扭矩知识基础PPT学习教案

1、会计学1扭矩知识基础扭矩知识基础目 录第1页/共70页3第2页/共70页2022年7月1日6/11拧紧原理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第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理第3页/共70页张力张力夹紧力剪切力剪切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第4页/共70页152008-07-16The 50-40-10 规

2、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 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(M) = 力 (F)*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第5页/共70页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

3、固轴力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6页/共70页第7页/共70页192008-07-16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第一章 拧紧基本术语与原理拧紧基本术语与原理第8页/共70页10扭矩角度贴合点扭矩角度贴合点硬连接 720 度 720 度第二章 螺栓连接的

4、方式第9页/共70页弹性松弛会影响夹紧力弹性松弛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 螺栓连接的方式第10页/共70页222008-07-16牛米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 螺栓连接的方式第11页/共70页装配手测(动态)(静态) 102.6 112

5、 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静态扭矩高于动态扭矩第12页/共70页均值 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

6、100.42 86.7 0.21 2.8 0.63 8.3 软连接软连接静态扭矩低于动态扭矩第13页/共70页第二章 螺栓连接的方式第14页/共70页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最终扭矩和角度值必须落在这一值必须落在这一区域区域拧紧过程的可接受范围拧紧过程的可接受范围第15页/共70页第16页/共70页第17页/共70页19 根据拉伸-屈服极限的关系图，常用的扭矩控制方法有五种 （1）扭矩控制法（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

7、率法第18页/共70页4.1 扭矩控制法第19页/共70页在采用扭矩控制的同时,用紧固转角作为指标对预紧力进行监控的控制方法。 .20% N扭矩（举例）设定转角控制的起始点 .从起始点计算转角，同时记录扭矩扭矩角度扭矩 = OK角度 ：监控TmaxTmin20%minmax设定角度4.2 扭矩-转角控制法第20页/共70页4.2 扭矩-转角控制法第21页/共70页4.2 扭矩-转角控制法第22页/共70页第23页/共70页第24页/共70页第25页/共70页27第26页/共70页28第五章 扭矩检查方法 第27页/共70页29第五章 扭矩检查方法第28页/共70页第五章 扭矩检查方法第29页/

8、共70页第六章 拧紧工具选配第30页/共70页第六章 拧紧工具选配第31页/共70页第六章 拧紧工具选配第32页/共70页第六章 拧紧工具选配第33页/共70页第六章 拧紧工具选配第34页/共70页间为起点，综合考虑项目进度，倒排工具选型工作的时间节点。第六章 拧紧工具选配第35页/共70页补清单提出第一轮工具增补/采购清单第六章 拧紧工具选配第36页/共70页第六章 拧紧工具选配第37页/共70页第六章 拧紧工具选配第38页/共70页第六章 拧紧工具选配第39页/共70页第六章 拧紧工具选配第40页/共70页第41页/共70页第六章 拧紧工具选配第42页/共70页转角齿轮齿轮离合器气动马达断

9、气阀消声器压杆第六章 拧紧工具选配第43页/共70页第六章 拧紧工具选配第44页/共70页第六章 拧紧工具选配第45页/共70页第六章 拧紧工具选配第46页/共70页 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 拧紧工具选配第47页/共70页第六章 拧紧工具选配第48页/共70页第49页/共70页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无需特定控制系统

10、；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频繁第

11、50页/共70页第六章 拧紧工具选配第51页/共70页第六章 拧紧工具选配第52页/共70页第六章 拧紧工具选配第53页/共70页 第六章 拧紧工具选配第54页/共70页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 第七章螺纹联接拧紧工艺顺序第55页/共70页57（2

12、）对称零件：从对角开始紧固，如方形、圆形件第七章螺纹联接拧紧工艺顺序第56页/共70页58（3）多孔零件的紧固：从中向四周对称发散进行 第七章螺纹联接拧紧工艺顺序第57页/共70页59扭矩和角度 OK扭矩角度扭矩 = OK角度 = OK第八章 拧紧工作中常见问题第58页/共70页60扭矩 OK, 角度过低扭矩角度扭矩 = OK角度 = 过低扭矩 = OK角度 = OK第八章 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；第59页/共70页61扭矩 OK, 角度过高扭矩 = OK角度 = 过高扭矩

13、= OK角度 = 过低扭矩 = OK角度 = OK扭矩角度第八章 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。第60页/共70页第八章 拧紧工作中常见问题第61页/共70页第八章 拧紧工作中常见问题第62页/共70页第八章 拧紧工作中常见问题第63页/共70页65第九章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

14、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），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

15、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，重新进行计数第64页/共70页662.起动力矩防错法有时候虽然我们使用了数量统计防错法来进行防错，但是由于紧固件的

16、数量过多，操作者在操作过程中会把某一颗或多颗紧固件重复拧紧，从而出现计数器上的合格次数足够，但还是有部分紧固件没有得到拧紧的情况。在这种情况下，我们就可以在数量统计防错法的基础上增加起动力矩监控的方法来进行防错。众所周知，当紧固件被拧紧后，如果重新施加外力到该紧固件上，紧固件并不是在外力施加开始时就开始转动，而是需要等到施加的外力达到一定的程度以后才会重新开始转动。这样我们就可以在编制电动拧紧枪的拧紧程序时预先设定一个用于监控的起动力矩，该起动力矩小于把紧固件重新拧动时的力矩。当操作者使用电动拧紧枪来拧紧紧固件时，拧紧枪程序会自动监控拧紧的力矩，如果拧紧力矩已经达到原先设定的起动力矩而紧固件还

17、是没有开始转动时，则程序会认为该紧固件已经拧紧过，电动拧紧枪停止转动，计数器不进行计数；否则就可以按照正常操作进行拧紧和计数。但是该方法不适用于附带有比较厚的软垫片的紧固件，因为这种紧固方式的起动力矩比较小，很容易出现判断错误的情况第九章电动拧紧枪的防错方法第65页/共70页67(1)扭矩控制-角度监控法扭矩控制-转角监控法就是在将螺栓拧紧到目标扭矩停止的过程中监控从一定扭矩开始到目标扭矩所转过的角度。在拧紧的过程中，扭矩和角度必须同时落在所设定的范围中拧紧结果才算合格。这种控制方法存在两种不合格报警情况：1)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

18、装胶垫圈或者垫片、相配合的零件材质变硬等；2)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。在具体的生产中，需要经过大量的试验数据设置合理的角度监控范围，避免造成不必要的返修但又可以在现场及时发现质量问题并报警。(2)预拧紧阶段角度控制-扭矩监控法角度控制-扭矩监控法就是将螺栓控制转过一定的角度，在这个角度窗口内监控扭矩的变化范围。经过大量试验数据显示，大多数拧紧滑牙的情况在螺栓拧紧还未到达贴合面时已经有异常，滑牙的拧紧曲线在还未达到贴合面的拧紧阶段扭矩跳动较大，最大值达到10Nm，而合格的拧紧曲线很平稳，总是在0Nm上下波动。由以上经验总结，对于

19、比较长的螺栓，在预拧紧阶段可以通过角度控制-扭矩监控的防错方法，系统控制在设定的角度窗口内，一旦扭矩超出上限值设备立即停止，这样可以防止螺栓滑牙后继续拧紧，由此造成螺纹孔损坏返修工作复杂。需要强调的是这种办法只能用于自动拧紧工位，因为预拧紧阶段转过的角度与操作工扣动扳机后将套筒放入螺栓的时间关系很大，人为原因不利于进行参数的设置3.扭矩控制-角度监控法第九章电动拧紧枪的防错方法第66页/共70页684.拧紧曲线防错法对于带有密封圈或软垫片的紧固件，我们可以使用拧紧曲线防错法来防止操作者忘记安装这些密封件。该方法利用紧固件的拧紧曲线来判别是否忘记安装密封件。在紧固件的整个拧紧过程中，拧紧力矩从零

20、到目标力矩的过程中，紧固件的力矩是逐渐增大的，通过拧紧程序对整个过程的监控和记录，可以收集到拧紧过程的力矩变化曲线（即拧紧曲线）。如果安装有密封圈或软垫片，拧紧力矩上升会比较缓慢，需要较长的时间才能达到目标力矩；而如果没有安装有密封圈或软垫片，则拧紧曲线会比较陡，拧紧力矩很快就会达到目标力矩。我们可以在电动拧紧枪的拧紧程序中预先设定好拧紧曲线的合格范围。当操作者使用电动拧紧枪来拧紧紧固件时，电动拧紧枪收集并记录拧紧曲线，并和原先设定好的拧紧曲线进行对比，用来判断是否安装有密封件。5传感器防错法a.对于附带有比较厚的硬垫片的紧固件，我们可以使用对射式光栅传感器（包括发送器及接受器）来防止操作者忘记安装垫片。传感器防错法是通过检查紧固件拧紧后的高度来确认垫片是否存在，