CN113211062B - 一种可保证同轴度的多螺栓装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可保证同轴度的多螺栓装配方法，包括如下步骤：S1：将水道放置于装配机的夹具上；S2：将定位销安装于水道装配面上的螺栓装配孔内；S3：水泵通过所述定位销定位后装于所述水道上方；S4：向步骤S2中未放置定位销的螺栓装配孔内放入螺栓；S5：取出步骤S2中放置的所述定位销，并向对应螺栓装配孔内放置螺栓；S6：使用预拧紧螺栓套筒预拧紧螺栓，至所有螺栓与其对应的水道孔中的螺纹连接深度相同；S7：采用拧紧装置对完成预拧的螺栓进行初拧紧；S8：采用拧紧装置对完成初拧紧的螺栓进行终拧紧。本发明在减少拧紧装置的同时，可保证水道与水泵使用多螺栓装配的过程中以及装配完成后水道孔与水泵轴同轴度。

Description

一种可保证同轴度的多螺栓装配方法

技术领域

本发明属于汽车制造及装配技术领域，具体涉及保证汽车发动机冷却系统内水泵轴与水道孔同轴度的多螺栓装配方法。

背景技术

在汽车发动机冷却系统的装配中，需要将水泵和水道进行装配，并且两者之间采用弹性配件进行缓冲，由于弹性配件具有弹性形变，因此在水泵和水道进行螺栓装配时，在装配过程中会出现结合面受力不均匀的情况，从而无法保证水泵轴和水道孔装配时的同轴度，零件因受力不均在使用的过程中产生的晃动会造成损坏。

在使用多螺栓装配两个通过弹性配件连接的工件时，为保证装配过程中结合面各处受力均匀，避免上述问题，常见的装配方法是通过定位装置将待装配工件定位后，采用由伺服系统和多套拧紧装置构成的拧紧系统同时对准所有螺栓进行拧紧动作。

但是上述针对弹性装配接触面的装配方法中要求装配设备针对装配孔数量配备相同数量的拧紧装置来同时拧紧所有螺栓，以此保证装配过程中产品的同轴度，设备成本较高；同时受伺服系统和拧紧装置的外形和尺寸限制，上述方法对螺栓分布间距的要求较高；并且针对无定位孔的产品，行业内常采用的做法是在原产品的设计结构上增加定位用的结构，以供后期装配生产时的定位使用，现有的方法要求产品具有独立的定位孔结构，不适用于除装配孔外无额外孔或可供定位结构的产品。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种可保证同轴度的多螺栓装配方法，在减少拧紧装置的同时，可保证水道与水泵使用多螺栓装配的过程中以及装配完成后水道孔与水泵轴同轴度。

为实现上述目的，本发明提供一种可保证同轴度的多螺栓装配方法，包括如下步骤：

S1：将水道放置于装配机的夹具上；

S2：将定位销安装于水道装配面上的螺栓装配孔内；

S3：水泵通过所述定位销定位后装于所述水道上方；

S4：向步骤S2中未放置定位销的螺栓装配孔内放入螺栓；

S5：取出步骤S2中放置的所述定位销，并向对应螺栓装配孔内放置螺栓；

S6：使用预拧紧螺栓套筒预拧紧螺栓，至所有螺栓与其对应的水道孔中的螺纹连接深度相同；

S7：采用拧紧装置对完成预拧的螺栓进行初拧紧；

S8：采用拧紧装置对完成初拧紧的螺栓进行终拧紧。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，选择相对或不相邻的至少两个螺栓装配孔作为所述定位销的定位孔。

作为本发明的进一步改进，步骤S6中，选择相对或不相邻的两个螺栓装配孔中的螺栓进行预拧紧。

作为本发明的进一步改进，步骤S6中，根据所述螺栓装配孔的深度调节预拧紧螺栓套筒拧紧部位的高度，所述预拧紧螺栓套筒高度调节完成后，使用其预拧至套筒下端面与水泵孔上端面接触时，预拧紧工作完成。

作为本发明的进一步改进，步骤S7中，具体包括如下步骤：

S71：采用两个拧紧装置同时对相对或不相邻的两个螺栓进行初拧紧，其中一个拧紧装置以转速V1对相应螺栓进行第一步初拧紧直至扭矩为M1，并且该螺栓开始拧紧的T1秒后另一个拧紧装置以转速V1开始对另一个螺栓进行第一步初拧紧至扭矩为M1；

S72：接着两个拧紧装置同时以转速V2对两个螺栓进行第二步初拧紧直至两个螺栓扭矩分别为M2和M3；

S73：对另一组相对或者不相邻的螺栓进行初拧紧，其中一个拧紧装置以转速V1对螺栓进行初拧紧直至扭矩为M3，并且该螺栓开始拧紧的T2秒后另一个拧紧装置以转速V1开始对另一螺栓进行初拧紧直至扭矩为M2；

S74：继续上述操作，当最后剩下一个螺栓预拧紧时，拧紧装置以转速V1开始拧紧直至扭矩为M3。

作为本发明的进一步改进，T1与步骤S71中两个螺栓装配孔与水泵转轴的距离L1和L2有关，T2和S73中两个装配孔与相邻的装配孔的连线的距离L3和L4有关。

作为本发明的进一步改进，步骤S8中，选择相对或者相邻的两个完成所述初拧紧的螺栓，采用两个拧紧装置进行终拧紧直至所有螺栓扭矩为M4。

作为本发明的进一步改进，扭矩从M1至M4依次增大，M4为水泵和水道的连接螺栓实现终拧紧时的扭矩。

作为本发明的进一步改进，转速V1、V3和V2依次减小。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的可保证同轴度的多螺栓装配方法，包括采用活动销钉进行定位，定位完成后采用两个拧紧装置进行预拧紧、初拧紧以及终拧紧工序，解决了传统装配过程中需对无定位结构的工件本体压装定位用销钉的问题，取消了压装销钉这一工序；预拧紧阶段能够保证所有螺栓与其对应的水道孔中的螺纹连接深度相同，初拧紧以及终拧紧使螺栓扭矩呈逐步上升的过程，能够避免扭矩一次性改变过大，保证装配时的同轴度。本发明在减少了设备中拧紧装置的数量的同时，可保证水道与水泵使用多螺栓装配的过程中以及装配完成后水道孔与水泵轴同轴度的偏差范围在一定范围内。

附图说明

图1为本发明实施例的装配方法流程示意图；

图2为本发明实施例的装配方法中涉及的装配体各部件示意图1

图3为本发明实施例的装配方法中涉及的装配体各部件示意图2；

图4为本发明实施例的装配方法中涉及的装配体中水泵结构示意图；

图5为本发明实施例的装配方法中涉及的装配体中水道结构示意图；

图6为本发明实施例的装配方法中涉及的装配体剖视图；

图7为本发明实施例图5中的水泵轴与水道孔的局部放大图；

图8为本发明实施例的装配方法中涉及的拧紧机构示意图；

图9为本发明实施例的装配方法中涉及的预拧紧螺栓套筒示意图；

图10为本发明实施例的装配方法中涉及的预拧紧螺栓套筒工作原理示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-第一拧紧装置、2-第二拧紧装置、3-第一预拧紧螺纹套筒、4-第二预拧紧螺纹套筒；10-螺栓、20-水泵、30-橡胶圈、40-水道；101-第一螺栓、102-第二螺栓、103-第三螺栓、104-第四螺栓、105-第五螺栓；201-第一装配孔、202-第二装配孔、203-第三装配孔、204-第四装配孔、205-第五装配孔；401-第一水道孔、402-第二水道孔、403-第三水道孔、404-第四水道孔、405-第五水道孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1为本发明实施例的装配方法流程示意图，如图所示，本发明的可保证同轴度的多螺栓装配方法，包括如下步骤：

S1：将水道放置于装配机的夹具上；

S2：将定位销安装于水道装配面上的螺栓装配孔内；

S3：水泵通过所述定位销定位后装于所述水道上方；

S4：向步骤S2中未放置定位销的螺栓装配孔内放入螺栓；

S5：取出步骤S2中放置的所述定位销，并向对应螺栓装配孔内放置螺栓；

S6：使用预拧紧螺栓套筒预拧螺栓，至所有螺栓与其对应的水道孔中的螺纹连接深度相同；

S7：采用拧紧装置对完成预拧的螺栓进行初拧紧；

S8：采用拧紧装置对完成初拧紧的螺栓进行终拧紧。

下面结合附图4至9中的一个具体的实施例对本发明的可保证同轴度的多螺栓装配方法进一步说明，具体包括如下步骤：

（1）水道40放置于机台夹具上；

（2）将活动定位销分别放置于两个定位用的第一水道孔401与第四水道孔404内；

图4和图5分别为本发明实施例的装配方法中涉及的装配体中水泵和水道结构示意图。如图4和图5所示，水泵20周围设有若干螺栓装配孔，在本实施例中水泵20周圈依次设有第一装配孔201、第二装配孔202、第三装配孔203、第四装配孔204和第五装配孔205，当然实际的装配孔数量根据产品的不同型号确定；水道40周围设有若干与螺栓装配孔对应的水道孔，在本实施例中水道40周圈依次设有第一水道孔401、第二水道孔402、第三水道孔403、第四水道孔404、以及第五水道孔405，同样水道孔的数量根据产品型号确定。本实施例中定位用的水道孔位第一水道孔401与第四水道孔404，定位孔的选择是基于定位销定位时水泵和水道在初步定位时相对位置更为重合，由于水道孔位置的不规则性，尽量选择相对侧的水道孔，基于上述原因，本发明还可以选择诸如第一水道孔401和第三水道孔403、第三水道孔403和第五水道孔405以及第二水道孔402和第五水道孔405等不相邻的水道孔作为定位销定位用的水道孔。

（3）通过活动定位销以及两个水泵定位孔（第一水道孔401与第四水道孔404）为对应的第一装配孔201与第四装配孔204定位，将水泵20放置于水道40上方；

水泵20与水道40完成相对定位放置后，第一水泵孔201与第一水道孔401为一对螺栓装配孔，第二水泵孔202与第二水道孔402为一对螺栓装配孔，第三水泵孔203与第三水道孔403为一对螺栓装配孔，第四水泵孔204与第四水道孔404为一对螺栓装配孔，第五水泵孔205与第五水道孔405为一对螺栓装配孔；

（4）向其余的螺栓孔装配孔内放入螺栓10；

例如向第二装配孔202与第二水道孔402内放入第二螺栓102，向第三装配孔203与第三水道孔403内放入第三螺栓103，向第五装配孔205与第三水道孔405内放入第三螺栓105。

（5）分别取出中第一装配孔201和第一水道孔401，第四装配孔204和第四水道孔404内的定位销；

（6）向第一装配孔201和第一水道孔401内放入螺栓101，向第四装配孔204和第四水道孔404内放入螺栓104；

（7）使用预拧紧螺栓套筒预拧螺栓，至所有螺栓与其对应的水道孔中的螺纹连接深度相同；

由于水泵20和水道40结构为不规则形状，各螺栓装配孔和各水泵孔的深度不相同，在本发明的具体实施例中，第一装配孔201、第二水泵孔202和第三装配孔203的深度相同，第三装配孔203和第四装配孔204的深度相同，分别采用第一预拧紧螺栓套筒3和第二预拧紧螺栓套筒4对不同深度装配孔中的螺栓进行预拧紧。

具体操作为：将第二预拧紧螺栓套筒4套于第一螺栓101，将第一预拧紧螺栓套筒3套于第四螺栓104上，两套筒同时拧紧，直至第一螺栓101与第一水道孔401、第四螺栓104与第四水道孔404的螺纹连接深度均为h；再将第二预拧紧螺栓套筒4套于第二螺栓102，将预拧紧螺栓套筒3套于第五螺栓105上，两套筒同时拧紧，直至第二螺栓102与第二水道孔402、第五螺栓105与第五水道孔405的螺纹连接深度均为h；最后第二将预拧紧螺栓套筒4套于第三螺栓103，使用套筒拧紧第三螺栓103直至第三螺栓103与第三水道孔403的螺纹连接深度为h。以上步骤为其中一个具体实施方式，但只要选择相对或者不相邻的螺栓进行预拧紧，均在本发明的保护范围之内，并且顺序上也不作具体限定，目的是避免某一侧的拧紧度过大。

如图9为预拧紧螺栓套筒结构示意图，图10为其工作原理图。图9中顶部为预拧紧螺栓套筒拧紧部位，可以根据螺栓装配孔的深度调节拧紧部位的高度，例如若水泵的装配孔深度分别为h1和h2，对应的套筒的高度为h3和h4，需保证h1与h3的高度和与h2和h4的高度和相同；若h1大于h2，则h3小于h4，反之若h1小于h2，则h3大于h4，从而保证所有螺栓与其对应的水道孔中的螺纹连接深度相同。套筒高度调节完成后，如图10使用套筒预拧至套筒下端面与水泵孔上端面接触时，预拧工作完成。

（8）采用拧紧装置完成预拧的螺栓进行初拧紧，启动设备，设备程序进入初拧紧阶段；

以一个具体的拧紧方式为例，其操作步骤为：

在伺服机构驱动下第一拧紧装置1与第二拧紧装置2同时下降直至第一拧紧装置1接触第一螺栓101上端面、第二拧紧装置2接触第四螺栓104上端面。第一拧紧装置1以转速V1对第一螺栓101进行第一步初拧紧直至扭矩为M1，第一螺栓101开始拧紧的T1秒后第二拧紧装置2以转速V1开始拧紧第四螺栓104进行第一步初拧紧至扭矩为M1。在第一螺栓101和第四螺栓104均达到目标扭矩M1后，第一拧紧装置1对第一螺栓101以转速V2进行第二步初拧紧直至扭矩为M2，同时拧紧装置2对第四螺栓104以转速V2进行第二步初拧紧直至扭矩为M3。

第一螺栓101达到目标扭矩M2且第四螺栓104到达目标扭矩M3后，伺服系统驱动拧紧装置，对第二螺栓102与第五螺栓105进行初拧紧工作。在伺服机构驱动下，第一拧紧装置1与第二拧紧装置2同时下降直至拧紧装置第一接触第二螺栓102上端面，且第二拧紧装置2接触第五螺栓105上端面。第一拧紧装置1以转速V1对第二螺栓102进行初拧紧直至扭矩为M3，在第二螺栓102开始拧紧的T2秒后第二拧紧装置2以转速V1开始对第五螺栓105进行初拧紧直至扭矩为M2。

第二螺栓102到达目标扭矩M3，螺栓105到达目标扭矩M2后，伺服系统驱动拧紧装置，对第三螺栓103进行初拧紧工作。在伺服机构驱动下，拧紧装置下降直至接触第三螺栓103上端面。拧紧装置以V1转速开始拧紧第三螺栓103直至扭矩为M3。

第一螺栓101、第四螺栓104初拧紧前橡胶圈是未受压紧力的“自由状态”，装配件的重心在水泵转轴处，第一螺栓101、第四螺栓104预拧紧时间差T1与第一装配孔201和水泵转轴的距离L1，第四装配孔204和水泵转轴的距离L2有关。

第二螺栓102、第五螺栓105初拧紧时水泵与水道在第一装配孔201、第四装配孔204处已存在夹紧力，因此第二螺栓102、第五螺栓205装配的时间差T2与第二装配孔202与第一装配孔201连线的距离L3以及第五装配孔205与第四装配孔104孔连线的距离L4有关，且T1、T2时间的设定存在以下比例关系：

（9）采用拧紧装置对完成初拧紧的螺栓进行终拧紧，设备程序进入终组装阶段。

在伺服机构驱动下第一拧紧装置1与拧紧装置2同时下降直至第一拧紧装置1接触第一螺栓101上端面、第二拧紧装置2接触第四螺栓104上端面。第一拧紧装置1以转速V3对第一螺栓101进行终拧紧直至扭矩为M4，同时第二拧紧装置2以转速V3对第四螺栓104进行终拧紧直至扭矩为M4。

当第一螺栓101、第四螺栓104处的扭矩均到达目标扭矩M4后，伺服系统驱动拧紧装置，对第二螺栓102与第五螺栓105进行终组装工作。在伺服机构驱动下，第一拧紧装置1与第二拧紧装置2同时下降直至第一拧紧装置1接触第二螺栓102上端面、第二拧紧装置2接触第五螺栓105上端面。第一拧紧装置1以转速V3对第二螺栓102进行终拧紧直至扭矩为M4，同时第二拧紧装置2以转速V3对第五螺栓105进行终拧紧直至扭矩为M4。

当螺栓102、螺栓105处的扭矩均到达目标扭矩M4后，伺服系统驱动拧紧装置，对螺栓103进行终组装工作。在伺服机构驱动下，拧紧装置下降直至接触第三螺栓103上端面，并以转速V3对第三螺栓103进行终拧紧直至扭矩为M4，装配完成后如图6和图7所示。

在上述步骤（8）的初拧紧和步骤（9）的终拧紧阶段，需要说明的是：

首先，扭矩从M1至M4依次增大，M4为水泵和水道的连接螺栓实现终拧紧时的扭矩。在初拧紧和终拧紧过程中，各螺栓在初拧紧完成后的扭矩为分别为M2和M3，在终拧紧阶段再从不同的中间扭矩最终达到M4，该过程使螺栓扭矩呈逐步上升的过程，中间扭矩能够避免扭矩一次性改变过大，进一步保证装配时的同轴度。

其次，转速V1、V3和V2依次减小，其中螺栓拧紧初期，为使螺栓下端面快速与水泵表面接触，该过程中拧入的螺纹牙数最多，因此使用较快的转速V1，并且根据上述距离实施例，第一螺栓101和第四螺栓104为首先进行拧紧的螺栓，相比于其他螺栓增加了水泵定位的作用，因此第一螺栓101和第四螺栓104在初拧紧阶段比其他螺栓要增加变速拧紧过程；并且为进一步保证橡胶圈稳定压缩，水泵平稳下降，确保水泵转子与水道孔的同轴度，为适应初步固定后的水泵与水道从扭矩从M1上升至M2或M3过程的剧烈变化，因此使用较小的转速V2。

在终拧紧阶段，经过初拧紧阶段后水泵与水道的固定已基本稳定，因此该阶段使用介于V1和V2之间的的转速V3进行终拧紧装配。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将水道放置于装配机的夹具上；

S2：将定位销安装于水道装配面上的螺栓装配孔内；

S3：水泵通过所述定位销定位后装于所述水道上方；

S4：向步骤S2中未放置定位销的螺栓装配孔内放入螺栓；

S5：取出步骤S2中放置的所述定位销，并向对应螺栓装配孔内放置螺栓；

S6：使用预拧紧螺栓套筒预拧紧螺栓，至所有螺栓与其对应的水道孔中的螺纹连接深度相同；

各螺栓装配孔和各水泵孔的深度不相同，若水泵的装配孔深度分别为h1和h2，对应的套筒的高度为h3和h4，需保证h1与h3的高度和与h2和h4的高度和相同；

根据所述螺栓装配孔的深度调节预拧紧螺栓套筒拧紧部位的高度，所述预拧紧螺栓套筒高度调节完成后，使用其预拧至套筒下端面与水泵孔上端面接触时，预拧紧工作完成；

S7：采用拧紧装置对完成预拧的螺栓进行初拧紧；

S8：采用拧紧装置对完成初拧紧的螺栓进行终拧紧；

初拧紧以及终拧紧使螺栓扭矩呈逐步上升的过程，能够避免扭矩一次性改变过大，保证装配时的同轴度。

2.根据权利要求1所述的可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，步骤S2中，选择相对或不相邻的至少两个螺栓装配孔作为所述定位销的定位孔。

3.根据权利要求1所述的可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，步骤S6中，选择相对或不相邻的两个螺栓装配孔中的螺栓进行预拧紧。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，步骤S7中，具体包括如下步骤：

S71：采用两个拧紧装置同时对相对或不相邻的两个螺栓进行初拧紧，其中一个拧紧装置以转速V1对相应螺栓进行第一步初拧紧直至扭矩为M1，并且该螺栓开始拧紧的T1秒后另一个拧紧装置以转速V1开始对另一个螺栓进行第一步初拧紧至扭矩为M1；

S72：接着两个拧紧装置同时以转速V2对两个螺栓进行第二步初拧紧直至两个螺栓扭矩分别为M2和M3；

S73：对另一组相对或者不相邻的螺栓进行初拧紧，其中一个拧紧装置以转速V1对螺栓进行初拧紧直至扭矩为M3，并且该螺栓开始拧紧的T2秒后另一个拧紧装置以转速V1开始对另一螺栓进行初拧紧直至扭矩为M2；

S74：继续上述操作，当最后剩下一个螺栓预拧紧时，拧紧装置以转速V1开始拧紧直至扭矩为M3。

5.根据权利要求4所述的可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，T1与步骤S71中两个螺栓装配孔与水泵转轴的距离L1和L2有关，T2和S73中两个装配孔与相邻的装配孔的连线的距离L3和L4有关。

6.根据权利要求4所述的可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，步骤S8中，选择相对或者相邻的两个完成所述初拧紧的螺栓，采用两个拧紧装置以转速V3进行终拧紧直至所有螺栓扭矩为M4。

7.根据权利要求4所述的可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，扭矩从M1至M4依次增大，M4为水泵和水道的连接螺栓实现终拧紧时的扭矩。

8.根据权利要求6所述的可保证同轴度的多螺栓装配方法，其特征在于，转速V1、V3和V2依次减小。

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