基本螺栓扭緊策略

1、基本螺栓扭緊策略第1頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二幾個基本概念第2頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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3第3頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Torque definition 扭矩的定義44第4頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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。5第5頁，共77頁，2022年，5月20日，22

2、點38分，星期二Minimum 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66第6頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Maximum 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量最大的螺栓允許扭矩7最大扭矩點7第7頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二ISO5393 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第8頁，共77頁，202

3、2年，5月20日，22點38分，星期二螺栓的夾緊力和張力 張力 張力 夾緊力 夾緊力9第9頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二CLAMPING 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第10頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二控制安裝 扭矩生產

4、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，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二TENSION產生張力 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的扭矩被用來產生了張力！TORQUE = TENSION + FRICTION100 10% 90% 12扭矩 張力 摩擦力12第12頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二應用于擰緊過程

5、中的扭矩分配40% 10% 50%13第13頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二螺紋摩擦系數(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第14頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二螺栓張力、摩擦力和扭力上緊力: F (10%)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第15頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，

6、星期二結論：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第16頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二螺栓擰緊策略基本原理介紹第17頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二擰緊過程分析角度與扭矩的關系套筒與緊固件結合 (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第18頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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 +

7、 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第19頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二扭矩控制 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第20頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二扭矩控制 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，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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

8、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，螺栓尺寸錯誤 )22第22頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二扭矩控制不能做到防錯/糾錯23第23頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二應用扭矩控制策略: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第24頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二 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2

9、5第25頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二扭矩控制 + 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第26頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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第27頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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 目標扭矩中止轉動 低質量螺栓 (延伸) 螺

10、栓尺寸小 螺紋磨損 安全角度中止轉動28第28頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二扭矩控制角度監(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，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二扭矩控制角度監(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，螺栓質量差等）張力波動范圍是 50%.30第30頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二角度

11、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第31頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二安全密切相關的安裝無需特殊張力精度要求 或將來不太可能再擰緊的裝配: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第32頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二 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第33頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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

12、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 + 擰緊軸轉動擰緊軸轉矩34第34頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二合格的扭緊曲線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第35頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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第36頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二角度扭矩 = 螺栓張力的精度角度張力

13、 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第37頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二角度控制扭矩監(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第38頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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向器部件39第39頁，共

14、77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二 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40第40頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Maximum torque 最大扭矩41角度扭矩最大扭矩點41第41頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二原理監(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第42頁，共77頁，2022年，5月

15、20日，22點38分，星期二屈服點策略的效果: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，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二安全緊密相關的部件或發(fā)動機內高可靠性要求的部件:制動器發(fā)動機汽缸蓋液壓泵應用屈服點控制策略44第44頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二總結 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)

16、。 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?。?525%），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第45頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二常用扭緊工具特性介紹第46頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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)較低的反作用力高功率重量比通過沖擊器輸出旋轉加沖擊，具有較高的功率重量比反作用力

17、功率重量比振動環(huán)境清潔度噪音4747第47頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Impulse 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由高壓油脈沖沖擊扳軸產生旋轉加沖擊的效果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48第48頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Shut-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節(jié)輸出扭矩49硬連接中性連接軟連接流行

18、度反作用力功率重量比振動環(huán)境清潔度噪音49第49頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Current 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50第50頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Torque control 傳感器型電動扭緊系統(tǒng)360精度 : 3% to 5%主要優(yōu)勢.保證扭矩質量真實的扭矩顯示多扭緊策略環(huán)保利用內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

19、接流行度51第51頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二工具選擇 Basis on tightening technicsTool technologiesHow to select the right tool 任何選擇扭緊工具5252第52頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Classification 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 FUN

20、CTIONINGSun roof, plastic protection1- TO ASSURE A CORRECT TORQUE2 - TO ASSURE THAT ALL SCREWS ARE TIGHTENED AT CORRECT TORQUECRITICAL重要級THE FAILURE CAN ONLYAFFECT MACHINE FUNCTIONINGGear box fixture, Engine fixture3 - TO ASSURE THAT THE JOINT IS CORRECT4 - TO ASSURE THAT ALL SCREWS ARE TIGHTENED AN

21、D 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 CORRECT - TO TRACE ERRORS AND STORE ALL RESULTS6 - 100 % GUARANTY 5353第53頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二Desoutter tools positionning 工具的定位STANDARD普通級

22、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 RESULTSTORQUE5454第54頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二More Than Productivity55第55頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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

23、度摩擦力扭矩連續(xù)扭矩56第56頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二特點:施加扭矩和為獲得該扭矩而流經電機的電流有直接的關系經過標定，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第57頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二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第58頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二扭矩電流關系舉例59第59頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二擰緊策略扭矩控制扭矩控制 + 角度監(jiān)測角度控制

24、+ 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第60頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二曲線扭矩 / 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)采集開始轉動的扭矩平均值計算在設定的角度范圍內目標角度a61第61頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二特性: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，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二舉例 : 曲柄軸轉動曲柄軸轉動起始點摩擦力扭矩63第63頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二起始點64第64頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二第一 上 峰值第二 下 峰值65第65頁，共77頁，2022年，5月20日，22點38分，星期二66第66頁，共77頁，2022年，5月20日，2