總裝擰緊工具培訓(xùn)課件

1、總裝擰緊工具培訓(xùn)前言在福特的一項(xiàng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn), 70% 到90% 的產(chǎn)品失效都是由于緊固件失效引起的. 斷裂過度拉伸松脫掉落滑牙目錄1、擰緊工藝和技術(shù)2、工具分類和特征3、擰緊策略一、擰緊工藝和技術(shù)1、螺栓連接2、扭矩與夾緊力關(guān)系3、螺栓的擰緊曲線4、連接件特性5、靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩6、衰減7、螺栓松脫生產(chǎn)裝配的幾種方法焊接膠合鉚接螺栓連接螺栓連接優(yōu)點(diǎn)：裝配過程簡單快速 可逆，可重復(fù) 連接元素定義標(biāo)準(zhǔn)化 成本低廉 一、擰緊工藝和技術(shù)1、螺栓連接2、扭矩與夾緊力關(guān)系3、螺栓的擰緊曲線4、連接件特性5、靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩6、衰減7、螺栓松脫夾緊力的產(chǎn)生？螺絲/螺栓螺母連接部件連接件受到不同外部力的影

2、響螺拴與連接件的關(guān)系夾緊力，拉伸力和剪切力9剪切力剪切力拉伸力拉伸力夾緊力我們想得到的是夾緊力方便測量的是扭矩夾緊力F和扭矩、摩擦力等因素緊密相關(guān) Fm= T/ (0.16P + (g * 0.58 * d2) + (Dkm/2) * k) Pitch Thread HeadDefinitions：T = Torque（扭矩）Fm = clamping force（夾緊力）P = pitch of thread（螺距）g = friction value in thread（螺紋副之間的摩擦系數(shù)）d2 = diameter bolt（螺栓的直徑）Dkm = size of surface bo

3、lt (nut)-head（螺帽與工件表面的接觸面積）Dkm = (dw + dh)/2 k = fricition value surface bolt-head（螺帽與工件表面之間的摩擦系數(shù)）3）擰緊中力的分布原則-541法則螺栓緊固兩工件時(shí)有三組作用力，即：工件兩外表面與螺栓兩內(nèi)端的磨擦力、螺栓頭部螺紋副的磨擦力、工件內(nèi)部的夾緊力。在這三個(gè)力中只有兩工件內(nèi)部的夾緊力才是裝配所需要的，通過大量的試驗(yàn)得出：工件兩外表面與螺栓兩內(nèi)端的磨擦力為扭矩的 50%，螺栓頭部螺紋副的磨擦力為扭矩的 40%，兩工件內(nèi)部的夾緊力為扭矩的 10%，這就是 “541”法則。這種法則是一種正常情況下螺紋緊固件擰緊

4、力矩的分配比例，但對于加潤滑劑裝配的螺紋緊固件以及緊定螺釘并不適用。螺紋緊固受力分析1、螺栓連接2、扭矩與夾緊力關(guān)系3、螺栓的擰緊曲線4、連接件特性5、靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩6、衰減7、螺栓松脫一、擰緊工藝和技術(shù)螺栓的擰緊曲線Stress （受力）N/mmElongation % （拉伸度）Tensile stress （抗拉強(qiáng)度）100* 8=800 N/mm2Yield stress (屈服應(yīng)力）800* 0,8=640 N/mm2Yield （屈服點(diǎn)）Failure （失效）Elastic part （彈性變形區(qū)） Tensile strength抗拉強(qiáng)度1、螺栓連接2、扭矩與夾緊力關(guān)系3、

5、螺栓的擰緊曲線4、連接件特性5、靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩6、衰減7、螺栓松脫一、擰緊工藝和技術(shù)硬鏈接/ 軟連接目標(biāo)均值偏差扭矩角度過扭貼合點(diǎn)硬連接軟連接硬鏈接/ 軟連接一、擰緊工藝和技術(shù)1、螺栓連接2、扭矩與夾緊力關(guān)系3、螺栓的擰緊曲線4、連接件特性5、靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩6、衰減7、螺栓松脫 靜態(tài)動態(tài)靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩動態(tài)扭矩:在擰緊螺栓的同時(shí)用在線式扭矩傳感器測量 靜態(tài)扭矩:安裝后用扭矩扳手測量工具外接力矩傳感器動態(tài)力矩檢測內(nèi)置扭矩傳感器扭矩扳手表盤指針扳手?jǐn)?shù)顯扳手一、擰緊工藝和技術(shù)1、螺栓連接2、扭矩與夾緊力關(guān)系3、螺栓的擰緊曲線4、連接件特性5、靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩6、衰減7、螺栓松脫衰減 60

6、-70%的衰減發(fā)生在30毫秒以內(nèi)時(shí)間牛米衰減斷氣均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差 (Sigma) 3 Sigma裝配手測(動態(tài))(靜態(tài)) 100.2 88 100.5 84 100.7 92 100.3 86 100.4 90 100.8 88 100.5 86 100.2 85 100.2 84 100.4 84 100.42 86.7 0.21 2.8 0.63 8.3 軟連接軟連接靜態(tài)扭矩較動態(tài)扭矩要偏小，原因是衰減。衰減硬連接：由于較高的靜態(tài)摩擦力，靜態(tài)扭矩可比動態(tài)扭矩要高。軟連接：靜態(tài)扭矩較動態(tài)扭矩要偏小，原因是衰減。靜態(tài)扭矩 動態(tài)扭矩一、擰緊工藝和技術(shù)1、螺栓連接2、扭矩與夾緊力關(guān)系3、螺栓的擰緊曲

7、線4、連接件特性5、靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩6、衰減7、螺栓松脫螺栓松脫滑塊由于摩擦力的作用會靜止在斜面上，摩擦力會阻礙物體產(chǎn)生運(yùn)動，摩擦力越大，物體防震性越好 如果有外力作用在滑塊上，摩擦力仍然會阻止滑塊的運(yùn)動，如果外力持續(xù)變大，當(dāng)足以克服最大靜摩擦力以后滑塊會從斜面滑下 對于由于振動或者沖擊引起的螺栓連接的共振或者松脫的現(xiàn)象，機(jī)械上類似于用一個(gè)錘子來敲擊桌子而引起桌面的物體發(fā)生移動 承壓端面之間以及受夾緊力的工件之間發(fā)生相對位移，會立即引起預(yù)加載荷的緊固件的松脫 螺栓松脫二、工具分類和特征錯(cuò)誤扭矩漏擰錯(cuò)誤擰緊錯(cuò)誤螺絲丟失原件過早釋放一般常見的裝配問題必須識別和消除擰緊趨勢年擰緊質(zhì)量1995200

8、0200520102015定扭矩+咔噠扳手電動工具人工管理、確認(rèn)防錯(cuò)聯(lián)動開始更多關(guān)注擰緊數(shù)據(jù)的完全追溯防錯(cuò)趨勢非斷氣斷氣扭矩控制，角度監(jiān)控扭矩控制，角度控制氣動工具電動工具Step 2Batch OKStep 3Joint OKStep 4Safety critical OKStep 0計(jì)數(shù)Step 1Torque OK工具功能，精度等級 工廠網(wǎng)絡(luò)，返修管理Step 5Zero fault fastening五步擰緊法25 to 40%沖擊扳手TargetMinMax15%脈沖工具扭矩10%離合器5%電動工具（傳感器）2.5%擰緊軸精度精度等級33Step 0將部件連接起來設(shè)備需要一個(gè)工具，提

9、供了一個(gè)依賴于空氣的壓力和觸發(fā)釋放轉(zhuǎn)矩工序質(zhì)量等級非常依賴操作工, 氣源以及工件Step 0 部件結(jié)合釋放扳機(jī)，工具停轉(zhuǎn)不斷氣油壓脈沖工具 (5400Nm)沖擊扳手 (75500Nm)LMS 手槍式LMS 直柄式EP XS 手槍式EP XS 直柄式LMV (516Nm)LMP (101600Nm)LBR(1130Nm) LMK(1255Nm) LBRLMK35Step 1 保證正確的擰緊扭矩設(shè)備需要一個(gè)提供精確和預(yù)定扭矩的得工具工序質(zhì)量等級該工具的正確的扭矩的準(zhǔn)確性依賴操作工, 工件23451ClutchShut-off unitStep 1 扭矩 OK定扭工具打滑式離合器工具 (0.512N

10、m)斷氣式油壓脈沖工具 (2900Nm)斷氣式離合器工具 LUM (0.0326Nm)斷氣式離合器工具 (0.54000Nm) LTV (0.5600Nm)LTP (454000Nm)LUM 直柄式 （0.0325Nm）LUM 手槍式 (0.226Nm)LUD 手槍式 (112Nm)TWIST 手槍式(0.512Nm)EP PTX/PTS (2450Nm)EP PTX 直柄式 (2900Nm)LTD (51500Nm)41523Step 2保證所有螺絲被擰緊設(shè)備需要一個(gè)自動記錄擰緊數(shù)量的系統(tǒng)工序質(zhì)量等級正確的擰緊精度所有螺絲被擰緊連接正確性不能保證4152312Step 2 扭矩 OK 和計(jì)數(shù)

11、 OK對擰緊的螺絲/螺栓計(jì)數(shù)微扭電動工具 EBL (0.055.5Nm)離合器式電池工具 (0.845Nm) 453BCP (0.812Nm)BCV (1.545Nm)+ 電纜 +EBL driverEBLStep 3保證正確的連接設(shè)備需要一個(gè)在擰緊過程中計(jì)算角度的系統(tǒng)工序質(zhì)量等級工具的扭矩精度所有螺絲被擰緊正確的連接不能被追溯13452ES工具結(jié)構(gòu)圖電流式手持?jǐn)Q緊工具系統(tǒng)ES工具 (0.8200Nm)PF 600電纜IAMES工具手槍式(0.812Nm)直柄式 (0.8120Nm)彎頭式(1.6200Nm)TurboTight Step 3 扭矩 OK, 計(jì)數(shù) OK 和角度 OK確保所有連接

12、合格45123Step 4 安全關(guān)鍵擰緊 OK擰緊數(shù)據(jù)采集追溯高精度傳感器式手持電動工具系統(tǒng)ST工具PF 4000電纜RBUST工具ETP STETD STETV ST彎頭齒輪扭矩傳感器電機(jī)角度編碼器扳機(jī)存儲卡針角方向環(huán)芯片板ST工具結(jié)構(gòu)51234STR工具 (1200Nm)帶Tubo Tight功能的手持?jǐn)Q緊系統(tǒng)PF 6000電纜IAMSTR Step 4 安全關(guān)鍵擰緊 OK擰緊數(shù)據(jù)采集追溯51234ETD STR (195Nm)ETV STR (1200Nm)ETT STR (450Nm)ETP STR(5125Nm)+STB 51234Start ofstationEnd of stat

13、ion汽車進(jìn)入工作站 條形掃描器被激活掃描器掃碼 Batch/Job/Cell job 被選擇，工具被激活操作員進(jìn)行擰緊工序每個(gè)擰緊報(bào)告到ToolsNet 數(shù)據(jù)庫, 和條碼連接當(dāng)Job = OK 工具被禁用, 等待一個(gè)新的汽車如果汽車在job 沒有ok之前到達(dá)后面，那么PF控制器會報(bào)警 ToolsNetStep 4保證關(guān)鍵工位被正確的擰緊Example: Power Focus built in Line ControlStep 5保證零錯(cuò)誤擰緊12345系統(tǒng)需要帶傳感器的工具保證可追溯控制器網(wǎng)絡(luò)可與工廠級網(wǎng)絡(luò)相連，同時(shí)帶數(shù)據(jù)收集功能部件識別拒絕管理Step 5 扭矩 OK, 計(jì)數(shù) OK，角度

14、 OK，自動返修管理確保整個(gè)生產(chǎn)零出錯(cuò)擰緊41235Step 5 扭矩 OK, 計(jì)數(shù) OK，角度 OK，自動返修管理未來發(fā)展的方向硬件組成昨天今天明天硬件應(yīng)用Virtual Station更多場景的應(yīng)用工業(yè)趨勢環(huán)境質(zhì)量人機(jī)工程生產(chǎn)力用戶友好Power focus 6000新一代擰緊控制系統(tǒng)獨(dú)一無二的用戶體驗(yàn)操作友好和最小化的培訓(xùn)需求更好的質(zhì)量管控提高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約成本更好的用戶擴(kuò)展，滿足未來的需求集成靈活性turbotightTurboTight更好地人體工程學(xué)減少反作用力提高操作人員的舒適度，更快的擰緊減少反作用力臂的需求節(jié)約成本介紹維護(hù)成本操作時(shí)間減少(工人更靈活)更少的硬件，更好地靈活性

15、獨(dú)一無二的擰緊策略TurbotightTurboTight 是一個(gè)新的革命性的擰緊策略自適應(yīng)螺栓連接主要價(jià)值生產(chǎn)力人體工程更容易使用更少的能耗TurboTight 減少擰緊時(shí)間比傳統(tǒng)擰緊快 30%革命性的擰緊策略TorqueAngleTrueangle更好地質(zhì)量控制Missing componentsWrong componentsCross/damaged threadsPremature shut-offTrueAngle提高角度讀取的精度基于工人的操作影響(gyro 信號)消除操作人員對角度的影響 檢測通用的裝配問題，提高質(zhì)量控制在一些情況下，取消反作用力臂的使用The virtual

16、station重新定義了控制器操作人員操作工具工作獨(dú)立連接附件工作獨(dú)立前所未有的靈活性不需要額外的硬件需求產(chǎn)線再平衡的時(shí)候不需要移動控制器部署安裝方便更少的電纜管理更少的網(wǎng)絡(luò)連接需求更少的硬件組成更少的能耗一個(gè)控制器可以分成6個(gè)虛擬站點(diǎn) 53The Virtual Station 是一個(gè)在軟件意義上的控制器Virtual Station 4SeatingVirtual Station 1AirbagVirtual Station 2DashboardVirtual Station 3Seatbelt 網(wǎng)絡(luò)工廠數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)tOOLSNETToolsNet 服務(wù)器數(shù)據(jù)庫用戶STwrenchPowe

17、r FocusPower MACS數(shù)據(jù)的收錄一一對應(yīng)實(shí)時(shí)上傳曲線上傳斷點(diǎn)上傳55所有標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)告在一處查詢擰緊結(jié)果，產(chǎn)品，事件查詢創(chuàng)建需要的內(nèi)容在報(bào)告中過濾信息：日期 & 時(shí)間程序條碼螺栓狀態(tài)等導(dǎo)出到 Microsoft Excel擰緊曲線包含進(jìn)行質(zhì)量分析的寶貴信息分析不合格的擰緊與參考曲線的對比不同參數(shù)的分析，扭矩/角度，扭矩/時(shí)間，角度/時(shí)間高級曲線分析設(shè)定扭矩上下限值，多條曲線查找差異三、擰緊策略裝配過程最基本的要求提供足夠的殘余預(yù)緊力以克服所有可能的外力確保裝配過程中螺拴不會被損壞檢測并指示產(chǎn)品和過程錯(cuò)誤為質(zhì)量保證系統(tǒng)提供裝配過程的信息和數(shù)據(jù)57考慮如下參數(shù)建立一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)模型夾緊力扭

18、矩角度螺拴頭下摩擦系數(shù)螺紋副摩擦系數(shù)螺紋副摩擦半徑螺拴頭摩擦半徑螺距螺紋直徑承壓直徑角度 A夾緊力FdFdA螺拴連接模型夾緊力在貼合后隨著角度線性增長可以描述為:夾緊力 F= k * Ak 是 force rate(力率、力比)，定義為 dF/dAA 是 角度， 表示螺拴轉(zhuǎn)過的角度K, force rate 對一個(gè)給定的設(shè)計(jì)來說，主要與幾何公差有關(guān)彈性階段的夾緊力范圍主要與材料的屈服點(diǎn)有關(guān)。與連接的軟硬程序及摩擦系數(shù)有些許關(guān)系。對高強(qiáng)度等級的材料，力率會有一個(gè)明顯的下降，即曲線變平。而對低強(qiáng)度等級的材料，這個(gè)趨勢并不明顯。最終螺拴都會斷裂。從屈服點(diǎn)開始到螺拴斷裂轉(zhuǎn)過的角度，與夾緊長度關(guān)系非常大

19、，一般來說是在幾百度的范圍內(nèi)。夾緊力角度失效螺拴連接模型塑性變形階段擰緊方法的分類按工具控制方式基于扭矩或角度:彈性范圍內(nèi):扭矩控制角度控制超出彈性范圍角度控制梯度(扭矩變化率)控制，即屈服點(diǎn)控制其他方式超聲波機(jī)械測試伸長量扭矩控制扭矩控制方式利用的是人們熟知的扭矩與張緊力之間的關(guān)系公式。扭矩控制方式在出現(xiàn)最大摩擦系數(shù)和最小力率(Force Rate)時(shí)提供最小的夾緊力，反之亦然。扭矩控制優(yōu)勢:容易實(shí)現(xiàn)不同精度等級的控制+/-25%的脈沖型工具到+/-1%的擰緊軸巨量的產(chǎn)品和過程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)-歷史悠久過程和設(shè)備的有效性校驗(yàn)過程非常容易 工程師非常熟悉，廣為人知扭矩控制Tightening Methods劣勢: 夾緊力的精度很差,可能到+/- 60 %,受摩擦系數(shù)影響大 沒有根本辦法防止螺拴斷裂以上兩個(gè)原因?qū)е侣菟┠芰寐实?60%扭矩控制扭矩和角度 OK扭矩角度扭矩 = OK角度 = OK扭矩 OK, 角度過低扭矩角度扭矩 = OK角度 = 過低扭矩 = OK角度 = OK扭矩 OK, 角度過高扭矩 = OK角度 = 過高扭矩 = OK角度 = 過低