基本擰緊技術(shù)阿特拉斯力矩加轉(zhuǎn)角技術(shù)分析及工具介紹演示文稿

基本擰緊技術(shù)阿特拉斯力矩加轉(zhuǎn)角技術(shù)分析及工具介紹演示文稿1現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三基本擰緊技術(shù)介紹裝配過程中的基本問題，為正確和使用選擇工具提供指導(dǎo)Touseequipmentthatmatchesspecificneedsofthecustomeristhekeytosuccess

對(duì)客戶來講，成功的關(guān)鍵是所使用的工具／設(shè)備能夠匹配其特定需要．

2現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三為什么使用螺栓連接裝配簡(jiǎn)單拆卸方便效率高成本低3現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三質(zhì)量等級(jí)安全等級(jí)客戶定義等級(jí)裝配工作按精度等級(jí)分為三類4現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三螺栓連接的受力剪切拉伸5現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三為了擰緊螺栓,必須施加力以便擰緊螺母/螺絲6現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三測(cè)量擰緊效果我們能夠測(cè)量的是扭矩T我們想要得到的是夾緊力FTFFFF7現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三JointDiagrams螺拴與連接件的關(guān)系拉伸彈簧＋壓緊彈簧螺栓連接8現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三JointDiagrams力伸長(zhǎng)量壓縮量螺栓拉伸連接件壓縮壓力拉力螺拴和連接的變形9現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三JointDiagrams螺栓連接的變形關(guān)系力變形預(yù)緊力螺栓伸長(zhǎng)δ1

連接件壓縮δ2

10現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三JointDiagrams軸向工作載荷的影響力δ1δ2變形螺栓受力增加部分夾緊力減少部分σδ1

工作載荷11現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三通過螺紋產(chǎn)生夾緊力把連接件夾緊旋轉(zhuǎn)螺母或螺絲使螺絲受力伸長(zhǎng)螺絲伸長(zhǎng)產(chǎn)生的夾緊力把連接件夾緊我們需要的是連接件中的夾緊力12現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三力(F),力臂(L)=扭矩(M)螺絲旋轉(zhuǎn)的越多，得到的扭矩越大但是,90%的扭矩被摩擦力消耗只有10%的扭矩轉(zhuǎn)化為夾緊力夾緊力,10%螺紋副中的摩擦了,40%螺栓頭下表面的摩擦力,50%施加的扭矩并不象夾緊力那么簡(jiǎn)單13現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三50-40-10規(guī)則扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夾緊力10%螺紋副中40%螺栓頭下摩擦力50%14現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三螺拴的螺紋不規(guī)則，導(dǎo)致摩擦力很高。本不應(yīng)涂油的螺拴，被無意蘸了油工件表面處理改變，摩擦系數(shù)升高夾緊力,10%螺紋副中的摩擦了,40%螺栓頭下表面的摩擦力,50%假設(shè)如下情況，同樣扭矩提供的夾緊力是增加是下降？15現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三再假如完全沒有摩擦力會(huì)怎樣？會(huì)不會(huì)有扭矩產(chǎn)生？扭矩能保持嗎？扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夾緊力10%螺紋副中40%螺栓頭下摩擦力50%16現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三夾緊力與摩擦力的關(guān)系通常的情況螺栓頭下摩擦力

50%螺紋副中摩擦力

40%

10%在螺栓頭下加潤(rùn)滑油螺栓頭下摩擦力

45%螺紋副中摩擦力

40%夾緊力

15%螺紋副中有雜質(zhì)或螺紋受損螺栓頭下摩擦力

50%螺紋副中摩擦力

45%

5%17現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三一定要確保施加的扭矩達(dá)到最小需要扭矩夾緊力一定要高于外部載荷安全余量載荷的影響因素:振動(dòng)摩擦力的變化連接件尺寸變化擰緊精度18現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三施加的扭矩不要超過使用極限Angleofrotation旋轉(zhuǎn)的角度Torque扭矩施加的扭矩過大會(huì)使螺栓過度伸長(zhǎng)安全余量取決于:擰緊精度材料等級(jí)19現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三螺栓標(biāo)識(shí)系統(tǒng)生產(chǎn)商第一個(gè)數(shù)=1/100的最小抗拉強(qiáng)度(N/mm2) 100×8=800N/mm2

第二個(gè)數(shù)=屈服強(qiáng)度與最小抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系

0.8=80%兩數(shù)相乘得出屈服應(yīng)力

800*0.8=640N/mm2

公制螺紋.20現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三彈性松弛會(huì)影響夾緊力材料彈性松弛會(huì)使夾緊力衰減!Time21現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三Jointcharacteristicscanalsodefinethetooltyperequired(ISO5393)連接的特性也決定著所需工具的類型．旋轉(zhuǎn)角度目標(biāo)扭矩A.

硬連接：到達(dá)貼合點(diǎn)后，旋轉(zhuǎn)30以內(nèi)達(dá)到目標(biāo)扭矩B.軟連接：到達(dá)貼合點(diǎn)后，旋轉(zhuǎn)2圈以上達(dá)到目標(biāo)扭矩扭矩的過扭程度受連接件硬度以及工具轉(zhuǎn)速影響。軟連接、硬連接22現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三軟、硬連接目標(biāo)均值偏差扭矩角度過扭貼合點(diǎn)硬連接軟連接23現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三如何在一個(gè)連接件上測(cè)量扭矩動(dòng)態(tài)扭矩:在擰緊螺栓的同時(shí)用在線式扭矩傳感器測(cè)量

靜態(tài)扭矩:安裝后用扭矩扳手測(cè)量24現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三靜態(tài)扭矩動(dòng)力工具輸出扭矩

92949192949292X=92,43=1,13扭力扳手靜態(tài)扭矩

103106103100100103100X=102,14=2,27T(Nm)時(shí)間20406080100110120(A)工具輸出(動(dòng)態(tài)扭矩)(B)扭力扳手(靜態(tài)扭矩)原因:靜態(tài)摩擦力25現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三 裝配 手測(cè)

(動(dòng)態(tài)) (靜態(tài)) 102.6 112 102.6 110 101.4 111 101.2 110 102.4 113 100.9 109 102.1 110 102.4 111 101.0 113 101.8 112

101.84 111.1 0.67 1.4 2.01 4.1均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差

(Sigma) 3Sigma硬連接26現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差

(Sigma)3Sigma 裝配 手測(cè)

(動(dòng)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27現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三衰減60-70%的衰減發(fā)生在30毫秒以內(nèi)時(shí)間牛米衰減斷氣28現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三AluminiumJointSteelBolt29現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三TorqueControl/AngleMonitor

扭矩控制／角度監(jiān)控AngleControl/TorqueMonitor

角度控制／扭矩監(jiān)控TorqueandAngleControl

扭矩和角度控制FastenerYieldControl

屈服點(diǎn)控制………其它高級(jí)擰緊控制方法30現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三AngleAClampForceFdFdAJointModelingTheclampforcewill,aftertherundownsection,growasalinearfunctionofangle.夾緊力在貼合后隨著角度線性增長(zhǎng)Thiscanbedescribedas可描述為:ClampForceF=k*A,wherekistheforcerate(力率、力比)

definedasdF/dAAistheangleofturnofthebolt.Theforceratewill,foragivendesignvary,mainlyasafunctionofgeometrictolerances公差.31現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三ClampForceAngleTorqueJointModelingAngle32現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三TheTorque-TensionRelationshipTheclampforceFwilltranslatetotorquethroughfrictionμ,pitchPandthreadangle?bytheformula:33現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三JointModel-PlasticRangeClampForceTorqueAngleAngle34現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三JointModel-PlasticRangeTheclampforceintheelasticrangeismainlydependantoftheyieldpointofthematerialandonlytoalesserdegreeoftherotationofangleandthefrictioncoefficient.Theforceratewilldeclineintheplasticrangewithamarkedbendforhighgradematerial,lessmarkedforlowgradematerialsandeventuallytheboltwillbreak.Themarginforyieldonsetuntilfailureishighlydependantonclamplength,butisnormallyseveralhundreddegrees.ClampForceAngleFailure35現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三

TorqueControl扭矩控制36現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三

TorqueControlTorquecontrolutilizesthewellknownrelationshipbetweentorqueandtension.Minimumclampforcewilloccuratmaximumfrictionandminimumforcerateandviceversa.

37現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三

TorqueControl扭矩控制Advantages優(yōu)勢(shì):容易實(shí)現(xiàn)不同精度等級(jí)的控制+/-25%的沖擊型工具到+/-1%的握緊軸巨量的產(chǎn)品和過程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)-歷史悠久過程的設(shè)備的有效性審訂容易廣為人知38現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三TorqueControl扭矩控制劣勢(shì):夾緊力的精度很差,可能差到+/-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%39現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三彈性區(qū)域角度控制TighteningSpecification=ThresholdTorque+TighteningAngle40現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三彈性區(qū)域角度控制Anglecontrolintheelasticrangeavoidsthelarge

frictionvariationandutilizestheusuallysmallerforceratevariationbycontrollingtheangleratherthanthetorque-implementedbyturningaspecificanglefromatorquelevel,thethresholdtorque.(Thethresholdtorqueissometimesreferredtoasasnugtorque.)JointbeingpulledtogetherAngleTorque41現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三優(yōu)勢(shì)相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)過程和產(chǎn)品相對(duì)容易檢查有效性現(xiàn)場(chǎng)維修的成本和精度可以接受螺拴利用率得到提高彈性區(qū)域角度控制42現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三彈性區(qū)域角度控制劣勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)的擰緊規(guī)范不能直接使用了-必須做一些連接分析/實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)無法使用扭力扳手校驗(yàn)

工具同時(shí)需要扭矩和角度測(cè)量能力43現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三塑性區(qū)域角度控制ClampForceTorqueAngleAngleTresholdtorqueTighteningangleClampforcevariation44現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三優(yōu)勢(shì)摩擦力影響降到最低最大程度上利用螺拴能力塑性區(qū)域角度控制劣勢(shì)設(shè)置和校驗(yàn)產(chǎn)品參數(shù)的費(fèi)用高昂螺拴無法重復(fù)使用45現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三TorquedT/dAmaximumX%ofdT/dAmaximumdT/dAAngleAngle梯度(扭矩變化率)控制、屈服點(diǎn)控制46現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三梯度(扭矩變化率)控制、屈服點(diǎn)控制Advantages優(yōu)勢(shì)Themethodutilizesthefullyieldstrengthofthebolt,whiletakingitpastyieldaminimumamount.螺拴進(jìn)入塑性階段一個(gè)小角度,最大程序利用螺拴Theboltscannormallybereusedseveraltimes螺拴可以重復(fù)利用幾次Withgradientcontrolmethods,thetighteningprocessisadaptedtotheindividualjoint.夾緊力精度很高,擰緊效果不受彈性系數(shù)K影響.當(dāng)需要用許多螺拴堅(jiān)固的情況下,如氣缸蓋,在設(shè)計(jì)上有時(shí)需要對(duì)不同位置使用不同螺拴,彈性系數(shù)不同.但這只影響屈服點(diǎn)的角度,夾緊力總是在屈服點(diǎn)附近.Drawbacks劣勢(shì)需要連接分析和實(shí)驗(yàn)室工作過程的檢驗(yàn)困難擰緊/修復(fù)螺拴可能是個(gè)問題Equipmentbecomesexpensive設(shè)備昂貴47現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三ToolControlMethods-UltrasonicsUltrasonicstighteningtechniquesarebasedthepropagationofanacousticwavedownthebolt,andnormally,reflectedbacktothebolthead.Astheboltexperiencesclampforce,itwillbeelongatedandthetraveltimewillincrease.Traveltimewillalsoincreasedependingonthestresslevelinthematerial.Ultrasonicsoffersthemostexactmethodsofclampforcemeasurementandhencecontrol,butisrequiresspecialconditions(acousticcoupling聲耦合,boltlengthtodiameterratios螺拴長(zhǎng)度直徑比,speciallytreatedboltheadsandboltends螺拴頭尾的特殊處理)thatoftenmakesitdifficulttoarrangeexceptunderspecialproductionconditionsorforlaboratoryuse.48現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三工具的認(rèn)證我怎么知道是否買到了一把好工具??49現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO9001并不能提高產(chǎn)品的質(zhì)量QS9000則能提高產(chǎn)品的質(zhì)量ISO5393是當(dāng)今動(dòng)力工具的唯一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試:精度，耐用度，和重復(fù)性福特認(rèn)證：首個(gè)動(dòng)力工具認(rèn)證系統(tǒng)50現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三福特/ISO5393

動(dòng)力工具認(rèn)證51現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三1970年福特開始對(duì)動(dòng)力工具進(jìn)行能力測(cè)試，目的是：明確生產(chǎn)中對(duì)所需扭矩的控制能力明確對(duì)工具測(cè)試的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)明確對(duì)工具綜合性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試并對(duì)工具分級(jí)根據(jù)測(cè)試結(jié)果來對(duì)特定工位選擇合適的工具動(dòng)力工具的測(cè)試是由福特開始的，之后轉(zhuǎn)由LTU(勞倫斯理工大學(xué))在福特監(jiān)理下進(jìn)行認(rèn)證背景52現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有57頁(yè)\編輯于星期三測(cè)試程序 對(duì)于每把不同的工具(即使是不同的齒輪結(jié)構(gòu))，都需按照如下的程序進(jìn)行測(cè)試:抽出4把工具進(jìn)行能力測(cè)試(每把工具進(jìn)行25次硬連接和25軟連接擰緊)將其中的2把工具的數(shù)據(jù)按照福特標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精度測(cè)試對(duì)剩下的2把工具進(jìn)行耐受度測(cè)試對(duì)抽出的2把工具按照福特/LTU標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行能