扭矩知识基础-简.

扭矩知识1一分队何源目录第一章拧紧基本术语与原理第二章螺栓的连接方式第三章螺栓连接拧紧过程简单介绍第四章拧紧工具的简介及选配第五章拧紧的顺序第六章拧紧工作中常见问题第一章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，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。32020年1月1日6/11拧紧原理预紧力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■拧紧原理第一章拧紧基本术语与原理张力张力螺栓连接件中的力夹紧力剪切力剪切力抗张力抗张力第一章拧紧基本术语与原理152008-07-16The50-40-10规则扭矩100%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•90%的扭矩被摩擦力消耗•只有10%的扭矩转化为夹紧力扭矩(M)=力(F)*力臂(L)第一章拧紧基本术语与原理10%螺栓头下摩擦力45%5%162008-07-16夹紧力与摩擦力的关系与影响螺栓头下摩擦力50%螺纹副中摩擦力40%螺栓头下摩擦力50%螺纹副中摩擦力40%夹紧力15%在螺栓头下加润滑油螺纹副中有杂质螺纹副中摩擦力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第一章拧紧基本术语与原理影响夹紧力的因素错误的拧紧系统不可靠的装配技术沉降力温度摩擦–拧紧精度，夹紧力过低或过高–表面粗糙与润滑状态–螺丝质量差–材料不合适–工具不准确或不相配–螺丝质量差–错误的工件–设计缺陷–材料配对不合适–拧紧方法错误–膨胀系数不同–螺栓接合尺寸错误第一章拧紧基本术语与原理192008-07-16螺栓标识系统应力应变塑性范围极限抗拉强度螺栓失效破坏点弹性范围屈服强度应力N/mm²拉伸度屈服失效弹性区抗拉强度75%屈服强度极限抗拉强度极限1）8.8第一个数：表示公称抗拉强度的1/100（即最大抗张应力N/mm2)100×8=800N/mm2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）0.8=80%两数相乘得出其屈服强度：800*0.8=640N/mm22）BUFO：表示生产商3）M：表示公制螺纹第一章拧紧基本术语与原理10扭矩角度贴合点扭矩角度贴合点硬连接30度软连接720度30度720度第二章螺栓连接的方式弹性松弛会影响夹紧力材料弹性松弛会使夹紧力衰减!Time第二章螺栓连接的方式222008-07-16牛米扭矩衰减工具断开衰减时间扭矩衰减: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30ms内会完成60%以上的扭矩衰减。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，一般发生在以下两种情况中：1、粗糙的表面配合时造成的衰减；2、软连接中的扭矩衰减。第二章螺栓连接的方式装配手测(动态)(静态)102.6112102.6110101.4111101.2110102.4113100.9109102.1110102.4111101.0113101.8112101.84111.10.671.42.014.1均值标准偏差(Sigma)3Sigma硬连接数据分析静态扭矩高于动态扭矩均值标准偏差(Sigma)3Sigma装配手测(动态)(静态)100.288100.584100.792100.386100.490100.888100.586100.285100.284100.484100.4286.70.212.80.638.3软连接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：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）；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；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，而无法精确控制扭矩值。第二章螺栓连接的方式16拧紧角度值(o)扭矩(Nm)预拧紧开始夹紧夹紧形成最终拧紧第三章螺栓连接拧紧过程简介最终扭矩和角度值必须落在这一区域拧紧过程的可接受范围拧入准备拧紧角度[°]扭矩[Nm]多阶段拧紧拧紧1拆卸准备拧紧2扭矩[Nm]角度[°]拆卸后再拧紧方法，为了减少应力影响工具选型要考虑的因素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四章拧紧工具选配工具选型的流程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四章拧紧工具选配工具的种类和用途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、电动拧紧机等第四章拧紧工具选配自动拧紧工具第四章拧紧工具选配气动螺丝刀（枪式、直柄式）类型：定扭式、打滑式常用力矩：定扭0.2-12.5Nm、打滑0.5-18Nm精度范围：定扭±7%、打滑±15%优点：噪音小、重量轻、反作用力小、运转平稳缺点：适用力矩范围小使用场合：内饰件、20Nm以下常用气动螺丝刀（弯角式）类型：90°弯角式、鸭嘴扁头式、开口棘轮式、内嵌套筒式以及专用固定驱动等常用力矩：9-60Nm精度范围：±7%优点：空间适应性强缺点：昂贵、反作用力大使用场合：有空间要求处、中小力矩有一定精度要求处第四章拧紧工具选配转角齿轮齿轮离合器气动马达断气阀消声器压杆主要部件功能气动马达：将压缩空气的动能变为旋转运动的机械能。离合器：到达力矩后自动断气、力矩调整和力矩设置齿轮组：降速增扭，将气动马达输出的小扭矩的高速旋转运动变为大扭矩的低速旋转运动第四章拧紧工具选配液压脉冲扳手常用力矩：≥50Nm精度范围：±15%优点：力矩大、速度快、反作用力小缺点：精度低、液压油要定期维护使用场合：底盘、大扭矩快速拧紧、预紧第四章拧紧工具选配第四章拧紧工具选配电动螺丝刀、电动弯角常用力矩：1.5-12Nm精度范围：±3%优点：精度高、运行平稳、无管线制约缺点：反作用力大、维修困难使用场合：内饰件、小力矩、舱内作业第四章拧紧工具选配集成电路板控制开关刀头锁紧机构正反转控制开关离合器电动机行星齿轮第四章拧紧工具选配电动拧紧机主要结构：电动拧紧轴、电缆、电控柜。精度范围：±1%以内优点：精度高、可追溯、拧紧质量稳定可靠、可实现多种拧紧方式、多扭矩共用。缺点：价格昂贵、维修困难应用范围：主要用于要求较高的机械装配拧紧过程。第四章拧紧工具选配常见的螺纹拧紧系统：交流电源电源变换电机驱动器伺服电机转角传感器减速器扭矩传感器输出轴工件显示轴控单元主控单元运行指令拧紧结果半闭环的控制形式，容易受末端状态的影响导致最终的结果出现偏差对拧紧系统的定期扭矩校核和系统标定，以实现系统偏差的补偿，是十分必要的优点缺点应用扭矩扳手结构和使用简单，价格较便宜；无需外部能源供给，无能耗；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气动拧紧工具操作效率较高；无需特定控制系统；具备一定的精度控制能力；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电动拧紧工具扭距控制精度高，重复性好；拧紧结果不受人为因素影响；可编程控制，适应不同的拧紧过程要求；拧紧数据实时采集和存储，易追溯分析；具备与外部通讯和数据传输能力；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频繁附具的种类和用途附具，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）、转接头等第四章拧紧工具选配套筒类第四章拧紧工具选配接杆类第四章拧紧工具选配刀头类第四章拧紧工具选配37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25%，第二次紧固力为50%，第三次紧固力为100%。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，防止零件变形第五章螺纹联接拧紧工艺顺序38（2）对称零件：从对角开始紧固，如方形、圆形件第五章螺纹联接拧紧工艺顺序39（3）多孔零件的紧固：从中向四周对称发散进行第五章螺纹联接拧紧工艺顺序40扭矩和角度OK扭矩角度扭矩=OK角度=OK第六章拧紧工作中常见问题41扭矩OK,角度过低扭矩角度扭矩=OK角度=过低扭矩=OK角度=OK第六章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、相配合的零件材质变硬等；42扭矩OK,角度过高扭矩=OK角度=过高扭矩=OK角度=过低扭矩=OK角度=OK扭矩角度第六章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。由于拧紧机是工作于自动拧紧的状态，各方面的因素均混杂在一起，而在运行中出现的一些问题，有时不太好确认到底是不是拧紧机的问题。下面就把日常工作中所遇到的一些问题汇集在一起，大体上分分类，并逐条予以分析（以下的分析是以拧紧机工作正常、显示准确，检验所用的扳手准确为前提）。1．人工检测的扭矩值与机器显示值不符这个问题出现的机率最多，可分为两方面来讨论：⑴人工检测的扭矩值大于机器显示值由于当前通常检验扭矩的方法，基本上均采用事后法中的紧固法，前面已经提到，由于各方面的因素，其误差可能在－5—＋25％之间，即人工检测的扭矩值可能大于机器显示值的＋25％，尤其是在采用指针式扳手时，除了扳手本身的固有误差外，可能还会混有零点定位误差、操作第六章拧紧工作中常见问题人员的视觉误差等，这些都会增大误差值。⑵人工检测的扭矩值小于机器显示值采用紧固法检验，其误差有－5％的可能性，这虽然也是一个方面，但在对于高弹性系数，且拧紧后即行检测的扭矩值，负值误差的机率极少。根据实际经验，出现人工检测的扭矩值小于机器显示值的情况，分别如下：①拧紧后时间较长（超过半个小时），尤其是上午拧的下午检验。实践证明，这种情况的检验有可能会低10％左右。②工件本身有问题。2．拧紧扭矩值偏大（转角未达到设定值）这个问题基本上都出现在工件、垫片和螺栓上。⑴对于工件：主要是工件的螺纹不好或螺孔内有异物，使螺纹接触面摩擦阻力增大