基本螺栓扭緊策略

基本螺栓扭緊策略第1頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)基本概念第2頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Ajoint連接3在工業(yè)領(lǐng)域大量采用優(yōu)于其它的連接方法3第3頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Torquedefinition扭矩的定義44第4頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩的物理定義臂長力1m1kgTorque扭矩=臂長x力1mx1kg

=1kgm=9.8Nm

答案：簡單來說就是擰緊過程作用力與作用距離的乘積。5第5頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Minimumtorque最小扭矩最小扭矩需求部件之間的夾緊力必須大于其外部負(fù)載。還需留有安全余量，考慮:振動(dòng)摩擦力的變化材料的尺寸扭緊的精度66第6頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Maximumtorque最大扭矩角度扭矩施加過大的扭矩勢必加大螺栓的塑性變形安全余量應(yīng)考慮:扭緊方法的精度螺栓的質(zhì)量最大的螺栓允許扭矩7最大扭矩點(diǎn)7第7頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月ISO5393螺栓連接的硬度硬連接α<30°中性連接30<α<720°軟連接α

>720°扭矩100%螺栓開始受力

<30°>720°α,

角度硬軟05%達(dá)到目標(biāo)扭矩

88第8頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月螺栓的夾緊力和張力張力張力夾緊力夾緊力9第9頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月CLAMPINGFORCE夾緊力Clampingforce夾緊力TENSION張力TORSION扭力TENSION張力

=

CLAMPINGFORCE夾緊力Objective目的CreateaCLAMPINGFORCE創(chuàng)建一個(gè)夾緊力

Torsion

扭力Tension

張力

Clampingforce

夾緊力10張力與夾緊力：大小相等，方向相反！10第10頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月控制安裝扭矩生產(chǎn)中真正需要的是控制夾緊力－螺栓的張力目前還沒有可行的手段控制影響夾緊力的其他參數(shù)

只能使用：11第11頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月TENSION產(chǎn)生張力10%TORSION扭力100％THREADFRICTION螺紋摩擦力40%EffortsRepartition影響因素CLAMPINGFORCE夾緊力HEADFRICTION螺帽摩擦力50%只有10％的扭矩被用來產(chǎn)生了張力！TORQUE=TENSION+FRICTION100％＝

10%

＋90%

12扭矩張力

摩擦力12第12頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用于擰緊過程中的扭矩分配40%10%50%13第13頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月螺紋摩擦系數(shù)雖然摩擦力不符合需要，但它可以防止螺栓因震動(dòng)引起的松動(dòng)14第14頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月螺栓張力、摩擦力和扭力上緊力:F(10%)摩擦力:μ(90%)摩擦力取決于:表面條件（如光潔度）部件的幾何形狀潤滑油接合處彈性系數(shù):KT（螺栓張力）=KμF摩擦力50%

40%例如，如果接合處的摩擦力系數(shù)從0.18(干燥）變到0.14(輕微涂油）。對于同樣的安裝扭矩，夾緊力會提高28%。15第15頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：如果其它工藝條件沒有得到控制，那么僅僅控制扭矩是無用的。認(rèn)識到這點(diǎn)很重要！這也就導(dǎo)致人們堅(jiān)持不懈的去研究扭緊的策略……16第16頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月螺栓擰緊策略基本原理介紹第17頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月擰緊過程分析－角度與扭矩的關(guān)系套筒與緊固件結(jié)合(尋帽).快速擰緊.彈性區(qū)域.半彈性區(qū)域.塑性區(qū)域.門限扭矩快速擰緊扭矩角度彈性區(qū)域線性區(qū)域搜尋屈服點(diǎn)最終擰緊DCDa塑性區(qū)域半彈性區(qū)域18第18頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月螺栓擰緊策略－扭矩控制

扭矩控制

扭矩控制+角度監(jiān)測

角度控制+扭矩監(jiān)測

屈服點(diǎn)策略

電流+角度

摩擦力扭矩

連續(xù)扭矩19第19頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制–擰緊過程分析起始扭矩快速擰緊扭矩時(shí)間尋帽最終擰緊目標(biāo)最大扭矩最小扭矩最終扭矩20第20頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制–螺栓張力的精度扭矩Nm張力KN10202030405060406080100120

最終扭矩±

2%中度浸油充分浸油

干燥/無油張力散布

±

50%21第21頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制策略的效果方法簡單，普通擰緊工具均可。盡管扭矩的重復(fù)性和準(zhǔn)確度可以控制的很好，但這種方法卻不能檢測出緊固件的任何問題（不能防錯(cuò)/糾錯(cuò)）張力波動(dòng)能夠超過±

50%.檢查不出連接的缺陷(螺栓長短，螺栓尺寸錯(cuò)誤…)22第22頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制不能做到防錯(cuò)/糾錯(cuò)23第23頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用－扭矩控制策略:所有不涉及安全方面的擰緊：車體組件儀表盤汽車零部件黑白家電(如洗衣機(jī)…)其他24第24頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制

扭矩控制+角度監(jiān)測

角度控制+扭矩監(jiān)測屈服點(diǎn)策略

電流+角度

摩擦力扭矩

連續(xù)扭矩螺栓擰緊策略－扭矩控制＋角度監(jiān)測25第25頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制+角度監(jiān)測扭矩角度門限時(shí)間最終扭矩最大.目標(biāo)最小.最終角度角度最大.最小.安全角度26第26頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月合格的擰緊扭矩角度門限扭矩變化率分散導(dǎo)致公差很大目標(biāo)扭矩最大.最小.角度最小設(shè)定角度安全角度1233種不同的扭矩變化率最大設(shè)定角度27第27頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月不合格的擰緊扭矩角度門限正確的扭矩范圍目標(biāo)扭矩最大.最小.角度最大角度最小角度安全角度不合格不合格

孔洞不能完全填滿

螺栓尺寸太大

目標(biāo)扭矩中止轉(zhuǎn)動(dòng)

低質(zhì)量螺栓(延伸)

螺栓尺寸小

螺紋磨損

安全角度中止轉(zhuǎn)動(dòng)28第28頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制＋角度監(jiān)測－－張力的精度扭矩Nm張力KN10202030405060406080100120適中涂油，角度值居中完全涂油，較高角度值

粗糙/沒有涂油角度值較低張力散布

±

50%

最終扭矩

±

2%29第29頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制＋角度監(jiān)測策略的效果:重復(fù)精度和準(zhǔn)確度與扭矩控制一樣，但可以容易地檢查出緊固件摩擦系數(shù)的變化（螺栓尺寸大，螺栓質(zhì)量差等）張力波動(dòng)范圍是±50%.30第30頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月角度檢測可以識別螺栓在扭緊過程中錯(cuò)誤扭矩控制和角度監(jiān)測策略效果:31第31頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月安全密切相關(guān)的安裝無需特殊張力精度要求或?qū)聿惶赡茉贁Q緊的裝配:車輪安裝前后輪榖總成車身副車架連桿發(fā)動(dòng)機(jī)裝配變速箱裝配應(yīng)用：扭矩＋角度控制策略:32第32頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制扭矩控制+角度監(jiān)測

角度控制+扭矩監(jiān)測屈服點(diǎn)策略

電流+角度

摩擦力扭矩

連續(xù)扭矩螺栓擰緊策略－角度控制＋扭矩監(jiān)測33第33頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月角度＋扭矩的扭緊過程分析門限時(shí)間扭矩扭矩發(fā)展最終扭矩最終角度峰值扭矩角度最大.最小.角度發(fā)展最大.最小.目標(biāo)角度擰緊+擰緊軸轉(zhuǎn)動(dòng)擰緊軸轉(zhuǎn)矩34第34頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月合格的扭緊曲線3種不同的扭矩變化率扭矩角度門限最終扭矩窗口目標(biāo)角度最小監(jiān)測扭矩角度最大設(shè)定角度最小設(shè)定角度最大監(jiān)測扭矩12335第35頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月不合格曲線扭矩角度門限安全扭矩最終扭矩窗口目標(biāo)角度角度最小設(shè)定角度最大監(jiān)測扭矩不合格不合格

螺栓滑絲

螺栓尺寸過大目標(biāo)窗口最大設(shè)定角度最小監(jiān)測扭矩36第36頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月角度＋扭矩=螺栓張力的精度角度張力KN10202030405060406080100120中度涂油，角度值適中完全涂油，角度值偏高

粗糙/不涂油張力散布

±15to

25%最終角度

±3%37第37頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月角度控制＋扭矩監(jiān)測策略的效果:和前述擰緊策略比較：有較好的張力的重復(fù)精度和準(zhǔn)確度也能檢測出擰緊過程中的異常現(xiàn)象根據(jù)不同的摩擦系數(shù)和裝配彈性，張力的精度在±15～25%之間38第38頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用－角度擰緊＋扭矩監(jiān)測:安全密切相關(guān)的部件或發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的高可靠性部件:連桿和發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承飛輪發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋剎車盤卡鉗轉(zhuǎn)向器部件39第39頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩控制

扭矩控制+角度監(jiān)測

角度控制+扭矩監(jiān)測

屈服點(diǎn)控制策略

電流+角度

摩擦力扭矩

連續(xù)扭矩螺栓擰緊策略－屈服點(diǎn)控制40第40頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Maximumtorque最大扭矩41角度扭矩最大扭矩點(diǎn)41第41頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月原理－監(jiān)測扭矩變化率扭矩角度最終角度角度門限開始扭矩變化率計(jì)算：

P0=1到32度的采樣率最終扭矩屈服點(diǎn)在這一點(diǎn)上，扭矩變化率明顯變小，并趨近于零計(jì)算每一度0CPDDCa42第42頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月屈服點(diǎn)策略的效果:螺栓張力直接取決于機(jī)械特性。因此重復(fù)性和準(zhǔn)確度都要優(yōu)于角度和扭矩控制的擰緊策略，它同樣也能探測出擰緊缺陷。它可以在最大安全限度內(nèi)發(fā)揮螺栓的最好性能，從而得到最好的裝配效果。43第43頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月安全緊密相關(guān)的部件或發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)高可靠性要求的部件:制動(dòng)器發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋液壓泵應(yīng)用－屈服點(diǎn)控制策略44第44頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)扭矩控制易于實(shí)現(xiàn)，便于控制張力散布較大（50%），不能鑒別螺栓的異常狀態(tài)。

扭矩控制+角度監(jiān)測張力散布仍然較大（50%），但可以鑒別螺栓的異常狀態(tài)。

角度控制+扭矩監(jiān)測螺栓扭緊與摩擦力無關(guān)。螺栓張力散布較?。?5％～25%），也可以鑒別螺栓的異常狀態(tài)。屈服點(diǎn)控制策略螺栓張力直接取決于機(jī)械特性。因此重復(fù)性和準(zhǔn)確度都要優(yōu)于角度和扭矩控制的擰緊策略，它同樣也能探測出擰緊缺陷。45第45頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月常用扭緊工具特性介紹第46頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Impacttools沖擊扳手精度:±30~±50%硬連接中性連接軟連接流行度<3030-360>360主要優(yōu)勢.較寬的扭矩范圍(10to5000Nm)較低的反作用力高功率重量比通過沖擊器輸出旋轉(zhuǎn)加沖擊，具有較高的功率重量比反作用力功率重量比振動(dòng)環(huán)境清潔度噪音4747第47頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Impulsetools液壓脈沖氣扳機(jī)精度:±10~±15%<3030-360>360主要優(yōu)勢.較寬的扭矩范圍(3.2to450Nm)無反作用力高的功率重量比扭矩可調(diào)由高壓油脈沖沖擊扳軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)加沖擊的效果48反作用力功率重量比振動(dòng)環(huán)境清潔度噪音硬連接中性連接軟連接流行度48第48頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Shut-offnutrunners離合器工具精度:±7to±10%<3030-360>360主要優(yōu)勢.多用途的工具易于維護(hù)精度高通過機(jī)械離合器調(diào)節(jié)輸出扭矩49硬連接中性連接軟連接流行度反作用力功率重量比振動(dòng)環(huán)境清潔度噪音49第49頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Currentcontrol電流型電動(dòng)扭緊系統(tǒng)<3030-360>360精度:±5%to±7%主要優(yōu)勢.多扭緊策略輸出結(jié)果環(huán)保利用電流來控制扭矩的工具50反作用力功率重量比振動(dòng)環(huán)境清潔度噪音硬連接中性連接軟連接流行度50第50頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Torquecontrol傳感器型電動(dòng)扭緊系統(tǒng)<3030-360>360精度:±3%to±5%主要優(yōu)勢.保證扭矩質(zhì)量真實(shí)的扭矩顯示多扭緊策略環(huán)保利用內(nèi)置傳感器來控制扭矩的工具51反作用力功率重量比振動(dòng)環(huán)境清潔度噪音硬連接中性連接軟連接流行度51第51頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月工具選擇BasisontighteningtechnicsTooltechnologiesHowtoselecttherighttool任何選擇扭緊工具5252第52頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Classificationofassemblysystem螺栓連接的分級CATEGORY分級ASSEMBLYCRITICITY危害性Example示例NEEDS需求STANDARD標(biāo)準(zhǔn)級THEFAILUREDOESNTAFFECTTHEMACHINEFUNCTIONINGSunroof,plasticprotection1-TOASSUREACORRECTTORQUE2-TOASSURETHATALLSCREWSARETIGHTENEDATCORRECTTORQUECRITICAL重要級THEFAILURECANONLYAFFECTMACHINEFUNCTIONINGGearboxfixture,Enginefixture3-TOASSURETHATTHEJOINTISCORRECT4-TOASSURETHATALLSCREWSARETIGHTENEDANDALLJOINTSARECORRECTSAFETYCRITICAL安全重要級THEFAILURECANAFFECTUSERSAFETYWheel,Brakes5-TOASSURETHATALLSCREWSARETIGHTENEDANDALLJOINTSARECORRECT-TOTRACEERRORSANDSTOREALLRESULTS6-100%GUARANTY5353第53頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月Desouttertoolspositionning工具的定位STANDARD普通級CRITICAL重要級SAFETYCRITICAL安全重要級TORQUEOKTORQUE+BATCHOKJOINT+BATCHOKJOINT+BATCHOK+STORE100%GUARANTY

JOINTOKCLUTCH-HAMMERCURRENT-TORQUESTORERESULTSTORQUE5454第54頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月MoreThanProductivity55第55頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月擰緊策略扭矩控制扭矩控制+角度監(jiān)測角度控制+扭矩監(jiān)測屈服點(diǎn)策略電流+角度摩擦力扭矩連續(xù)扭矩56第56頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn):施加扭矩和為獲得該扭矩而流經(jīng)電機(jī)的電流有直接的關(guān)系經(jīng)過標(biāo)定，消耗電流可以取代扭矩傳感器無需扭矩傳感器扭矩精度比帶扭矩傳感器的工具稍低57第57頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月電流和角度策略的應(yīng)用無特別扭矩精度要求的裝配:機(jī)加工零件時(shí)擰緊和擰松工件夾具接油盤雨刷鼓輪套管組裝車輪組裝58第58頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月扭矩電流關(guān)系舉例59第59頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月擰緊策略扭矩控制扭矩控制+角度監(jiān)測角度控制+扭矩監(jiān)測屈服點(diǎn)策略電流+角度摩擦力扭矩連續(xù)扭矩60第60頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月曲線 扭矩/時(shí)間扭矩時(shí)間安全扭距最小扭矩最大扭矩開始數(shù)據(jù)采集時(shí)間或角度阻止數(shù)據(jù)采集停止數(shù)據(jù)采集開始轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩平均值計(jì)算在設(shè)定的角度范圍內(nèi)目標(biāo)角度a61第61頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月特性:平均扭矩的測量可以是:加到...減掉...不操作...下一階段的扭矩讀數(shù)最小最大值也被記錄下來62第62頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月舉例:曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)起始點(diǎn)摩擦力扭矩63第63頁，課件共77頁，創(chuàng)作于2023年2月起始點(diǎn)64第64頁，課件共77頁，創(chuàng)作