1、拧紧扭矩知识拧紧扭矩知识_图文图文.ppt目目 录录第一章第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理拧紧 实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧的螺栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。扭矩 施加于轴圆周上使轴转动并产生扭曲形变等的扭转力偶或力矩。动态扭矩 是自动拧紧工具在拧紧过程最终或扭转过程所得到的扭矩值，也就是在安装时用在线式扭矩传感器测量的值。静态扭矩 用手动拧紧工具对已拧紧的螺栓加一个顺螺栓拧紧方向逐渐增大的扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动的瞬间，记录下的刚产生运动时的扭矩值，该扭矩值即为静态扭矩。标定 用扭矩标定仪（扭矩传感器和角度编码器）串接于电动拧紧枪之中
2、，跟踪电动拧紧枪在螺纹连接件上进行拧紧的过程，从而确认其拧紧扭矩和拧紧角度在其规定范围内的一种方法。3*6/11拧紧原理拧紧原理预紧力预紧力螺栓拉伸螺栓拉伸 螺栓插入被连接件，利用螺母或内螺纹拧紧使螺栓拉伸变形，这种弹性变形产生了轴向的拉力，将被夹零件挤压在了一起，称为预紧力。理论上，只要产生了足够的夹紧力，完全可以保证被夹零件在震动、高低温等恶劣环境下安全工作，而不必使用涂胶等辅助方法。扭矩扭矩拧紧原理第一章第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理张力张力张力张力夹紧力夹紧力剪切力剪切力剪切力剪切力抗张力抗张力抗张力抗张力第一章第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理152008-0
3、7-16The 50-40-10 规则规则扭矩扭矩100%夹紧力夹紧力10%螺栓头下摩擦力50%螺纹副中摩擦力40%90%的扭矩用于克服摩擦力施加的扭矩并不象夹紧力那么简单施加的扭矩并不象夹紧力那么简单 90%的扭矩被摩擦力消耗的扭矩被摩擦力消耗 只有只有10%的扭矩转化为夹紧力的扭矩转化为夹紧力扭矩扭矩(M)=力力(F)*力臂力臂(L)第一章第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理10%螺栓头下摩擦力螺栓头下摩擦力45%5%162008-07-16夹紧力与摩擦力的关系夹紧力与摩擦力的关系与影响与影响螺栓头下摩擦力螺栓头下摩擦力50%螺纹副中摩擦力螺纹副中摩擦力40%螺栓头下摩擦力螺栓头下
4、摩擦力50%螺纹副中摩擦力螺纹副中摩擦力40%夹紧力夹紧力15%在螺栓头下加润滑油在螺栓头下加润滑油螺纹副中有杂质螺纹副中有杂质螺纹副中摩擦力螺纹副中摩擦力45%摩擦力润滑后的螺栓坏的螺纹普通紧固轴力通常的情况通常的情况第一章第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理第一章第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理192008-07-16螺栓标识系统螺栓标识系统1 1）8.88.8 第一个数：表示公称抗拉强度的第一个数：表示公称抗拉强度的 1/100 1/100 （即最大抗张应力（即最大抗张应力 N/mm2)N/mm2)100 1008=800 N/mm28=800 N/mm2 第二个数：
5、表示公称屈服强度与公称抗拉第二个数：表示公称屈服强度与公称抗拉 强度比值的关系（即屈强比）强度比值的关系（即屈强比）0.8=80%0.8=80%两数相乘得出其屈服强度两数相乘得出其屈服强度 ：800800*0.8=640 N/mm2 0.8=640 N/mm2 2 2）BUFOBUFO：表示生产商：表示生产商3 3）M M：表示公制螺纹：表示公制螺纹第一章第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理10扭矩扭矩角度角度贴合点贴合点扭矩扭矩角度角度贴合点贴合点硬连接硬连接 30 720 720 度度 30 720 720 度度第二章第二章 螺栓连接的方式螺栓连接的方式弹性松弛会影响夹紧力弹性松弛
6、会影响夹紧力材料弹性松弛会使夹紧力衰减材料弹性松弛会使夹紧力衰减!Time第二章第二章 螺栓连接的方式螺栓连接的方式222008-07-16牛米牛米扭矩扭矩衰减衰减工具断开工具断开衰减时间时间扭矩衰减扭矩衰减:拧紧工作完毕后发生在紧固件上的扭矩降低现象即为扭矩衰减拧紧工作完毕后发生在紧固件上的扭矩降低现象即为扭矩衰减,衰减衰减后的扭矩低于目标值但较为稳定后的扭矩低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后的一般在拧紧操作完成后的30ms30ms内会完成内会完成60%60%以以上的扭矩衰减。上的扭矩衰减。对于任何连接，随着时间的推移，都会有一定程度的扭矩衰减，一般发生在以对于任何连接，随着时间的推
7、移，都会有一定程度的扭矩衰减，一般发生在以下两种情况中下两种情况中：1 1、粗糙的表面配合时造成的衰减；、粗糙的表面配合时造成的衰减；2 2、软连接中的扭矩衰减。、软连接中的扭矩衰减。第二章第二章 螺栓连接的方式螺栓连接的方式装配手测(动态)(静态)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 标准偏差(Sigma)3 Sigma硬连接硬连接数据分析数据分析静态扭矩高于动态扭
8、矩均值 标准偏差(Sigma)3 Sigma装配手测(动态)(静态)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 软连接软连接数据分析数据分析静态扭矩低于动态扭矩小结：通过以上硬连接与软连接的比较，同时结合现场情况，总结如下：小结：通过以上硬连接与软连接的比较，同时结合现场情况，总结如下：1、在完全相同的拧紧状态下，硬连接与软连接所得到的最终扭矩是不同、在完全相同的拧紧状态下，硬连接与软连接所得到的最终
9、扭矩是不同的；（完全相同是指同样的拧紧工具，以同样的转速，保持同样的稳定的；（完全相同是指同样的拧紧工具，以同样的转速，保持同样的稳定时间）；时间）；2、同一种连接方式，在拧紧工具的转速、保持时间不同的情况下，得到、同一种连接方式，在拧紧工具的转速、保持时间不同的情况下，得到的最终拧紧力也是不同的；的最终拧紧力也是不同的；3、因为静态扭矩检测需要考虑进人为的因素进去，同时因为静态扭矩受、因为静态扭矩检测需要考虑进人为的因素进去，同时因为静态扭矩受摩擦力的影响非常大，而摩擦力的变化又是非常离散的，因此静态检测摩擦力的影响非常大，而摩擦力的变化又是非常离散的，因此静态检测值会更离散一些；值会更离散
10、一些；4、同时，对于某些角度拧紧的连接，静态检测只能检测其扭矩是否过低，、同时，对于某些角度拧紧的连接，静态检测只能检测其扭矩是否过低，而无法精确控制扭矩值。而无法精确控制扭矩值。第二章第二章 螺栓连接的方式螺栓连接的方式16拧紧角度值拧紧角度值(o)扭矩扭矩(Nm)预拧紧预拧紧开始夹紧开始夹紧夹紧形成夹紧形成最终拧紧最终拧紧最终扭矩和角度值最终扭矩和角度值必须落在这一区域必须落在这一区域拧紧过程的可接受范围拧紧过程的可接受范围第四章第四章 扭矩的控制方法扭矩的控制方法19 根据拉伸根据拉伸-屈服极限的关系图，常用的扭矩控制方法屈服极限的关系图，常用的扭矩控制方法有五种有五种 （1）扭矩控制法
11、（T）（2）扭矩-转角控制法（TA）（3）屈服点控制法（TG）（4）质量保证法（QA）（5）扭矩斜率法4.1 4.1 扭矩控制法扭矩控制法 在采用扭矩控制的同时在采用扭矩控制的同时,用紧固转角用紧固转角作为指标对预紧力进行监控的控制方法。作为指标对预紧力进行监控的控制方法。.20%N.20%N扭矩扭矩（举例）（举例）设定转角控制的起始点设定转角控制的起始点 .从起始点计算转角，同时记录扭矩从起始点计算转角，同时记录扭矩扭矩扭矩角度角度扭矩扭矩 =OKOK角度角度 ：监控：监控T TmaxmaxT Tminmin20%20%minminmaxmax设定角度设定角度4.2 4.2 扭矩扭矩-转角控
12、制法转角控制法4.2 4.2 扭矩扭矩-转角控制法转角控制法4.2 4.2 扭矩扭矩-转角控制法转角控制法4.3 4.3 屈服点控制法屈服点控制法4.3 4.3 屈服点控制法屈服点控制法4.4 4.4 质量保证法质量保证法4.5 4.5 扭矩斜率法扭矩斜率法2728第五章第五章 扭矩检查方法扭矩检查方法 29第五章第五章 扭矩检查方法扭矩检查方法第五章第五章 扭矩检查方法扭矩检查方法 工具选型：在新产品前期分析阶段和生产准备阶段，通过前期策划和现场验证为新车型选配和增补装配工具的工作。工作时间：数模冻结之后车型量产之前第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配宏观因素 产能节拍 车型定位 生产线现
13、状 采购费用 到货周期 维护保养的便易性 其它.第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配技术细节 力矩要求 精度要求 操作空间 工作效率 劳动强度 生产管理第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配最理想的目标最理想的目标广义的工具费用，还包括效率，维护，寿命，产品质量效果，使用培训.甚至企业宣传第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配工具选型主要包括以下过程：前期准备工具选配增补完善第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配 整理、检查输入的技术资料 一致性、完整性、正确性 明确工具的选配原则 工具档次、类型、大致数量 编排进度计划 以线上小批量试产时间为起点，综合考虑项目进度，倒排工具选型工作的时间节
14、点。第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配1.模拟选配：数模分析阶段，在数模上为每一个螺纹连接固定点选配工具，确定新车型所有拧紧点可选用的工具的类型和数量。完成工具初选清单2.第一轮选配：在研发试制阶段，现场验证工具初选清单，根据初版工序和生产线现有工具情况确定工具共用和增补清单 提出第一轮工具增补/采购清单第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配3.第二轮选配：在车间试制阶段，根据试制反馈、新版工序和设计变更，调整和完善工具匹配清单 提出第二轮工具增补/采购清单4.第三轮选配：在车型生产线小批量期间，根据工艺调整和设计变更，增补少量的工具。提出第三轮工具增补/采购清单第六章第六章 拧紧工具选配
15、拧紧工具选配注意要点 在前两轮工具采购后要保证生产线具备小批量生产的条件（80工具到位）。第三轮选配后要保证生产线具备批量生产的条件（工具全部到位）。工具到货后要进行力矩标定并与辅具匹配。第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配拧紧工具主要分为手动和自动两大类 手动工具主要包括：棘轮扳手、开口扳手、快速棘轮扳手、螺丝刀、内六角扳手、定值力矩扳手、开口顶扭扳手、表盘/指针式力矩扳手等 自动工具主要包括：气动：气动螺丝刀（枪式、直柄式、弯角式）、液压脉冲扳手等 电动：电动螺丝刀、电动弯角、电动拧紧机等第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配 类型：类型：90 90
16、弯角式、鸭嘴扁头弯角式、鸭嘴扁头式、开口棘轮式、内嵌套筒式式、开口棘轮式、内嵌套筒式以及专用固定驱动等以及专用固定驱动等 常用力矩：常用力矩：9-60Nm9-60Nm 精度范围：精度范围：7%7%优点：空间适应性强优点：空间适应性强 缺点：昂贵、反作用力大缺点：昂贵、反作用力大 使用场合：有空间要求处、中使用场合：有空间要求处、中小力矩有一定精度要求处小力矩有一定精度要求处第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配转角齿轮转角齿轮齿轮齿轮离合器离合器气动马达气动马达断气阀断气阀消声器消声器压杆压杆第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配 常用力矩：50Nm 精度范围：15%优点：力矩大、速度快、反作
17、用力小 缺点：精度低、液压油要定期维护 使用场合：底盘、大扭矩快速拧紧、预紧第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配 集成电路板集成电路板 控制开关控制开关 刀头锁紧机构刀头锁紧机构 正反转控制开关正反转控制开关 离合器离合器 电动机电动机 行星齿轮行星齿轮第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配l结构和使用简单，价格较便宜；l无需外部能源供给，无能耗；l存储携带方便精度控制较差；存在过力现象，受人为因素影响；需要进行零位标定小规模低节拍应用产品型号变化较少l操作效率较高；l无需特定控
18、制系统；l具备一定的精度控制能力；l无特定标定要求扭矩控制精度较低；需要定期保养；需要提供稳定的气源供给，能耗较高；使用噪音较高快速预紧和松开对产品制造质量要求不高、无追溯要求的场合产品型号变化频繁l扭距控制精度高，重复性好；l拧紧结果不受人为因素影响；l可编程控制，适应不同的拧紧过程要求；l拧紧数据实时采集和存储，易追溯分析；l具备与外部通讯和数据传输能力；l工具寿命长，生产效率高，使用安静需要定期系统校准和标定；需要设定特定的控制程序和有效限值；需要提供电力供给和控制网络；拧紧结果的分析需要专业人员；价格较昂贵大规模生产作业对产品制造质量要求较高且需要特定控制、分析和追溯的场合产品型号变化
19、频繁 附具，是工具向零件传递扭矩的接口，总装工艺通过合理的选择附具的类型、尺寸，实现设计要求，完成拧紧。常用附具主要包括：套筒、接杆、开口头、起子套筒、刀头（一字、十字、TORX）、转接头等第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配 第六章第六章 拧紧工具选配拧紧工具选配56螺纹联接时紧固力和紧固顺序相当重要，如紧固力与紧固顺序配合不当，表面看起来螺纹其实都以紧固完螺纹联接时紧固力和紧固顺序相当重要，如紧固力与紧固顺序配合不当，表面看起来螺纹其实都以紧固完成，实质上螺纹在经过震动、冲击和交变运动后，很快就会松动。所以在成组
20、螺钉、螺母紧固时，一定按成，实质上螺纹在经过震动、冲击和交变运动后，很快就会松动。所以在成组螺钉、螺母紧固时，一定按正确的紧固顺序逐次（一般两三次）拧紧螺母。一般第一次紧固力为正确的紧固顺序逐次（一般两三次）拧紧螺母。一般第一次紧固力为25%，第二次紧固力为，第二次紧固力为50%，第三次，第三次紧固力为紧固力为100%。下图为各种联接件的紧固顺序：下图为各种联接件的紧固顺序：长条形零件：从中间开始向两边紧固，防止零件变形长条形零件：从中间开始向两边紧固，防止零件变形 第七章第七章螺纹联接拧紧工艺顺序螺纹联接拧紧工艺顺序57（2）对称零件：从对角开始紧固，如方形、圆形件）对称零件：从对角开始紧固
21、，如方形、圆形件第七章第七章螺纹联接拧紧工艺顺序螺纹联接拧紧工艺顺序58（3）多孔零件的紧固：从中向四周对称发散进行）多孔零件的紧固：从中向四周对称发散进行 第七章第七章螺纹联接拧紧工艺顺序螺纹联接拧紧工艺顺序59扭矩和角度扭矩和角度 OK扭矩扭矩角角度度扭矩扭矩=OK角度角度=OK第八章第八章 拧紧工作中常见问题拧紧工作中常见问题60扭矩扭矩 OK,角度过低角度过低扭矩扭矩角度角度扭矩扭矩=OK角度角度=过低过低扭矩扭矩=OK角度角度=OK第八章第八章 拧紧工作中常见问题拧紧工作中常见问题扭矩合格角度过低:这种情况存在的可能性有：重复拧紧螺栓、螺纹损坏、螺纹副中有杂质、漏装胶垫圈或者垫片、相
22、配合的零件材质变硬等；61扭矩扭矩 OK,角度过高角度过高扭矩扭矩=OKOK角度角度=过高过高扭矩扭矩=OKOK角度角度=过低过低扭矩扭矩=OK角度角度=OK扭矩扭矩角度角度第八章第八章 拧紧工作中常见问题拧紧工作中常见问题扭矩合格角度过高:这种情况存在的可能性有：螺牙滑牙、螺栓过度润滑、多装垫片、螺栓材料变化等。第八章第八章 拧紧工作中常见问题拧紧工作中常见问题第八章第八章 拧紧工作中常见问题拧紧工作中常见问题第八章第八章 拧紧工作中常见问题拧紧工作中常见问题65第九章第九章电动拧紧枪的防错方法电动拧紧枪的防错方法1.数量统计防错法在制造业企业中，经常会出现操作者使用单轴电动拧紧枪来拧紧多颗
23、紧固件或使用多轴电动拧紧枪来拧紧多组紧固件的情况，操作者会很容易忘记拧紧一颗（组）或多颗（组）紧固件，造成紧固件拧紧状态不受控，甚至还会引起产品失效。为了预防这种情况的发生，我们可以采用拧紧数量统计的方法来进行防错:采用该方法时，在紧固件拧紧之前需要编辑好生产线的控制程序（PLC程序），让电动拧紧枪和PLC程序能够相互通信，在控制程序中设定好要求的拧紧数量并限制对于同一件产品所允许得到的合格次数不能超过设定的次数。当等待拧紧的工件到达该工位时，PLC程序就会下达允许拧紧的指令给电动拧紧枪，这时候操作者就可以使用电动拧紧枪来对紧固件进行拧紧。当操作者对紧固件进行拧紧时，拧紧力矩每合格一次（组），
24、拧紧枪的控制盒就会发一个（组）合格信号给生产线的PLC程序，PLC程序在接收到合格信号后自动在计数器上计数并可以在工位HMI上把已经拧紧合格的紧固件数量显示出来（见图1）；而如果某一次拧紧力矩不合格时，拧紧枪就不会发信号给PLC程序，计数器上的已拧紧合格紧固件数量就不会增加。在实际装配过程中，直到PLC程序得到的合格信号数量达到原先设定的要求才会认为该产品在本工位的拧紧是合格的，才能够释放产品到下一装配工位进行装配，否则PLC程序会认为该工位的紧固件没有完成拧紧而不能让该产品继续正常装配。在拧紧过程中，不论拧紧力矩合格与否，都会在拧紧枪控制盒上显示出拧紧的力矩并在拧紧枪上用相应的指示灯来显示拧紧状态。当下一个产品到达装配工位时计数器自动清零，重新进行计数
