力矩緊固及管理方法,螺紋聯接原理,工具簡介,AF1力矩管理體系,螺栓聯接,雙頭螺柱聯接,螺釘聯接,緊定螺釘聯接,螺紋聯接原理,使用聯接是為了便于機器的制造、安裝、運輸、維修以及提高勞動生產率，常見的可拆式聯接有螺紋聯接、鍵聯接及銷聯接等,一、螺紋的基本知識,把一銳角為的直角三角形繞到一直徑為d的圓柱體上，繞時底邊與圓柱底邊重合，則斜邊就在圓柱體上形成一條空間螺旋線。 如用一個平面圖形K（如三角形）沿螺旋線運動并使K平面始終通過圓柱體軸線YY-這樣就構成了三角形螺紋。同樣改變平面圖形K，同樣可得到矩形、梯形、鋸齒形、圓弧形（管螺紋）,螺紋又分為米制和英制兩類。,螺紋的形成：,螺紋的基本知識,螺紋聯接原理,（1）大徑d ：與外螺紋牙頂(或內螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑。在標準中定為公稱直徑。 （2）小徑d1 ：與外螺紋牙底(或內螺紋牙頂)相重合的假想圓柱體的直徑。 （3）中徑d2 ：一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線上牙型溝槽和凸起寬度相等。是確定螺紋幾何參數和配合性質的直徑。 （4）螺距P ：相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。 （5）導程S ：S = nP ，同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。,螺紋的主要幾何參數 ：,（6）螺紋升角 ：中徑d2圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角。 （7）牙型角 ：軸向截面內螺紋牙型相鄰兩側邊的夾角。牙型側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角。 （8）接觸高度 h ：內外螺紋旋合后，接觸面的徑向高度。,螺紋的基本知識,螺紋聯接原理,螺紋的表示方法 ：,粗牙普通螺紋：用字母“M”及“公稱直徑”表示，如M24； 細牙普通螺紋：用字母“M”及“公稱直徑螺距”表示，如M241.5 ； 當螺紋左旋時，在螺紋代號之后加“左”字，如M241.5 左；,螺紋的基本知識,螺紋聯接原理,螺紋聯接的預緊,預緊力：大多數螺紋聯接在裝配時都需要擰緊，使之在承受工作載荷之前，預先受到力的作用，這個預加作用力稱為預緊力 。 預緊的目的：增強聯接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯接件間出現縫隙或發生相對移動。 預緊力的確定原則：擰緊后螺紋聯接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限s的80% 對于一般聯接用的鋼制螺栓聯接的預緊力Qp ，可以按下列關系確定 碳素鋼螺栓：Qp(0.60.7) s A1 合金鋼螺栓：Qp (0.50.6) s A1 裝配時預緊力的大小通常是通過擰緊力矩來控制的,二、螺紋的受力分析,螺紋聯接原理,螺旋副中的受力情況,預緊力,預緊力,夾緊力,夾緊力,摩擦力,摩擦力,這是我們需要控制的！,螺紋的受力分析,螺紋聯接原理,預緊力和擰緊力矩之間的關系,擰緊力矩T,螺母端面和支承面之間的摩擦阻力矩T1,螺旋副間的摩擦阻力矩T2,一般K=0.10.3 對于M10M64粗牙普通螺紋的鋼制螺栓,將其標準參數代入，經簡化后得K 0.2 T 0.2Qpd,系數化：T=K*d*Qp,螺紋的受力分析,螺紋聯接原理,支撐面力矩,軸向力矩,螺紋面力矩,擰緊力矩的構成,擰緊力矩T,螺紋面力矩系數K1,軸向力矩系數K3,支撐面力矩系數K2,螺紋的受力分析,螺紋聯接原理,-扭矩法,擰緊力矩,夾緊力,夾緊力,摩擦系數,潤滑后的螺栓,壞螺紋,普通,當擰緊力矩一定時夾緊力隨摩擦系數的增大而減小；,三、螺紋聯接力矩控制方法,扭矩法就是在擰緊時，當擰緊力矩達到規定力矩時擰緊過程就停止。,螺紋聯接原理,-扭矩轉角法,在彈性區內，若螺栓參數恒定，預緊力僅與螺栓伸長量有關，而伸長量與轉角成正比,螺紋聯接力矩控制方法,扭矩轉角法：在擰緊達到貼合點后，再轉動螺紋件到規定的角度。,螺紋聯接原理,-屈服極限法,當擰緊力矩達到螺栓的屈服極限時，轉角對力矩的微分為0；,螺紋聯接力矩控制方法,屈服極限法就是利用數字電路對扭矩、轉角進行微分計算，當微分為零時設備停止擰緊。,螺紋聯接原理,硬聯接 30 度 (ISO 5393),軟聯接 720 度 (ISO 5393),四、硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,目標,均值偏差,扭矩,角度,過扭,貼合點,硬聯接,軟聯接,0,硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,動態測試 ：裝配的同時用在線式扭矩傳感器測量,靜態測試 ：裝配后用扭矩扳手測量,硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,硬聯接,軟聯接,原因:克服靜態摩擦力,原因:扭矩衰減,注：擰緊工具設定值：100N.m,靜態手測的力矩比擰緊工具的實際裝配力矩大10左右,靜態手測的力矩比擰緊工具的實際裝配力矩小15左右,硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,60-70%的金屬衰減發生在0.3秒以內,時間,衰減,斷氣,扭矩,0,硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,擰緊時間與力矩關系,ACC發動機變速箱支承與車身緊固,工具型號 EP10XSHR13/C,工藝力矩范圍 58.868.6N.m,設定值 63.7N.m,硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,發動機前支架（鋁質）螺栓緊固,工具型號 EP10XSHR13/C,工藝力矩范圍 58.868.6N.m,設定值 63.7N.m,擰緊時間與力矩關系,硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,前束桿與轉向節連接緊固,工具型號 EP8XSHR10,工藝力矩范圍 39-47N.m,設定值 43.1N.m,擰緊時間與力矩關系,硬聯接與軟聯接,螺紋聯接原理,螺紋聯接升角,滿足自鎖條件,三角形螺紋當量摩擦角,螺紋聯接自鎖性,五、螺紋聯接返松分析,螺紋聯接原理,螺紋聯接由于其良好的自鎖性，在靜載荷作用下不會自行松脫 在沖擊、振動或變載荷的作用下，會使螺紋副間的正壓力突然減小，導致摩擦力減小，螺母回旋，產生返松現象,螺紋聯接返松原因,防松原理概括成一句話，即消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運動的難度。,螺紋聯接返松分析,螺紋聯接原理,螺紋聯接防返松方法,1）摩擦防松 雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等,螺紋聯接返松分析,螺紋聯接原理,2）機械防松： 開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈，軸用帶翅墊片，止動墊片，串聯鋼絲等,螺紋聯接防返松方法,螺紋聯接返松分析,螺紋聯接原理,螺紋聯接防返松方法,3）永久防松：端鉚、沖點、點焊 4）化學防松粘合,螺紋聯接返松分析,螺紋聯接原理,螺紋聯接防返松實例應用,自鎖螺母,彈簧墊圈,鎖止銷,螺母鑿凹,厭氧膠,螺紋聯接返松分析,螺紋聯接原理,造成返松情況之一,摩擦力降低/消失,螺栓桿變形,夾緊力,夾緊力,螺紋聯接返松,剪切力作用,產生位移,殘余預應力,零件不接觸,螺紋升角,螺紋聯接返松分析,螺紋聯接原理,壓縮空氣驅動氣動馬達，馬達轉矩傳遞給缸體，缸體內油壓瞬間上升而得到的脈沖作用于缸體內的驅動葉片上并驅動缸體，從而帶動主軸轉動進行擰緊；,供氣部分,氣動部分,脈沖部分,1.油壓脈沖風扳構造,使用前需先預熱,一、常用風動工具,工具簡介,類 別,特 性,型號,圖 示,EP6XSHR42 EP8XHR10 EP10XSHR13 EP12XSHR13,EP5PTS12HR42 EP6PTS20HR42,常用風動工具,工具簡介,壓縮空氣驅動氣動馬達，馬達轉矩通過齒輪組減速，再經由一離合器驅動主軸轉動進行擰緊，當連接件上的扭矩通過主軸反饋達到離合器預設值，離合器開始打滑，擰緊完成；,打滑離合式風扳,2.打滑離合式風扳構造,常用風動工具,工具簡介,類 別,特 性,型號,圖 示,TWISTHR16 TWISTHR05 TWIST22,打滑離合式,LUF34HR16 LUF34HR08 LUM22HR12,LUM25PR07-P LUM25PR07-P US-LT31PB-23,LTV28R28-10 LTV27SR006-10,常用風動工具,工具簡介,由充電池驅動電動馬達，馬達轉矩通過行星齒輪減速，再經由離合器驅動主軸轉動進行擰緊，或者通過驅動液壓缸及其葉片帶動主軸轉動進行擰緊；,電池槍構造,二、常用電池槍,工具簡介,類 別,特 性,型號,圖 示,常用電池槍,工具簡介,三、常用電動（電子）工具,工具簡介,電動扳手的組成：,控制箱,電纜,擰緊軸,侍服電機：直流無刷、交流侍服,減速齒輪箱,輸出軸,扭矩傳感器：應變片式,角度傳感器：光柵式、脈沖式,電動工具： 無源電動工具：利用蓄電池驅動 有源電動工具：利用電纜導電驅動,電動扳手系統的功能： 、可實現5000組或無限量擰緊數據儲存 、角度監控精度極高，達到1度 、扭矩監控精度很高，達到1%，Cp值達到1.33以上 、可實現多種扭矩控制方法： 扭矩法 扭矩轉角法 扭矩控制角度監控法 扭矩或角度法 角度控制扭矩監控法 屈服極限法,常用電動（電子）工具,工具簡介,電動工具在AF1 分布手持式彎頭擰緊槍,共13套,常用電動（電子）工具,工具簡介,共22套,電動工具在AF1 分布擰緊軸,常用電動（電子）工具,工具簡介,工具選型參考,對于小力矩緊固油壓脈沖斷氣式工具,扭力扳手構造,r,F,T,扭矩 T=Fr,四、常用扭矩檢測工具,工具簡介,類別,圖示,型號,類別,圖示,型號,常用扭矩檢測工具,工具簡介,1.常用擰緊工具使用過程中可能存在的問題：,1、擰緊時間過短,可能原因:對標準不了解、噪音、扭手、工時等,主要表現：收槍過早,不同材料的連接（軟硬聯接）對緊固時間的要求也有區別。,3、電池槍力矩不符（PES9.6T),可能原因:員工未注意時旋動了力矩設定環,主要表現:電池槍上的力矩設定環被旋動,2、持槍姿勢不正確,可能原因:緊固位置限制、操作不規范,主要表現：持槍不能垂直,工具簡介,五、工具使用過程中的問題,2.扭矩檢測工具使用過程中可能存在的問題：,1、傾斜扳手手柄 使用扭力扳手時.切勿傾斜扳手手柄,傾斜扳手手柄易導致扭力偏差甚至損壞緊固件。 按照國家標準儀器操作規范， 其垂直度偏差左右不應超過10度.其水平方向上下偏差不應超過3度,2、用力過大、速度過快 擰緊緊固件,請注意均勻平隨著阻力的不斷增加,旋力的速度相應放緩切勿在達到欲置扭力后繼續旋力,當聽到“咔嗒”聲響后立即停止旋力以確保精度,延長使用壽命。 繼續旋力,除了會對扳手本身造成嚴重損害外,還會使得扭力大大超過設定的扭力值。,3、連續兩次檢測 會使得扭力大大超過設定的扭力值。,工具簡介,工具使用過程中的問題,六、螺栓擰緊順序,螺栓擰緊順序(三顆螺栓）:,預緊a 緊固b 緊固c 增緊a,預緊a 預緊b 緊固c 增緊a 增緊b,理論:,現場:,1、零件加工精度的提高 2、人員效率的提高 3、裝配習熟度的提高,從小至大,工具簡介,預緊a 預緊c 緊固b 緊固d 增緊a、b,螺栓擰緊順序(四顆螺栓）:,對