方向是随机的，从使用功能上来说，旋转方向也是无差别的，这样的话，法兰盘上4 个用来防转的螺栓过孔中心到螺栓中心的距离是可变的，且旋转方向确定后，2 个螺栓到过孔中心的距离也是不一样的，这就要求防转销必须是可调整的，为了人工操作方便，最好是能自适应的。

图1 法兰盘和副箱主轴安装示意图

2 方案设计

充分利用电动定扭枪的接口尺寸设计防转防反力结构（见图2），上固定板（件1）和下固定板（件2）为两半结构，通过两个半圆与电动定扭枪的枪头脖颈处配合，用四个M6 的内六角螺栓拉紧，件2 底部留4 个M6 螺纹孔，与件3连接；件3 前端留止口，与电动定扭枪枪头外壳（固定不动）定位外圆配合。件1、2、3 共同将该机构与电动定扭枪的相对空间位置固定。

设计防转销（件4）穿过防转板，拧紧时先将防转销穿入法兰盘，这样防转销、法兰盘、上固定板、下固定板、防转板、电动拧紧枪就构成一个整体，拧紧时人工操作拧紧枪去对正螺栓头，开始拧紧，拧紧过程中，因为螺纹副的摩擦导致的法兰盘转动就被防转销抵消，同时拧紧结束时的反作用力也在这个系统内部被抵消，操作工不受反力作用。

法兰盘的螺栓过孔直径为φ15，因此销子的直径时也确定为φ15，单边留有0.1mm 间隙，方便工人将防转销插入法兰盘螺栓过孔，同时由于间隙较小，在使用过程中，销子和孔之间的冲击较小，不会对人和法兰盘造成损伤。通过强度计算，φ15 的销子完全满足该处防反力的需求。

在防转板（件3）中设计T 型槽结构，防转销头部铣扁，在T 型槽中可以自由滑动，然后必须确定一个合理的滑动行程，能够兼容法兰盘和副箱主轴的任意配合方向。从图二中可以看出，当法兰盘上任意一个螺栓过孔中心与两个螺栓中心连成一条直线时，距离过孔近的螺栓与过孔中心距为L1，距离远的螺栓与过孔中心距为L2，则任意方向上，过孔与螺栓中心距L 都在L1 和L2 构成的区间内，即L1≤L≤L2，考虑到法兰盘的变型零件，将L1 和L2 适当放大，这就确定了防转销的滑动行程。

合理选择防转销长度，保证在套筒找正螺栓头时，防转销已经穿入法兰盘过孔中，在拧紧螺栓到位时，也不会与其他零件干涉，工装结构见图2。

图2 防转防反力结构示意图

3 结论

该结构在两个螺栓切换时，由于防转销与2 颗螺栓距离不一样，人工操作移动套筒时，防转销在防转板中自适应滑动，操作工完全不用再考虑二次定位防转，不会增加额外的多余动作，就可以完成2 颗螺栓的拧紧。同时，由于该结构将拧紧系统与防转系统纳入在一个系统内，系统内力互相抵消，人工拧紧时同时解决了法兰盘转动和拧紧反作用力的问题，大大降低了操作工的劳动强度，该工装已经在现场正常使用，效果良好。