扭矩知識基礎-簡課件

扭矩知識1一分隊何源扭矩知識1一分隊何源

目錄

第一章擰緊基本術語與原理第二章螺栓的連接方式第三章螺栓連接擰緊過程簡單介紹第四章擰緊工具的簡介及選配第五章擰緊的順序第六章擰緊工作中常見問題

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第一章擰緊基本術語與原理第一章擰緊基本術語與原理擰緊實際上就是要使兩被連接體間具備足夠的壓緊力，反映到被擰緊的螺栓上就是它的軸向預緊力（即軸向拉應力）。扭矩施加于軸圓周上使軸轉動并產生扭曲形變等的扭轉力偶或力矩。動態(tài)扭矩是自動擰緊工具在擰緊過程最終或扭轉過程所得到的扭矩值，也就是在安裝時用在線式扭矩傳感器測量的值。靜態(tài)扭矩用手動擰緊工具對已擰緊的螺栓加一個順螺栓擰緊方向逐漸增大的扭矩，直至螺栓再一次產生擰緊運動的瞬間，記錄下的剛產生運動時的扭矩值，該扭矩值即為靜態(tài)扭矩。。標定用扭矩標定儀（扭矩傳感器和角度編碼器）串接于電動擰緊槍之中，跟蹤電動擰緊槍在螺紋連接件上進行擰緊的過程，從而確認其擰緊扭矩和擰緊角度在其規(guī)定范圍內的一種方法。3第一章擰緊基本術語與原理擰緊實際上就是要使兩被連接體間具2023年8月3日6/11擰緊原理預緊力螺栓拉伸螺栓插入被連接件，利用螺母或內螺紋擰緊使螺栓拉伸變形，這種彈性變形產生了軸向的拉力，將被夾零件擠壓在了一起，稱為預緊力。理論上，只要產生了足夠的夾緊力，完全可以保證被夾零件在震動、高低溫等惡劣環(huán)境下安全工作，而不必使用涂膠等輔助方法。扭矩■擰緊原理第一章擰緊基本術語與原理2023年7月31日6/11擰緊原理預緊力螺栓拉伸張力張力螺栓連接件中的力夾緊力剪切力剪切力抗張力抗張力第一章擰緊基本術語與原理張力張力螺栓連接件中的力夾緊力剪切力剪切力抗張力抗張力第一章152008-07-16The

50-40-10

規(guī)則扭矩100%夾緊力10%螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%90%

的扭矩用于克服摩擦力施加的扭矩并不象夾緊力那么簡單?

90%

的扭矩被摩擦力消耗?

只有10%的扭矩轉化為夾緊力扭矩(M)

=力(F)*力臂(L)第一章擰緊基本術語與原理152008-07-16The50-40-10規(guī)則扭矩110%螺栓頭下摩擦力45%5%162008-07-16

夾緊力與摩擦力的關系與影響螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%螺栓頭下摩擦力50%

螺紋副中摩擦力40%夾緊力15%在螺栓頭下加潤滑油螺紋副中有雜質

螺紋副中摩擦力45%摩擦力潤滑后的螺栓壞的螺紋普通緊固軸力通常的情況第一章擰緊基本術語與原理10%螺栓頭下摩擦力5%162008-07-16 夾緊力與摩影響夾緊力的因素錯誤的擰緊系統不可靠的裝配技術沉降力溫度摩擦–擰緊精度，夾緊力過低或過高–表面粗糙與潤滑狀態(tài)–螺絲質量差–材料不合適–工具不準確或不相配–螺絲質量差–錯誤的工件–設計缺陷–材料配對不合適–擰緊方法錯誤–膨脹系數不同–螺栓接合尺寸錯誤第一章擰緊基本術語與原理影響夾緊力的因素錯誤的擰緊系統不可靠的裝配技術沉降力溫度摩擦192008-07-16螺栓標識系統應力應變塑性范圍極限抗拉強度螺栓失效破壞點彈性范圍屈服強度應力

N/mm2拉伸度屈服失效彈性區(qū)抗拉強度75%屈服強度極限抗拉強度極限1）8.8第一個數：表示公稱抗拉強度的1/100（即最大抗張應力N/mm2)100×8=800N/mm2第二個數：表示公稱屈服強度與公稱抗拉強度比值的關系（即屈強比）

0.8=80%兩數相乘得出其屈服強度：

800*0.8=640N/mm22）BUFO：表示生產商3）M：表示公制螺紋第一章擰緊基本術語與原理192008-07-16螺栓標識系統應力應變塑性范圍極限抗拉10扭矩角度貼合點扭矩角度貼合點硬連接<30度

軟連接>720度<30度>720度第二章螺栓連接的方式10扭矩角度貼合點扭矩角度貼合點硬連接軟連接<30度>彈性松弛會影響夾緊力材料彈性松弛會使夾緊力衰減!Time第二章螺栓連接的方式彈性松弛會影響夾緊力材料彈性松弛會使夾緊力衰減!Time第二222008-07-16牛米扭矩衰減工具斷開衰減時間扭矩衰減:擰緊工作完畢后發(fā)生在緊固件上的扭矩降低現象即為扭矩衰減,衰減后的扭矩低于目標值但較為穩(wěn)定,一般在擰緊操作完成后的30ms內會完成60%以上的扭矩衰減。對于任何連接，隨著時間的推移，都會有一定程度的扭矩衰減，一般發(fā)生在以下兩種情況中：1、粗糙的表面配合時造成的衰減；2、軟連接中的扭矩衰減。第二章螺栓連接的方式222008-07-16牛米扭矩衰減工具斷開衰減時間扭矩衰減

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硬連接數據分析靜態(tài)扭矩高于動態(tài)扭矩 裝配 手測均值 硬連接數據分析靜態(tài)扭矩高于動態(tài)扭均值 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軟連接數據分析靜態(tài)扭矩低于動態(tài)扭矩均值 裝配 手測軟連接數據分析靜態(tài)扭矩低于動態(tài)扭矩小結：通過以上硬連接與軟連接的比較，同時結合現場情況，總結如下：

1、在完全相同的擰緊狀態(tài)下，硬連接與軟連接所得到的最終扭矩是不同的；（完全相同是指同樣的擰緊工具，以同樣的轉速，保持同樣的穩(wěn)定時間）；

2、同一種連接方式，在擰緊工具的轉速、保持時間不同的情況下，得到的最終擰緊力也是不同的；

3、因為靜態(tài)扭矩檢測需要考慮進人為的因素進去，同時因為靜態(tài)扭矩受摩擦力的影響非常大，而摩擦力的變化又是非常離散的，因此靜態(tài)檢測值會更離散一些；

4、同時，對于某些角度擰緊的連接，靜態(tài)檢測只能檢測其扭矩是否過低，而無法精確控制扭矩值。第二章螺栓連接的方式小結：通過以上硬連接與軟連接的比較，同時結合現場情況，總結如16擰緊角度值(o)扭矩(Nm)預擰緊開始夾緊夾緊形成最終擰緊第三章螺栓連接擰緊過程簡介最終扭矩和角度值必須落在這一區(qū)域擰緊過程的可接受范圍16擰緊角度值(o)扭矩(Nm)預擰緊開始夾緊夾緊形成最擰入準備擰緊角度[°]扭矩

[Nm]多階段擰緊擰入準備擰緊角度[°]扭矩

[Nm]多階段擰緊擰緊1拆卸準備擰緊2

扭矩

[Nm]角度[°]拆卸后再擰緊方法，為了減少應力影響擰緊1拆卸準備擰緊2扭矩

[Nm]角度[°]拆卸后再工具選型要考慮的因素技術細節(jié)力矩要求精度要求操作空間工作效率勞動強度生產管理第四章擰緊工具選配工具選型要考慮的因素技術細節(jié)第四章擰緊工具選配工具選型的流程工具選型主要包括以下過程：前期準備工具選配增補完善第四章擰緊工具選配工具選型的流程工具選型主要包括以下過程：前期準備工具選配增補工具的種類和用途擰緊工具主要分為手動和自動兩大類手動工具主要包括：棘輪扳手、開口扳手、快速棘輪扳手、螺絲刀、內六角扳手、定值力矩扳手、開口頂扭扳手、表盤/指針式力矩扳手等自動工具主要包括：氣動：氣動螺絲刀（槍式、直柄式、彎角式）、液壓脈沖扳手等電動：電動螺絲刀、電動彎角、電動擰緊機等第四章擰緊工具選配工具的種類和用途擰緊工具主要分為手動和自動兩大類第四章擰自動擰緊工具第四章擰緊工具選配自動擰緊工具第四章擰緊工具選配氣動螺絲刀（槍式、直柄式）類型：定扭式、打滑式常用力矩：定扭0.2-12.5Nm、打滑0.5-18Nm精度范圍：定扭±7%、打滑±15%優(yōu)點：噪音小、重量輕、反作用力小、運轉平穩(wěn)缺點：適用力矩范圍小使用場合：內飾件、20Nm以下常用氣動螺絲刀（槍式、直柄式）類型：定扭式、打滑式氣動螺絲刀（彎角式）類型：90°彎角式、鴨嘴扁頭式、開口棘輪式、內嵌套筒式以及專用固定驅動等常用力矩：9-60Nm精度范圍：±7%優(yōu)點：空間適應性強缺點：昂貴、反作用力大使用場合：有空間要求處、中小力矩有一定精度要求處第四章擰緊工具選配氣動螺絲刀（彎角式）類型：90°彎角式、鴨嘴扁頭式、開口棘轉角齒輪齒輪離合器氣動馬達斷氣閥消聲器壓桿主要部件功能氣動馬達：將壓縮空氣的動能變?yōu)樾D運動的機械能。離合器：到達力矩后自動斷氣、力矩調整和力矩設置齒輪組：降速增扭，將氣動馬達輸出的小扭矩的高速旋轉運動變?yōu)榇笈ぞ氐牡退傩D運動第四章擰緊工具選配轉角齒輪齒輪離合器氣動馬達斷氣閥消聲器壓桿主要部件功能第四章液壓脈沖扳手常用力矩：≥50Nm精度范圍：±15%優(yōu)點：力矩大、速度快、反作用力小缺點：精度低、液壓油要定期維護使用場合：底盤、大扭矩快速擰緊、預緊第四章擰緊工具選配液壓脈沖扳手常用力矩：≥50Nm第四章擰緊工具選配第四章擰緊工具選配第四章擰緊工具選配電動螺絲刀、電動彎角常用力矩：1.5-12Nm精度范圍：±3%優(yōu)點：精度高、運行平穩(wěn)、無管線制約缺點：反作用力大、維修困難使用場合：內飾件、小力矩、艙內作業(yè)第四章擰緊工具選配電動螺絲刀、電動彎角常用力矩：1.5-12Nm第四章擰緊工

集成電路板

控制開關

刀頭鎖緊機構

正反轉控制開關

離合器

電動機

行星齒輪第四章擰緊工具選配集成電路板控制開關刀頭鎖緊機構正反轉控制開關電動擰緊機主要結構：電動擰緊軸、電纜、電控柜。精度范圍：±1%以內優(yōu)點：精度高、可追溯、擰緊質量穩(wěn)定可靠、可實現多種擰緊方式、多扭矩共用。缺點：價格昂貴、維修困難應用范圍：主要用于要求較高的機械裝配擰緊過程。第四章擰緊工具選配電動擰緊機主要結構：電動擰緊軸、電纜、電控柜。第四章擰緊工常見的螺紋擰緊系統：交流電源電源變換電機驅動器伺服電機轉角傳感器減速器扭矩傳感器輸出軸工件顯示軸控單元主控單元運行指令擰緊結果半閉環(huán)的控制形式，容易受末端狀態(tài)的影響導致最終的結果出現偏差對擰緊系統的定期扭矩校核和系統標定，以實現系統偏差的補償，是十分必要的常見的螺紋擰緊系統：交流電源電源變換電機伺服電機轉角傳感器減優(yōu)點缺點應用扭矩扳手結構和使用簡單，價格較便宜；無需外部能源供給，無能耗；存儲攜帶方便精度控制較差；存在過力現象，受人為因素影響；需要進行零位標定小規(guī)模低節(jié)拍應用產品型號變化較少氣動擰緊工具操作效率較高；無需特定控制系統；具備一定的精度控制能力；無特定標定要求扭矩控制精度較低；需要定期保養(yǎng)；需要提供穩(wěn)定的氣源供給，能耗較高；使用噪音較高快速預緊和松開對產品制造質量要求不高、無追溯要求的場合產品型號變化頻繁電動擰緊工具扭距控制精度高，重復性好；擰緊結果不受人為因素影響；可編程控制，適應不同的擰緊過程要求；擰緊數據實時采集和存儲，易追溯分析；具備與外部通訊和數據傳輸能力；工具壽命長，生產效率高，使用安靜需要定期系統校準和標定；需要設定特定的控制程序和有效限值；需要提供電力供給和控制網絡；擰緊結果的分析需要專業(yè)人員；價格較昂貴大規(guī)模生產作業(yè)對產品制造質量要求較高且需要特定控制、分析和追溯的場合產品型號變化頻繁優(yōu)點缺點應用扭矩扳手結構和使用簡單，價格較便宜；精度控制較差附具的種類和用途附具，是工具向零件傳遞扭矩的接口，總裝工藝通過合理的選擇附具的類型、尺寸，實現設計要求，完成擰緊。常用附具主要包括：套筒、接桿、開口頭、起子套筒、刀頭（一字、十字、TORX）、轉接頭等第四章擰緊工具選配附具的種類和用途附具，是工具向零件傳套筒類第四章擰緊工具選配套筒類第四章擰緊工具選配接桿類第四章擰緊工具選配接桿類第四章擰緊工具選配刀頭類

第四章擰緊工具選配刀頭類第四章擰緊工具選配37螺紋聯接時緊固力和緊固順序相當重要，如緊固力與緊固順序配合不當，表面看起來螺紋其實都以緊固完成，實質上螺紋在經過震動、沖擊和交變運動后，很快就會松動。所以在成組螺釘、螺母緊固時，一定按正確的緊固順序逐次（一般兩三次）擰緊螺母。一般第一次緊固力為25%，第二次緊固力為50%，第三次緊固力為100%。下圖為各種聯接件的緊固順序：長條形零件：從中間開始向兩邊緊固，防止零件變形

第五章螺紋聯接擰緊工藝順序37螺紋聯接時緊固力和緊固順序相當重要，如緊固力與緊固順序配38（2）對稱零件：從對角開始緊固，如方形、圓形件第五章螺紋聯接擰緊工藝順序38（2）對稱零件：從對角開始緊固，如方形、圓形件第五章螺紋39（3）多孔零件的緊固：從中向四周對稱發(fā)散進行

第五章螺紋聯接擰緊工藝順序39（3）多孔零件的緊固：從中向四周對稱發(fā)散進行第五章螺紋40扭矩和角度

OK扭矩角度扭矩=OK角度=OK第六章擰緊工作中常見問題40扭矩和角度OK扭矩角度扭矩=OK第六章擰緊工作中41扭矩

OK,角度過低扭矩角度扭矩=OK角度=過低扭矩=OK角度=OK第六章擰緊工作中常見問題扭矩合格角度過低:這種情況存在的可能性有：重復擰緊螺栓、螺紋損壞、螺紋副中有雜質、漏裝膠墊圈或者墊片、相配合的零件材質變硬等；41扭矩OK,角度過低扭矩角度扭矩=OK扭矩=O42扭矩

OK,角度過高扭矩=OK角度=過高扭矩=OK角度=過低扭矩=OK角度=OK扭矩角度第六章擰緊工作中常見問題扭矩合格角度過高:這種情況存在的可能性有：螺牙滑牙、螺栓過度潤滑、多裝墊片、螺栓材料變化等。42扭矩OK,角度過高扭矩=OK扭矩=OK扭矩由于擰緊機是工作于自動擰緊的狀態(tài)，各方面的因素均混雜在一起，而在運行中出現的一些問題，有時不太好確認到底是不是擰緊機的問題。下面就把日常工作中所遇到的一些問題匯集在一起，大體上分分類，并逐條予以分析（以下的分析是以擰緊機工作正常、顯示準確，檢驗所用的扳手準確為前提）。1．人工檢測的扭矩值與機器顯示值不符這個問題出現的機率最多，可分為兩方面來討論：⑴人工檢測的扭矩值大于機器顯示值由于當前通常檢驗扭矩的方法，基本上均采用事后法中的緊固法，前面已經提到，由于各方面的因素，其誤差