具体实施方式

在阐述本发明的技术方案之前，先对本领域的几个基本概念进行描述。

扭矩拧紧法和扭矩+角度法是汽车发动机制造过程中最广泛使用的，相比于扭矩拧紧法，扭矩+角度法降低了摩擦对预紧力的影响，可以得到更稳定的轴向力。但是无论是扭矩拧紧法还是扭矩+角度法，在控制过程中均有全部或部分拧紧过程是采用扭矩控制的，即存在门槛扭矩(Threshold Torque)T_T。

具体请参见图1，其为扭矩+角度法螺栓拧紧曲线的示意图。门槛扭矩T_T需落在弹性拉伸(Elastic Clamping)区间内，大于贴合点P_S(Snug Point)处的扭矩。在门槛扭矩T_T之前通常称为“扭矩法阶段”，其产生的轴力与材料刚度、摩擦系数以及尺寸相关；在门槛扭矩T_T至合力扭矩(Resultant Torque)T_R之间通常称为“角度法阶段”，其产生的轴力与材料刚度以及尺寸相关，换言之，在“角度法阶段”摩擦系数的作用不明显。

由此可见，通过扭矩来控制预紧力在很大程度上会受到摩擦系数的影响，而由于生产过程的局限性，摩擦系数无法实现很好的控制，这样会使得在实际生产中螺栓拧紧后的预紧力出现较大偏差，同时，门槛扭矩(Threshold Torque)越大，摩擦产生的影响越大。

关于贴合点P_S：螺栓在刚开始拧紧时，并未提供预紧力，仅需要以较小的扭矩克服摩擦力旋入。旋入的过程中，对手件的配合面之间的间隙逐渐被消除，直到某一点，配合面完全贴合，这一点称为贴合点P_S。如图1所示，在此横纵坐标中，横坐标为角度A，纵坐标为扭矩T，贴合点P_S位于螺栓拧紧曲线上，且贴合点P_S是根据统计学分布分析计算得出的。螺栓在拧紧过程中，一旦拧紧力矩大于等于贴合点P_S，拉伸力矩T与旋转角度A成理论线性关系，斜率为K。

关于拧紧角度理论值A：假设螺栓从开始拉伸，对手件之间的配合面已经贴合，那么，螺栓从开始便直接进入弹性线性拉伸区域直至到达屈服点(Yield Point)P_Y之前，拧紧角度便与预紧力成理论线性关系。拧紧角度理论值A的计算公式：

其中，A为拧紧角度理论值，F为螺栓所需提供的预紧力，E为螺栓材料的弹性模量，S为螺栓的横截面积，P为螺栓的螺距。

实际应用中，考虑到螺栓的批次、个体差异，会参照理论值，并基于大量实际最终预紧力的数据统计结果，利用统计学分布计算分析，修正计算值，最终给出一个合理的线性区螺栓拧紧角度值A，以期得到理想的最终预紧力F。

下面将结合附图对本发明作进一步说明。基于上述概念的描述，为了消除拧紧在扭矩拧紧法的初始阶段摩擦系数等差异造成的离散影响，换言之，即为了消除门槛扭矩T_T的影响，利用自动拧紧设备的计算、分析功能，发明出了一种新型的螺栓拧紧方法——投影角法(Project Angle Method，简称PA法)。

请参见图2，其为根据本发明的投影角法的螺栓拧紧曲线的示意图。基于对一定量拧紧数据的统计分布分析，首先建立横纵坐标，横坐标为角度A，纵坐标为扭矩T。在横纵坐标中根据实际拧紧过程的角度及扭矩变化绘制螺栓拧紧曲线。由于贴合点P_S代表螺栓在旋入的过程中配合面完全贴合的位置，因此贴合点P_S一定位于螺栓拧紧曲线上。根据统计学分布分析计算得出贴合点P_S后在螺栓拧紧曲线上确定贴合点P_S，设定一个大于贴合点P_S处对应扭矩值的的扭矩值TC，当实际扭矩值T大于TC后，拧紧设备旋转拧紧一个NOS角度值(预设角度值)，其中NOS角度值是根据拧紧曲线线性段的长短及拧紧数据统计分布分析确定的，利用计算机计算该NOS区间内的扭矩的平均值Ta。随后，拧紧设备旋转拧紧一个INC角度值(增量角度值)，需要说明的是，INC角度值的确定方式与NOS角度值同理，但是优选为INC角度值不等于NOS角度值，从而使得计算结果更加准确。然后，拧紧设备旋转拧紧第二个NOS角度值，同样，利用计算机计算该NOS区间内的扭矩的平均值Tb，计算机将Ta与Tb值连接直线，反向延长线与横坐标相交，得到理论线性拉伸区角度起始值X₁(此时扭矩为零)。因为扭矩为零，由回归得到的理论线性拉伸区角度起始值X₁，实际上就是拧紧角度理论值A的起点，即螺栓进入弹性线性拉伸区的起点。

螺栓拉伸至第二个NOS角度值终点对应的角度值为X₂，即理论线性拉伸区角度终点值X₂，X₂-X₁为螺栓在理论线性拉伸曲线上已经完成拉伸的角度，然后，拧紧设备在第二个NOS终点继续旋转拧紧A-(X₂-X₁)，同时记录最终扭矩值T_F，完成整个螺栓拧紧过程，这相当于完全在线性区域拧紧了完整的角度A。

同样地，基于一定量的拧紧数据，对最终扭矩值T_F进行统计学分布分析，设定合理的拧紧最终扭矩阈值范围，当实际最终扭矩值落入阈值范围，则可判定拧紧合格，反之，如果实际最终扭矩值超出阈值范围，即可判定拧紧不合格，拧紧设备发出报警信号，宣告拧紧失败。

此外，本发明还提供一种实施例，包括以下步骤：

(1)建立横纵坐标，横坐标为角度，纵坐标为扭矩，并在横纵坐标中确定贴合点；

(2)设定起始扭矩值，所述起始扭矩值大于贴合点处对应的扭矩值；

(3)当实际扭矩值大于起始扭矩值时，拧紧设备旋转拧紧N次NOS角度值，每拧紧相邻两次NOS角度值之间，拧紧一次INC角度值，计算每个NOS角度值区间内的扭矩的平均值T_N；N≥3；

(4)将T₁、T₂直至T_N的多个点进行线性拟合，反向延长线与横坐标相交，得到理论线性拉伸区角度起始值X₁；螺栓拉伸至第N个NOS角度值终点对应的角度值为X_N，拧紧设备从第N个NOS角度值终点继续旋转拧紧A-(X_N-X₁)，同时记录最终扭矩值，其中A为拧紧角度理论值；

(5)基于预定试验次数的拧紧数据，对最终扭矩值进行统计学分布分析，设定最终扭矩阈值范围，当实际最终扭矩值落入该阈值范围，则判定拧紧合格，如果实际最终扭矩值超出阈值范围，即判定拧紧不合格。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过计算螺栓拧紧初期螺栓产生预紧力所转动的角度分量来实现螺栓拧紧的全角度控制，能更精确的控制螺栓的预紧力，为制造业的螺栓拧紧提供一种全新的拧紧方法。本发明可广泛应用于制造行业，通过此方法可精确控制螺栓拧紧后的最终预紧力，最大限度的消除传统拧紧方法中螺栓及夹紧件的摩擦系数对最终预紧力的影响，更好的实现预紧力的控制。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。