1、螺栓擰緊的基本技術幾個基本概念A joint 連接3 在工業(yè)領域大量采用 優(yōu)于其它的連接方法3Torque definition 扭矩的定義44扭矩的物理定義臂長力1 m1kgTorque 扭矩=臂長 x 力1m x 1kg = 1kgm =9.8 Nm 答案：簡單來說就是擰緊過程作用力與作用距離的乘積。5Minimum torque 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載。還需留有安全余量，考慮:振動摩擦力的變化 材料的尺寸扭緊的精度66Maximum torque 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考慮:扭緊方法的精度螺栓的質(zhì)量最大的螺栓允許扭矩

2、7最大扭矩點7ISO5393 螺栓連接的硬度硬連接 30中性連接30 720扭矩100%螺栓開始受力 720, 角度硬軟05%達到目標扭矩 88螺栓的夾緊力和張力 張力 張力 夾緊力 夾緊力9CLAMPING FORCE夾緊力Clamping force 夾緊力TENSION張力TORSION扭力TENSION張力 = CLAMPING FORCE夾緊力Objective目的Create a CLAMPING FORCE創(chuàng)建一個夾緊力 Torsion 扭力 Tension 張力 Clamping force 夾緊力10張力與夾緊力：大小相等，方向相反！10控制安裝 扭矩生產(chǎn)中真正需要的是控制夾

3、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：11TENSION產(chǎn)生張力 10%TORSION扭力100THREAD FRICTION 螺紋摩擦力40%Efforts Repartition 影響因素CLAMPING FORCE夾緊力HEAD FRICTION 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應用于擰緊過程中的扭矩分配40% 10% 50%13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引起的松動14螺栓張力、摩擦力和扭力上緊力: F (1

4、0%)摩擦力: (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） = K F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。認識到這點很重要！這也就導致人們堅持不懈的去研究扭緊的策略16螺栓擰緊策略基本原理介紹擰緊過程分析角度與扭矩的關系套筒與緊固件結(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)域搜尋屈服點最終擰緊DCDa塑性區(qū)域半彈性區(qū)域18

5、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 屈服點策略 電流 + 角度 摩擦力扭矩 連續(xù)扭矩19扭矩控制 擰緊過程分析起始扭矩快速擰緊扭矩時間尋帽最終擰緊目標最大扭矩最小扭矩最終扭矩20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。盡管扭矩的重復性和準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/糾錯）張力波動能夠超過 50%.檢查不出連接的缺陷 (螺栓長短，螺栓

6、尺寸錯誤 )22扭矩控制不能做到防錯/糾錯23應用扭矩控制策略: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 )其他24 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扭矩控制 + 角度監(jiān)測扭矩角度門限時間最終扭矩最大.目標最小.最終角度角度最大.最小.安全角度26合格的擰緊扭矩角度門限扭矩變化率分散導致公差很大目標扭矩最大.最小.角度最小設定角度安全角度1233種不同的扭矩變化率最大設定角度27不合格的擰緊扭矩角度門限正確的扭矩范圍目標扭矩最大.最小.角度最大角度最小角度安全

7、角度不合格不合格 孔洞不能完全填滿 螺栓尺寸太大 目標扭矩中止轉(zhuǎn)動 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28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扭矩控制角度監(jiān)測策略的效果:重復精度和準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）張力波動范圍是 50%.30角度檢測可以識別螺栓在扭緊過程中錯誤扭矩控制和角度監(jiān)測策略效果:31安全密切相關的安裝無需特殊張力精度要

8、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)動機裝配變速箱裝配應用：扭矩角度控制策略:32 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角度扭矩的扭緊過程分析門限時間扭矩扭矩發(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.目標角度擰緊 + 擰緊軸轉(zhuǎn)動擰緊軸轉(zhuǎn)矩34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角度最小監(jiān)測扭矩角度最大設定角度最小設定角度最大監(jiān)測扭矩12335不合格曲線扭矩角度 門限安全扭矩最終扭矩窗口目標角度角度最小設定角度最大

9、監(jiān)測扭矩不合格不合格 螺栓滑絲 螺栓尺寸過大目標窗口最大設定角度最小監(jiān)測扭矩36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 15 to 25%最終角度 3% 37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精度和準確度也能檢測出擰緊過程中的異?，F(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應用角度擰緊扭矩監(jiān)測:安全密切相關的部件或發(fā)動機內(nèi)的高可靠性部件:連桿和發(fā)動機主軸承飛輪發(fā)動機汽缸蓋剎車盤卡鉗轉(zhuǎn)向器部件39 扭矩控制 扭矩控制 +

10、 角度監(jiān)測 角度控制 + 扭矩監(jiān)測 屈服點控制策略 電流 + 角度 摩擦力扭矩 連續(xù)扭矩螺栓擰緊策略屈服點控制40Maximum torque 最大扭矩41角度扭矩最大扭矩點41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 計算： P0 =1 到 32 度的采樣率最終扭矩屈服點在這一點上，扭矩變化率明顯變小，并趨近于零計算每一度0CPDDCa42屈服點策略的效果:螺栓張力直接取決于機械特性。因此重復性和準確度都要優(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安全緊密相關的部件或發(fā)動機內(nèi)高可靠性要求的部件

11、:制動器發(fā)動機汽缸蓋液壓泵應用屈服點控制策略44總結(jié) 扭矩控制易于實現(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。螺栓張力散布較小（1525%），也可以鑒別螺栓的異常狀態(tài)。 屈服點控制策略螺栓張力直接取決于機械特性。因此重復性和準確度都要優(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常用扭緊工具特性介紹Impact tools 沖擊扳手精度 : 3050%硬連接中性連接軟連接流行度360主要優(yōu)勢.較寬的扭矩范圍 (10 to 5000Nm)較低

12、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環(huán)境清潔度噪音4747Impulse tools 液壓脈沖氣扳機精度 : 10 15%360主要優(yōu)勢.較寬的扭矩范圍 (3.2 to 450Nm)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環(huán)境清潔度噪音硬連接中性連接軟連接流行度48Shut-off nutrunners 離合器工具精度: 7 to 10%360主要優(yōu)勢.多用途的工具易于維護精度高通過機械離合器調(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環(huán)境清潔度噪音49Curre

13、nt control 電流型電動扭緊系統(tǒng)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環(huán)境清潔度噪音硬連接中性連接軟連接流行度50Torque control 傳感器型電動扭緊系統(tǒng)360精度 : 3% to 5%主要優(yōu)勢.保證扭矩質(zhì)量真實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環(huán)境清潔度噪音硬連接中性連接軟連接流行度51工具選擇 Basis on tightening technicsTool technologiesHow to select the right tool 任何選擇扭

14、緊工具5252Classification of assembly system螺栓連接的分級CATEGORY分級ASSEMBLY CRITICITY危害性Example示例NEEDS需求STANDARD標準級THE FAILURE DOESNT AFFECT THE MACHINE FUNCTIONINGSun roof, plastic protection1- TO ASSURE A CORRECT TORQUE2 - TO ASSURE THAT ALL SCREWS ARE TIGHTENED AT CORRECT TORQUECRITICAL重要級THE FAILURE CAN O

15、NLYAFFECT MACHINE FUNCTIONINGGear box fixture, Engine fixture3 - TO ASSURE THAT THE JOINT IS CORRECT4 - TO ASSURE THAT ALL SCREWS ARE TIGHTENED AND ALL JOINTS ARE CORRECTSAFETYCRITICAL安全重要級THE FAILURE CAN AFFECT USER SAFETYWheel ,Brakes5 - TO ASSURE THAT ALL SCREWS ARE TIGHTENED AND ALL JOINTS ARE C

16、ORRECT - TO TRACE ERRORS AND STORE ALL RESULTS6 - 100 % GUARANTY 5353Desoutter tools positionning 工具的定位STANDARD普通級CRITICAL重要級SAFETY CRITICAL安全重要級TORQUE OKTORQUE+ BATCH OKJOINT + BATCH OKJOINT +BATCH OK +STORE100 % GUARANTY JOINT OKCLUTCH - HAMMERCURRENT - TORQUESTORE RESULTSTORQUE5454More Than Produ

17、ctivity55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)測屈服點策略電流 + 角度摩擦力扭矩連續(xù)扭矩56特點:施加扭矩和為獲得該扭矩而流經(jīng)電機的電流有直接的關系經(jīng)過標定，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電流和角度策略的應用無特別扭矩精度要求的裝配:機加工零件時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扭矩電流關系舉例59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)測屈服點策略電流 + 角度摩擦力扭矩連續(xù)扭矩60曲線扭矩 / 時間扭矩時間安全扭距最小扭矩最大扭矩開始數(shù)據(jù)采集時間或角度阻止數(shù)據(jù)采集停止數(shù)據(jù)采集開始轉(zhuǎn)動的扭矩平均值計算在設定的角度范圍內(nèi)目標角度a61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舉例 : 曲柄軸轉(zhuǎn)動曲柄軸轉(zhuǎn)動起始點摩擦力扭矩63起始點64第一 上 峰值第二 下 峰值6566應用舉例:檢查扭矩作用力給曲軸、凸輪軸或變速箱產(chǎn)生的摩擦力補償尼龍或摩擦力扭矩的防松螺母的摩擦力作用發(fā)現(xiàn)倒轉(zhuǎn)的摩擦力扭矩放松螺母發(fā)現(xiàn)劃傷的螺紋.67練習 探測懷損螺紋摩擦力扭矩練習 探測破碎的螺母摩擦力扭矩68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)測屈服點策略電流 + 角度