CN106525315B - 一种螺栓紧固状态的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种螺栓紧固状态的检测方法，涉及电池制造技术领域，基于机器视觉测量技术和仿真分析分别得出经历充放电过程后螺母在螺杆上的实际偏离姿态和理论偏离姿态，对比实际偏离姿态与理论偏离姿态的差别，判断待测螺栓是否满足工艺加工要求。该检测方法通过实际偏离姿态和理论偏离姿态的对比，可准确判断螺栓预紧力是否满足要求，防止因螺栓预紧力不足引发机械运行故障，进而导致交通事故；该方法提升了人工检扭的效率，减少了人为操作带来判断错误的概率，且操作容易，安全可靠，能适应工厂生产环境，数据稳定性好，可实现长期监测。
Description
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域，更具体涉及一种螺栓紧固状态的检测方法。
背景技术
螺栓紧固件因具有易拆卸、易安装、能重复使用等特点而得到广泛应用。但螺栓紧固件的缺陷却也十分明显，当其长期处于温度变化、动态荷载工作环境时，会出现螺栓预紧力释放，螺栓紧固件松动，直接影响机械的运转性能并降低其可靠性和安全性。而螺栓紧固件是将若干功能元件连接成为一个机械整体的重要节点，如果紧固件出现螺栓预紧力不足的情况，则势必影响整个机械设备的正常运转，一旦持续时间过长，则导致紧固件与连接件疲劳。因此，随着螺栓等紧固件失效引发的交通事故问题的加剧，提高预紧力，监测螺栓紧固件失效成为电池制造业的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺栓紧固状态的检测方法，该方法可准确判断螺栓预紧力是否满足要求，防止因螺栓预紧力不足而引发机械运行故障。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案实现。
一种螺栓紧固状态的检测方法，包括以下步骤：
(1)将已组包的电池模组放入模块盒，然后使用电动扭力扳手将用于固定电池模组和模块盒的螺栓进行紧固，通过机器视觉测量技术记录该紧固状态下螺母在螺杆上的位置；
(2)对电池模组进行充放电，使螺栓承受温度变化的冲击，通过机器视觉测量技术记录充放电完成后螺母在螺杆上的位置，并通过与紧固状态下螺母在螺杆上的位置的对比，得出螺栓的实际偏离姿态；
(3)用MATLAB软件建立螺栓可靠性设计的数学模型，计算将螺栓拧紧的理论拧紧力矩；
(4)以步骤(3)中计算的理论拧紧力矩为边界条件，利用ANSYS软件建立螺栓在正常生产环境下的仿真模型，并对待测螺栓进行受力分析，计算出螺栓的理论偏离姿态；
(5)对比实际偏离姿态与理论偏离姿态的差别，判断待测螺栓是否满足工艺加工要求。
进一步，步骤(2)所述的数学模型为：
T计＝0.12×σs×As×d/1000
其中，T计为理论拧紧力矩，σs为螺栓材料屈服强度，As为螺栓公称应力截面积，d为螺杆外径。
进一步，步骤(4)中所述的在正常生产环境下为：对电池模组进行充放电，螺栓承受温度变化的冲击。
步骤(3)中所述的实际偏离姿态为螺母在充放电过程中沿螺杆发生的位移，步骤(4)所述的理论偏离姿态为仿真模型中的螺母在充放电过程中沿螺杆发生的位移。
本发明的有益效果为：该检测方法通过实际偏离姿态和理论偏离姿态的对比，可准确判断螺栓预紧力是否满足要求，防止因螺栓预紧力不足引发机械运行故障，进而导致交通事故；该方法提升了人工检扭的效率，减少了人为操作带来判断错误的概率，且操作容易，安全可靠，能适应工厂生产环境，数据稳定性好，可实现长期监测。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的内容进行进一步阐述。
一种螺栓紧固状态的检测方法，包括以下步骤：
(1)在23～25℃的室温条件下，将已组包的电池模组放入模块盒，用ClecoLivewire I-Wrench电动扭力扳手将用于固定电池模组和模块盒的螺栓进行紧固，通过机器视觉测量技术记录该紧固状态下螺母在螺杆上的位置；
(2)对电池模组进行充放电，使螺栓承受温度变化的冲击，通过机器视觉测量技术记录充放电完成后螺母在螺杆上的位置，并通过与紧固状态下螺母在螺杆上的位置的对比，得出螺栓的实际偏离姿态；
(3)用MATLAB软件建立螺栓可靠性设计的数学模型，计算将螺栓拧紧的理论拧紧力矩；
(4)以步骤(3)中计算的理论拧紧力矩为边界条件，利用ANSYS软件建立螺栓在正常生产环境下的仿真模型，并对待测螺栓进行受力分析，计算出螺栓的理论偏离姿态；
(5)对比实际偏离姿态与理论偏离姿态的差别，判断待测螺栓是否满足工艺加工要求。
步骤(1)中电动扭力扳手会显示并存档螺栓紧固状态参数，以判断螺栓的紧固是否满足要求。所述螺栓紧固状态参数包括螺栓拧紧的目标扭矩值、拧紧时的水平角度偏移、拧紧所耗时间、拧紧转速及拧紧策略。所述目标扭矩值14-16N.m，所述拧紧策略为先快速预紧再降低电动扭力扳手转速低速拧紧至目标扭矩值。
步骤(3)所述的数学模型为：
T计＝0.12×σs×As×d/1000
其中，T计为理论拧紧力矩，σs为螺栓材料屈服强度，As为螺栓公称应力截面积，d为螺杆外径。
步骤(4)中所述的在正常生产环境下为：对电池模组进行充放电，螺栓承受温度变化的冲击。
步骤(3)中所述的实际偏离姿态为螺母在充放电过程中沿螺杆发生的位移，步骤(4)所述的理论偏离姿态为仿真模型中的螺母在充放电过程中沿螺杆发生的位移。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种螺栓紧固状态的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将已组包的电池模组放入模块盒，用电动扭力扳手将用于固定电池模组和模块盒的待测螺栓进行紧固，通过机器视觉测量技术记录该紧固状态下螺母在螺杆上的位置；
(2)对电池模组进行充放电，使待测螺栓承受温度变化的冲击，通过机器视觉测量技术记录充放电完成后螺母在螺杆上的位置，并通过与步骤(1)中紧固状态下螺母在螺杆上的位置的对比，得出待测螺栓的实际偏离姿态；
(3)用MATLAB软件建立待测螺栓可靠性设计的数学模型，计算将待测螺栓拧紧的理论拧紧力矩；
(4)以步骤(3)中计算的理论拧紧力矩为边界条件，利用ANSYS软件建立待测螺栓在正常生产环境下的仿真模型，并对待测螺栓进行受力分析，计算出待测螺栓的理论偏离姿态；
(5)对比实际偏离姿态与理论偏离姿态的差别，判断待测螺栓是否满足工艺加工要求；
其中步骤(3)中所述的数学模型为：
T计＝0.12×σs×As×d/1000
其中，T计为理论拧紧力矩，σs为待测螺栓材料屈服强度，As为待测螺栓公称应力截面积，d为待测螺杆外径。
2.根据权利要求1所述的一种螺栓紧固状态的检测方法，其特征在于，步骤(4)中所述的正常生产环境为：对电池模组进行充放电，待测螺栓承受温度变化的冲击。
3.根据权利要求1所述的一种螺栓紧固状态的检测方法，其特征在于：步骤(3)中所述的实际偏离姿态为螺母在充放电过程中沿螺杆发生的位移，步骤(4)所述的理论偏离姿态为仿真模型中的螺母在充放电过程中沿螺杆发生的位移。
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