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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。,3,2023年3月13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,15,2008-07-16,The 50-40-10 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%,16,2008-07-16,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%,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,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,19,2008-07-16,螺栓标识系统,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)1008=800 N/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=640 N/mm2 2）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,22,2008-07-16,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)102.6 112 102.6 110 101.4 111 101.2 110 102.4 113 100.9 109 102.1 110 102.4 111 101.0 113 101.8 112 101.84 111.1 0.67 1.4 2.01 4.1,均值 标准偏差(Sigma)3 Sigma,硬连接,数据分析,静态扭矩高于动态扭矩,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,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,多阶段拧紧,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：,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,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：,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,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：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525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。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：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。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。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所至。对于垫片：尤其是带有弹簧垫片或带定位点的平垫片对其的影响较大，扭紧靠座后，弹簧垫片（或带定位点的平垫片）可能会随螺栓旋转所产,第六章 拧紧工作中常见问题,生的摩擦阻力增大所至。对于螺栓：主要是螺纹不好，还有一点就是螺栓未按规定处理（蘸油）或把本来涂的油清洗掉了也会出现此现象。其它原因：进行了两次拧紧。3拧紧扭矩值偏小（转角已达到设定值）拧紧扭矩值偏小的问题多半是出在螺栓上，其主要原因是螺栓的质量不好（屈服点较低）。当然，从理论上来讲，工件的螺孔攻大，螺栓螺纹直径偏小也会出现这种情况，但在实际生产中，这种情况出现的机率极小。,第六章 拧紧工作中常见问题,46,谢谢欢迎大家一起交流,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,