扭矩的普及知識培訓(xùn)

扭矩的普及知識2015年3月2號V1111一、螺紋副連接件的狀態(tài)二、ISO5393對螺紋副連接件狀態(tài)的規(guī)定三、動態(tài)、靜態(tài)扭矩的基本概念四、動態(tài)、靜態(tài)扭矩的關(guān)系五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍目錄六、現(xiàn)階段裝配扭矩控制優(yōu)選方法2015年3月2號V12一、螺紋副連接件的狀態(tài)螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)

汽車裝配過程裝配中，螺紋副連接件裝配扭矩直接影響整車質(zhì)量和可靠性。而連接件的狀態(tài)對扭矩精度的獲得又有重要影響。根據(jù)影響程度，可區(qū)分為以下3種：軟連接---指連接件本身比較軟或者連接件中間存在橡膠件等彈性元件，存在扭矩衰減（容易擰不足）。硬連接---指連接件硬度比較大，是剛性的且結(jié)合面光滑貼合好的連接。連接間一般無扭矩衰減，但可能有扭矩反沖（容易擰過）。中性連接—指介于軟聯(lián)接和硬聯(lián)接之間的連接，一般無扭矩衰減和反沖。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版3二、ISO5393對螺紋副聯(lián)接件狀態(tài)的規(guī)定螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)

ISO5393“螺紋緊固件用旋轉(zhuǎn)式氣動裝配工具性能試驗方法”（國標對應(yīng)版本為GB/T26547-2011)提及：軟連接---擰緊扭轉(zhuǎn)角度大于2圈才能達到目標扭矩值的連接。硬連接---擰緊扭轉(zhuǎn)小于30度即可達到目標扭矩值的連接。中性連接（過渡連接）—指介于軟聯(lián)接和硬聯(lián)接之間的連接。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版4三、動態(tài)、靜態(tài)扭矩的基本概念螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)由于螺紋連接件有軟連接、中間連接和硬連接的區(qū)別，有擰不足和擰過度兩種不正常狀態(tài)，故仍按緊固過程的扭矩控制來對擰緊結(jié)果進行控制就不夠準確。要精確控制，需了解以下概念：動態(tài)扭矩---指在擰緊的同時實時在線測量的扭矩，排除了人為的因數(shù)/失誤，可更好地反應(yīng)與夾緊力之間的關(guān)系。北美車企（如GM）只提倡動態(tài)扭矩。靜態(tài)扭矩---指對已施加扭矩的聯(lián)接件在擰緊方向上繼續(xù)施加360度以內(nèi)的力矩（旋轉(zhuǎn)不能超過360度），直至緊固件剛好開始轉(zhuǎn)動為止時測得的摩擦扭矩?！办o態(tài)”就是指測量傳感器的彈性體不參與相對運動。歐洲車企一般動態(tài)扭矩和靜態(tài)扭矩均提倡使用。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版2015年3月2號V15動態(tài)扭矩工藝控制扭矩靜態(tài)扭矩來源于設(shè)計圖紙，但需在實踐中驗證，可能不同于設(shè)計主要控制手段，用擰緊機+擰緊策略控制一種檢測監(jiān)控手段，用數(shù)顯扳手+測量方法控制擰緊過程四、靜態(tài)、動態(tài)扭矩的關(guān)系版權(quán)所有不得盜版6四、靜態(tài)、動態(tài)扭矩的關(guān)系螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)

靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩的區(qū)別：靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩關(guān)系取決于：擰緊工具，擰緊策略，連接狀態(tài)，操作人員，靜態(tài)扭矩測量工具等。靜態(tài)扭矩值得分布特性與裝配工序的擰緊扭矩特性相比有很大差別。不能、也不必要把測得的扭矩值與圖紙或工藝上的額定值或控制值相聯(lián)系。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版7四、靜態(tài)、動態(tài)扭矩的關(guān)系（分布特性比較）螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)硬連接上的扭矩特性比較：2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版8四、靜態(tài)、動態(tài)扭矩的關(guān)系（分布特性比較）螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)硬連接上由于較高的靜態(tài)摩擦里，靜態(tài)扭矩可能比動態(tài)扭矩要高。下圖中倒V的拐點即是扭力扳手測得的硬連接上的靜態(tài)扭矩。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版9四、靜態(tài)、動態(tài)扭矩的關(guān)系（分布特性比較）螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)軟連接上的扭矩特性比較：軟連接上的扭矩較動態(tài)扭矩要偏小，原因是衰減，VDI2230里即有系統(tǒng)計算衰減扭矩的方法。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版10四、靜態(tài)、動態(tài)扭矩的關(guān)系影響靜態(tài)扭矩和動態(tài)扭矩關(guān)系的因素2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版11五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)靜態(tài)扭矩的測量方法：方法1---工序間測量，需在裝配完成后30分鐘內(nèi)完成測量。方法2---負載后測量。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版12五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)

靜態(tài)扭矩的測取前提：如有使用電動擰緊機擰緊，則電動擰緊機的機器能力指數(shù)Cm，Cmk必須達到1.67或更高，即務(wù)必經(jīng)過設(shè)備能力驗證，要求過程能力指數(shù)Cpk大于等于1.33。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版13五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)測量靜態(tài)扭矩的操作方法：方法1咔噠扳手法方法2返松法方法3標記法方法4擰緊法（T）方法5moveon法（用小角度（2-4度）反推所需扭矩）方法6瞬時松動法（breakaway）（atlas專利）

2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版14五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)如何評價靜態(tài)扭矩：

1、經(jīng)驗公式估算法：經(jīng)驗公式1多數(shù)人認為：對于一個金屬螺紋連接，沒有墊片和涂層，夾緊長度超過螺紋直徑的3-5倍，大約有10%-15%的扭矩衰減。經(jīng)驗公式2

擰緊法測試，普通粗牙螺紋，無潤滑，扭矩較大時，

硬連接：M（復(fù)檢）=1.15xM

中性連接：M（復(fù)檢）=1.1xM

軟連接：M（復(fù)檢）=1.05xM

2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版15五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)如何評價靜態(tài)扭矩：

2、SPC法：通過采集至少100個（一般125個）實際扭矩測量值，然后借助于統(tǒng)計分析的方法。求出標準偏差S。再根據(jù)不同用戶的情況，以±2S和±3S作為控制范圍的上下極限。用作檢驗、評價螺栓連接效果。后續(xù)監(jiān)控扭矩值必須落在設(shè)定的界限范圍之內(nèi)。

控制極限=AVG±2S/3S。

2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版16五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)

靜態(tài)扭矩的適用范圍：2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版17五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)

靜態(tài)扭矩衰減過大的解決方案：現(xiàn)階段裝配扭矩控制選用合適的動態(tài)扭矩工具和合適策略：EP風扳機、氣動斷氣風扳機、電動擰緊-S/ST/STR擰緊策略（即分段擰緊/擰緊-返松-再擰緊策略）、電動擰緊-QST擰緊策略（即擰緊保持策略，用于減小彈性衰減）、電動擰緊-其他復(fù)雜擰緊策略。工具、策略優(yōu)先級增大方向2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版18五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版19五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版分別認帽，同步快速擰緊零速度扭矩保持快速擰緊20五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版21五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)改變工藝擰緊措施：

使用轉(zhuǎn)角法控制擰緊，即擰緊規(guī)范=門檻力矩+擰緊角度。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版22五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)改變設(shè)計:

改變材料…2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版23五、靜態(tài)扭矩的測取前提、方法和適用范圍螺紋副螺紋副聯(lián)接件的狀態(tài)

靜態(tài)扭矩衰減過大的解決方案（例）：工位：輪胎螺母擰緊，副駕座擰緊，U型螺栓擰緊…衰減過大原因：特殊涂層，軟連接，U型螺栓蓋板弧高…解決方法:PMdynatork策略（即預(yù)置零速保持扭矩策略），預(yù)加大扭矩策略（上限增大10-15%），返松后再次擰緊策略，直接再次擰緊策略…2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版2013年3月20號V224動態(tài)扭矩工藝控制扭矩靜態(tài)扭矩來源于設(shè)計圖紙，但需在實踐中驗證，可能不同于設(shè)計主要控制手段，用擰緊機+擰緊策略控制一種檢測監(jiān)控手段，用數(shù)顯扳手+測量方法控制測扭工作的任務(wù)和目標設(shè)置初始扭矩開始監(jiān)測用SPC方法取得自己的靜態(tài)扭矩監(jiān)控點獲得動、靜態(tài)扭矩對照表，用作控制范圍制定靜態(tài)扭矩檢測規(guī)范目的：提高擰緊工藝可靠性穩(wěn)定性基礎(chǔ)：通過高度自動化的裝配工藝過程，批量生產(chǎn)性能滿足要求的產(chǎn)品。六、現(xiàn)階段裝配扭矩控制優(yōu)選方法的狀態(tài)版權(quán)所有不得盜版25六、現(xiàn)階段裝配扭矩控制優(yōu)選方法的狀態(tài)1、使用電動擰緊機的初始扭矩值設(shè)定：1）根據(jù)連接狀態(tài)、擰緊機擰緊精度計算初始扭矩設(shè)定值

例：某連接螺栓M12X1.25，扭矩范圍：94-102Nm（設(shè)計扭矩中間值98Nm），計算：102NmX1.06（擰緊機精度±3%）=110Nm，以此扭矩值設(shè)置擰緊機。2）實測扭矩：

用數(shù)顯扳手測量（精度±3%）10-15次，取平均值與設(shè)計扭矩中間值98比較，如偏小10Nm，則提高初始扭矩設(shè)定值至120Nm，重復(fù)1,2步繪制控制圖。直至實測值與設(shè)計扭矩相近，此時，記錄初始設(shè)置扭矩的調(diào)整值（這里是120Nm）。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版26六、現(xiàn)階段裝配扭矩控制優(yōu)選方法的狀態(tài)3）計算動態(tài)扭矩范圍用電動擰緊機自測值繪制X-R圖，用3S計算上下限，分別將初始設(shè)定值的調(diào)整值與上下限設(shè)置為電動擰緊機的中心扭矩和上下限。進一步計算得到設(shè)備的Cpk值。（此步得到的擰緊機目標值與上下限與目前實際操作不同）。4）得到動態(tài)、靜態(tài)扭矩對照表。

用數(shù)顯扳手連續(xù)測取125點擰緊后的靜態(tài)扭矩值，結(jié)合SPC方法繪制X-R圖，用3S計算上下限，得到靜態(tài)扭矩的范圍，匯總第4步得到的動態(tài)扭矩范圍，可得到動態(tài)扭矩（點）與靜態(tài)扭矩（范圍）的對應(yīng)關(guān)系。

2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版27六、現(xiàn)階段裝配扭矩控制優(yōu)選方法的狀態(tài)2、使用油壓脈沖定扭風扳機（不含離合器式）的擰緊初始扭矩值設(shè)定：1）根據(jù)連接狀態(tài)、擰緊機擰緊精度計算初始扭矩設(shè)定值

例：某連接螺栓M12X1.25，扭矩范圍：94-102Nm（設(shè)計扭矩中間值98Nm），計算：102NmX1.3（擰緊機精度±15%）=135Nm，以此扭矩值設(shè)置定扭風扳機。2）用實測扭矩校準扭矩初始設(shè)定值。

用定扭風扳機擰緊（此時不接扭矩測試儀），用數(shù)顯扳手測量（精度±3%）測扭，中間串接扭矩測試儀，同時記錄兩種扭矩值，用數(shù)顯扳手測取平均值與設(shè)計扭矩中間值98比較，如偏小10Nm，則提高初始扭矩設(shè)定值至145Nm，記錄初始設(shè)定值的修正值。2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版28六、現(xiàn)階段裝配扭矩控制優(yōu)選方法的狀態(tài)3）計算動態(tài)扭矩范圍同時測取125點動、靜態(tài)扭矩值，用扭矩測試儀測得值計算動態(tài)扭矩繪制X-R圖，和動態(tài)上下限。4）得到動態(tài)、靜態(tài)扭矩對照表。

用數(shù)顯扳手顯示值為靜態(tài)扭矩值，用SPC3S方法計算上下限。匯總第3、4步數(shù)據(jù)，可得到動態(tài)扭矩（點）與靜態(tài)扭矩（范圍）的對應(yīng)關(guān)系。

2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版29六、現(xiàn)階段裝配扭矩控制優(yōu)選方法的狀態(tài)1、初始設(shè)置1個較小的扭矩2、檢查殘余扭矩3、殘余扭矩如果太低4、緩慢增加扭矩5、用固定式靜態(tài)測扭儀測取工具扭矩2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版30謝謝2015年3月2號V1版權(quán)所有不得盜版31附錄：靜態(tài)扭矩的測取方法簡介咔噠扳手法：返回2015年3月2號V1項目啟動—周志輝，版權(quán)所有不得盜版32附錄：靜態(tài)扭矩的測取方法簡介標記法：返回2015年3月2號V1項目啟動—周志輝，版權(quán)所有不