基本擰緊技術(shù)阿特拉斯力矩加轉(zhuǎn)角技術(shù)分析及工具介紹演示文稿

基本擰緊技術(shù)阿特拉斯力矩加轉(zhuǎn)角技術(shù)分析及工具介紹演示文稿1當前第1頁\共有57頁\編于星期二\20點基本擰緊技術(shù)介紹裝配過程中的基本問題，為正確和使用選擇工具提供指導Touseequipmentthatmatchesspecificneedsofthecustomeristhekeytosuccess

對客戶來講，成功的關(guān)鍵是所使用的工具／設備能夠匹配其特定需要．

2當前第2頁\共有57頁\編于星期二\20點為什么使用螺栓連接裝配簡單拆卸方便效率高成本低3當前第3頁\共有57頁\編于星期二\20點質(zhì)量等級安全等級客戶定義等級裝配工作按精度等級分為三類4當前第4頁\共有57頁\編于星期二\20點螺栓連接的受力剪切拉伸5當前第5頁\共有57頁\編于星期二\20點為了擰緊螺栓,必須施加力以便擰緊螺母/螺絲6當前第6頁\共有57頁\編于星期二\20點測量擰緊效果我們能夠測量的是扭矩T我們想要得到的是夾緊力FTFFFF7當前第7頁\共有57頁\編于星期二\20點JointDiagrams螺拴與連接件的關(guān)系拉伸彈簧＋壓緊彈簧螺栓連接8當前第8頁\共有57頁\編于星期二\20點JointDiagrams力伸長量壓縮量螺栓拉伸連接件壓縮壓力拉力螺拴和連接的變形9當前第9頁\共有57頁\編于星期二\20點JointDiagrams螺栓連接的變形關(guān)系力變形預緊力螺栓伸長δ1

連接件壓縮δ2

10當前第10頁\共有57頁\編于星期二\20點JointDiagrams軸向工作載荷的影響力δ1δ2變形螺栓受力增加部分夾緊力減少部分σδ1

工作載荷11當前第11頁\共有57頁\編于星期二\20點通過螺紋產(chǎn)生夾緊力把連接件夾緊旋轉(zhuǎn)螺母或螺絲使螺絲受力伸長螺絲伸長產(chǎn)生的夾緊力把連接件夾緊我們需要的是連接件中的夾緊力12當前第12頁\共有57頁\編于星期二\20點力(F),力臂(L)=扭矩(M)螺絲旋轉(zhuǎn)的越多，得到的扭矩越大但是,90%的扭矩被摩擦力消耗只有10%的扭矩轉(zhuǎn)化為夾緊力夾緊力,10%螺紋副中的摩擦了,40%螺栓頭下表面的摩擦力,50%施加的扭矩并不象夾緊力那么簡單13當前第13頁\共有57頁\編于星期二\20點50-40-10規(guī)則扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夾緊力10%螺紋副中40%螺栓頭下摩擦力50%14當前第14頁\共有57頁\編于星期二\20點螺拴的螺紋不規(guī)則，導致摩擦力很高。本不應涂油的螺拴，被無意蘸了油工件表面處理改變，摩擦系數(shù)升高夾緊力,10%螺紋副中的摩擦了,40%螺栓頭下表面的摩擦力,50%假設如下情況，同樣扭矩提供的夾緊力是增加是下降？15當前第15頁\共有57頁\編于星期二\20點再假如完全沒有摩擦力會怎樣？會不會有扭矩產(chǎn)生？扭矩能保持嗎？扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夾緊力10%螺紋副中40%螺栓頭下摩擦力50%16當前第16頁\共有57頁\編于星期二\20點夾緊力與摩擦力的關(guān)系通常的情況螺栓頭下摩擦力

50%螺紋副中摩擦力

40%

10%在螺栓頭下加潤滑油螺栓頭下摩擦力

45%螺紋副中摩擦力

40%夾緊力

15%螺紋副中有雜質(zhì)或螺紋受損螺栓頭下摩擦力

50%螺紋副中摩擦力

45%

5%17當前第17頁\共有57頁\編于星期二\20點一定要確保施加的扭矩達到最小需要扭矩夾緊力一定要高于外部載荷安全余量載荷的影響因素:振動摩擦力的變化連接件尺寸變化擰緊精度18當前第18頁\共有57頁\編于星期二\20點施加的扭矩不要超過使用極限Angleofrotation旋轉(zhuǎn)的角度Torque扭矩施加的扭矩過大會使螺栓過度伸長安全余量取決于:擰緊精度材料等級19當前第19頁\共有57頁\編于星期二\20點螺栓標識系統(tǒng)生產(chǎn)商第一個數(shù)=1/100的最小抗拉強度(N/mm2) 100×8=800N/mm2

第二個數(shù)=屈服強度與最小抗拉強度之間的關(guān)系

0.8=80%兩數(shù)相乘得出屈服應力

800*0.8=640N/mm2

公制螺紋.20當前第20頁\共有57頁\編于星期二\20點彈性松弛會影響夾緊力材料彈性松弛會使夾緊力衰減!Time21當前第21頁\共有57頁\編于星期二\20點Jointcharacteristicscanalsodefinethetooltyperequired(ISO5393)連接的特性也決定著所需工具的類型．旋轉(zhuǎn)角度目標扭矩A.

硬連接：到達貼合點后，旋轉(zhuǎn)30以內(nèi)達到目標扭矩B.軟連接：到達貼合點后，旋轉(zhuǎn)2圈以上達到目標扭矩扭矩的過扭程度受連接件硬度以及工具轉(zhuǎn)速影響。軟連接、硬連接22當前第22頁\共有57頁\編于星期二\20點軟、硬連接目標均值偏差扭矩角度過扭貼合點硬連接軟連接23當前第23頁\共有57頁\編于星期二\20點如何在一個連接件上測量扭矩動態(tài)扭矩:在擰緊螺栓的同時用在線式扭矩傳感器測量

靜態(tài)扭矩:安裝后用扭矩扳手測量24當前第24頁\共有57頁\編于星期二\20點靜態(tài)扭矩動力工具輸出扭矩

92949192949292X=92,43=1,13扭力扳手靜態(tài)扭矩

103106103100100103100X=102,14=2,27T(Nm)時間20406080100110120(A)工具輸出(動態(tài)扭矩)(B)扭力扳手(靜態(tài)扭矩)原因:靜態(tài)摩擦力25當前第25頁\共有57頁\編于星期二\20點 裝配 手測

(動態(tài)) (靜態(tài)) 102.6 112 102.6 110 101.4 111 101.2 110 102.4 113 100.9 109 102.1 110 102.4 111 101.0 113 101.8 112

101.84 111.1 0.67 1.4 2.01 4.1均值 標準偏差

(Sigma) 3Sigma硬連接26當前第26頁\共有57頁\編于星期二\20點均值 標準偏差

(Sigma)3Sigma 裝配 手測

(動態(tài)) (靜態(tài)) 100.2 88 100.5 84 100.7 92 100.3 86 100.4 90 100.8 88 100.5 86 100.2 85 100.2 84 100.4 84

100.42 86.7 0.21 2.8 0.63 8.3軟連接27當前第27頁\共有57頁\編于星期二\20點衰減60-70%的衰減發(fā)生在30毫秒以內(nèi)時間牛米衰減斷氣28當前第28頁\共有57頁\編于星期二\20點AluminiumJointSteelBolt29當前第29頁\共有57頁\編于星期二\20點TorqueControl/AngleMonitor

扭矩控制／角度監(jiān)控AngleControl/TorqueMonitor

角度控制／扭矩監(jiān)控TorqueandAngleControl

扭矩和角度控制FastenerYieldControl

屈服點控制………其它高級擰緊控制方法30當前第30頁\共有57頁\編于星期二\20點AngleAClampForceFdFdAJointModelingTheclampforcewill,aftertherundownsection,growasalinearfunctionofangle.夾緊力在貼合后隨著角度線性增長Thiscanbedescribedas可描述為:ClampForceF=k*A,wherekistheforcerate(力率、力比)

definedasdF/dAAistheangleofturnofthebolt.Theforceratewill,foragivendesignvary,mainlyasafunctionofgeometrictolerances公差.31當前第31頁\共有57頁\編于星期二\20點ClampForceAngleTorqueJointModelingAngle32當前第32頁\共有57頁\編于星期二\20點TheTorque-TensionRelationshipTheclampforceFwilltranslatetotorquethroughfrictionμ,pitchPandthreadangle?bytheformula:33當前第33頁\共有57頁\編于星期二\20點JointModel-PlasticRangeClampForceTorqueAngleAngle34當前第34頁\共有57頁\編于星期二\20點JointModel-PlasticRangeTheclampforceintheelasticrangeismainlydependantoftheyieldpointofthematerialandonlytoalesserdegreeoftherotationofangleandthefrictioncoefficient.Theforceratewilldeclineintheplasticrangewithamarkedbendforhighgradematerial,lessmarkedforlowgradematerialsandeventuallytheboltwillbreak.Themarginforyieldonsetuntilfailureishighlydependantonclamplength,butisnormallyseveralhundreddegrees.ClampForceAngleFailure35當前第35頁\共有57頁\編于星期二\20點

TorqueControl扭矩控制36當前第36頁\共有57頁\編于星期二\20點

TorqueControlTorquecontrolutilizesthewellknownrelationshipbetweentorqueandtension.Minimumclampforcewilloccuratmaximumfrictionandminimumforcerateandviceversa.37當前第37頁\共有57頁\編于星期二\20點

TorqueControl扭矩控制Advantages優(yōu)勢:容易實現(xiàn)不同精度等級的控制+/-25%的沖擊型工具到+/-1%的握緊軸巨量的產(chǎn)品和過程設計的標準數(shù)據(jù)-歷史悠久過程的設備的有效性審訂容易廣為人知38當前第38頁\共有57頁\編于星期二\20點TorqueControl扭矩控制劣勢:夾緊力的精度很差,可能差到+/-60%,受摩擦系數(shù)影響大沒有根本辦法防止螺拴斷裂以上兩個原因?qū)е侣菟┠芰寐实?60%39當前第39頁\共有57頁\編于星期二\20點彈性區(qū)域角度控制TighteningSpecification=ThresholdTorque+TighteningAngle40當前第40頁\共有57頁\編于星期二\20點彈性區(qū)域角度控制Anglecontrolintheelasticrangeavoidsthelarge

frictionvariationandutilizestheusuallysmallerforceratevariationbycontrollingtheangleratherthanthetorque-implementedbyturningaspecificanglefromatorquelevel,thethresholdtorque.(Thethresholdtorqueissometimesreferredtoasasnugtorque.)JointbeingpulledtogetherAngleTorque41當前第41頁\共有57頁\編于星期二\20點優(yōu)勢相對容易實現(xiàn)過程和產(chǎn)品相對容易檢查有效性現(xiàn)場維修的成本和精度可以接受螺拴利用率得到提高彈性區(qū)域角度控制42當前第42頁\共有57頁\編于星期二\20點彈性區(qū)域角度控制劣勢標準的擰緊規(guī)范不能直接使用了-必須做一些連接分析/實驗室試驗無法使用扭力扳手校驗

工具同時需要扭矩和角度測量能力43當前第43頁\共有57頁\編于星期二\20點塑性區(qū)域角度控制ClampForceTorqueAngleAngleTresholdtorqueTighteningangleClampforcevariation44當前第44頁\共有57頁\編于星期二\20點優(yōu)勢摩擦力影響降到最低最大程度上利用螺拴能力塑性區(qū)域角度控制劣勢設置和校驗產(chǎn)品參數(shù)的費用高昂螺拴無法重復使用45當前第45頁\共有57頁\編于星期二\20點TorquedT/dAmaximumX%ofdT/dAmaximumdT/dAAngleAngle梯度(扭矩變化率)控制、屈服點控制46當前第46頁\共有57頁\編于星期二\20點梯度(扭矩變化率)控制、屈服點控制Advantages優(yōu)勢Themethodutilizesthefullyieldstrengthofthebolt,whiletakingitpastyieldaminimumamount.螺拴進入塑性階段一個小角度,最大程序利用螺拴Theboltscannormallybereusedseveraltimes螺拴可以重復利用幾次Withgradientcontrolmethods,thetighteningprocessisadaptedtotheindividualjoint.夾緊力精度很高,擰緊效果不受彈性系數(shù)K影響.當需要用許多螺拴堅固的情況下,如氣缸蓋,在設計上有時需要對不同位置使用不同螺拴,彈性系數(shù)不同.但這只影響屈服點的角度,夾緊力總是在屈服點附近.Drawbacks劣勢需要連接分析和實驗室工作過程的檢驗困難擰緊/修復螺拴可能是個問題Equipmentbecomesexpensive設備昂貴47當前第47頁\共有57頁\編于星期二\20點ToolControlMethods-UltrasonicsUltrasonicstighteningtechniquesarebasedthepropagationofanacousticwavedownthebolt,andnormally,reflectedbacktothebolthead.Astheboltexperiencesclampforce,itwillbeelongatedandthetraveltimewillincrease.Traveltimewillalsoincreasedependingonthestresslevelinthematerial.Ultrasonicsoffersthemostexactmethodsofclampforcemeasurementandhencecontrol,butisrequiresspecialconditions(acousticcoupling聲耦合,boltlengthtodiameterratios螺拴長度直徑比,speciallytreatedboltheadsandboltends螺拴頭尾的特殊處理)thatoftenmakesitdifficulttoarrangeexceptunderspecialproductionconditionsorforlaboratoryuse.48當前第48頁\共有57頁\編于星期二\20點工具的認證我怎么知道是否買到了一把好工具??49當前第49頁\共有57頁\編于星期二\20點ISO標準ISO9001并不能提高產(chǎn)品的質(zhì)量QS9000則能提高產(chǎn)品的質(zhì)量ISO5393是當今動力工具的唯一國際標準測試:精度，耐用度，和重復性福特認證：首個動力工具認證系統(tǒng)50當前第50頁\共有57頁\編于星期二\20點福特/ISO5393

動力工具認證51當前第51頁\共有57頁\編于星期二\20點1970年福特開始對動力工具進行能力測試，目的是：明確生產(chǎn)中對所需扭矩的控制能力明確對工具測試的統(tǒng)一標準明確對工具綜合性能的評判標準進行測試并對工具分級根據(jù)測試結(jié)果來對特定工位選擇合適的工具動力工具的測試是由福特開始的，之后轉(zhuǎn)由LTU(勞倫斯理工大學)在福特監(jiān)理下進行認證背景52當前第52頁\共有57頁\編于星期二\20點測試程序 對于每把不同的工具(即使是不同的齒輪結(jié)構(gòu))，都需按照如下的程序進行測試:抽出4把工具進行能力測試(每把工具進行25次硬連接和25軟連接擰緊)將其中的2把工具的數(shù)據(jù)按照福特標準進行精度測試對剩下的2把工具進行耐受度測試對抽出的2把工具按照福特/LTU標準進行