在现代工业生产中,一个连接件经常需要多个螺栓进行紧固,在拧紧一个螺栓组时,螺栓之间弹性相互作用的影响会导致螺栓预紧力下降,最好的解决方法就是同时将一组螺栓紧固到期望预紧力。多轴螺纹同步拧紧除了要求对拧紧单个螺栓预紧力控制足够精准,还对拧紧多个螺栓时间上的同步性和多个螺栓之间预紧力的离散度提出了很高要求。针对此控制目标,本文选择易于实现且有国家相关标准参考的扭矩法作为拧紧工艺,对拧紧过程进行理论分析建模,分析目前主流拧紧设备的扭矩法拧紧工艺及其电机控制策略,设计了改进型扭矩法拧紧工艺及其电机控制策略,并在此基础上设计了耦合同步+阶段同步的多轴螺纹同步拧紧控制方案,采用根据拧紧角度离散度判断预紧力离散度的方法检验同步拧紧是否合格。其次,对四种多轴耦合同步控制算法进行分析比较,并对耦合控制结构进行了简化,采用简化的耦合结构时所有耦合同步算法的差别仅在于对同步误差的定义,并对采用简化耦合控制结构的四种耦合同步控制算法进行仿真分析比较,选择均值偏差耦合同步算法作为多轴螺纹同步拧紧控制系统中的耦合同步控制算法。然后,针对改进型扭矩法拧紧工艺的电机控制策略,设计了基于线性自抗扰控制理论的速度环一阶LADRC控制器、位置速度复合控制的位置环改进PID控制器以及防止扭矩超调的扭矩环PI控制器。其中扭矩环的扭矩反馈采用通过电机轴电流计算的方式,并对拧紧轴整体扭矩系数标定方法进行了介绍。仿真结果表明,速度环LADRC具有优良的动态性能和抗干扰性,位置环改进PID控制器能够实现位置和速度的复合精准控制。最后,设计了多轴螺纹同步拧紧实验系统的硬件和软件架构。采用改进型扭矩法拧紧工艺进行多次拧紧实验,实验结果表明改进型扭矩法拧紧工艺具有较高的扭矩控制精度且拧紧结果稳定性好。开展多轴螺纹同步拧紧实验,就是否采取多轴螺纹同步拧紧控制方案进行对比,对实验结果的分析验证了采用基于改进型扭矩法拧紧工艺的多轴螺纹同步拧紧控制方案能够实现同时将多个螺栓拧紧至目标扭矩,且预紧力离散度更小。