拧紧扭矩知识_图文课件

1、拧紧扭矩知识_图文.ppt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 扭矩的控制方法 第五章 扭矩检查方法 第六章 拧紧工具的简介及选配 第七章 拧紧的顺序 第八章 拧紧工作中常见问题 第九章 扭矩的防错 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

2、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*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

3、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152008-07-16The 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%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

4、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/mm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/m

5、m2) 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 720 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

6、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)

7、 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

8、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， 为了减少应力影响第四章 扭矩的控制方法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

9、 （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）扭矩斜率法扭矩控制法拧紧螺栓至设定的扭矩后，拧紧控制机构停止动作，其优点是较为简便，而且扭矩容易复验。影响扭矩法精度的最大因素不是控制系统本身的精度，主要是由于螺栓的材质、加工精度、润滑状态、拧紧速度等的不同，从而影响螺纹表面之间、螺母承压面等各个螺纹联接处的摩擦系数的变化。在实际应用中，摩擦力的离散状态非常严重，所以预紧力的离散值往往可以达到2030%，为了保证一定的预紧力，在用扭矩法控制的螺纹联接中往往采用较高的设计余量，以此弥补扭矩控制带来的偏差。目前大多数非关键部位的螺

10、纹联接仍使用扭矩法。4.1 扭矩控制法扭矩控制 转角监控法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-转角控制法扭矩/转角控制法扭矩转角控制法是在扭矩控制法上发展起来的，应用这种方法，首先是把螺栓拧到一个不大的扭矩后，再从此点始，拧一个规定的转角的控制方法。它是基于的一定转角，使螺栓产生一定的轴向伸长及连接件被压缩，其结果产生一定的螺栓轴向预紧力的关系。应用这种方法拧紧时，设置初始扭矩（Ts）的目的是在

11、于把螺栓或螺母拧到紧密接触面上，并克服开始时的一些如表面凸凹不平等不均匀因素。而螺栓轴向预紧力主要是在后面的转角中获得的。从图5中可见，摩擦阻力（图中以摩擦系数表示的）的不同仅影响测量转角的起点，并将其影响延续到最后。而在计算转角之后，摩擦阻力对其的影响已不复存在，故其对螺栓轴向预紧力影响不大。因此，其精度比单纯的拧矩法高。从图5可见，扭矩转角控制法对螺栓轴向预紧力精度影响最大的是测量转角的起点，即图中TS所对应的S1（或S2）点。因此，为了获得较高的拧紧精度，应注意对S点的研究。4.2 扭矩-转角控制法扭矩-转角控制法与扭矩控制法最大的不同在于：扭矩控制法通常将最大螺栓轴向预紧力限定在螺栓弹

12、性极限的90处，即图6中Y点处；而扭矩-转角控制法一般以Y-M区为标准，最理想的是控制在屈服点偏后。扭矩转角控制法螺栓轴向预紧力的精度是非常高的，通过图6即可看出，同样的转角误差在其朔性区的螺栓轴向预紧力误差F2比弹性区的螺栓轴向预紧力误差F1要小得多。应用转角法，螺栓的负荷可以在它的弹性变形范围内，也可以进入塑性变形范围，大多数厂家用转角法一般在塑性区。如果螺栓要进入塑性变形范围，一定要进行严格的试验或检测。优点：受摩擦系数影响较小，可得到比较高的预紧力且预紧力的离散度较小。缺点：需要做大量的实验和分析工作，而且几乎无法复验，如果用扭力扳手来复验的话，预紧力可能会超过原先的设定值。4.2 扭

13、矩-转角控制法屈服点控制法屈服点控制法是把螺栓拧紧至屈服点后，停止拧紧的一种方法。它是利用材料屈服的现象而发展起来的一种高精度的拧紧方法。这种控制方法，是通过对拧紧的扭矩/转角曲线斜率的连续计算和判断来确定屈服点的。螺栓在拧紧的过程中，其扭矩/转角的变化曲线见图7。真正的拧紧开始时，斜率上升很快，之后经过简短的变缓后而保持恒定（a_b区间）。过b点后，其斜率经简短的缓慢下降后，又快速下降。当率下降一定值时（一般定义，当其斜率下到最大值的二分之一时），说明已达到屈服点（即图7中的Q点），立即发出停止拧紧信号。4.3 屈服点控制法屈服点法利用了材料从弹性变形区向塑性变形区过渡时的特性，但是屈服点法

14、同样要进行严格的试验或检测，以防螺栓和螺纹损坏或断裂。在屈服点控制法中，预紧力的大小主要取决于紧固件的屈服强度，因此能得到较大的预紧力，预紧力的离散度也较小，而且预紧力不受摩擦系数变化的影响。屈服点控制法要求对零件表面进行严格的处理，任何打滑和阻滞现象都会使扭矩/转角曲线偏离正常的范围从而使控制系统发出错误警告。此外对螺栓的要求也非常高：紧固必须是专门为屈服点拧紧设计的螺栓能达到塑性延伸螺纹摩擦必须明显小于头部下方的摩擦螺栓头和螺纹的材料不允许变形4.3 屈服点控制法质量保证法质量保证法是通过测量螺栓的伸长量来确定是否达到屈服点的一种控制方法，虽然每一个螺栓的屈服强度不一致，也会给拧紧带来误差

15、，但其误差一般都非常小。在螺栓伸长法中所采取的测量螺栓伸长量的方法，一般是用超声波测量，超声波的回声频率随螺栓的伸长而加大，所以，一定的回声频率就代表了一定的伸长量。图11就是螺栓伸长法的原理，由于螺栓在拧紧和拧松时，用超声仪所测得的回声频率随螺栓的拧紧（伸长）和拧松（减小伸长量）而发生变化的曲线并不重合，同一螺栓轴向预紧力的上升频率低于下降频率。这样，在用来测量螺栓的屈服点时应予以注意。该法已在日本的生产中得到应用。4.4 质量保证法4.5 扭矩斜率法扭矩斜率法 扭矩斜率法是以扭矩-转角曲线中的扭矩斜率值的变化作为指标对初始预紧力进行控制的一种方法。该拧紧方法通常把螺栓的屈服紧固轴力作为控制

16、初始预紧力的目标值。该拧紧方法一般在螺栓初始预紧力离散度要求较小并且可最大限度地利用螺栓强度的情况下使用。但是由于该拧紧方法对初始预紧力的控制与塑性区的转角法基本相同，所以，需要对螺栓的屈服点进行严格的控制。该拧紧方法与塑性区的转角法相比，螺栓的塑性即反复使用等方面出现的问题较少，有一定的优势，但是，紧固工具比较复杂，也比较昂贵。2728第五章 扭矩检查方法 5.1 过程法 （动态扭矩监控） （1）固定传感器法：用于检测的扭矩传感器是固定在拧紧工具的输 出轴上,对动态扭矩时时监控 （2）直接法：在需要检测时，把用于检测的扭矩传感器直接串接于 板头与被拧紧的螺栓之间，拧紧时可以直接读出读数29第

17、五章 扭矩检查方法 5.2 事后法（静态扭矩审核） （1）松开法：将拧紧的螺栓用扭矩扳手松开，读出松开时的瞬时值 （2）紧固法：即对已经拧紧的螺栓用扭矩扳手沿螺栓的拧紧方向再 施加一个逐渐增大的扭矩，直至螺栓再一次产生拧紧运动，读 出此时的瞬时值,现在生产现场多使用此种方法（角度越小越 好，一般在10左右） （3）标记法：即对已经拧紧螺栓的拧紧位置做一个标记，将螺栓拧 松之后再拧紧到原来位置时的扭矩值。 使用测力扳手时可能会出现的问题：只能检查扭矩是否太低不能检查角度控制的扭矩值同时受静态摩擦力影响操作者使用不便(生产效率低、人机工程问题)必须定期校准测力扳手的误差大第五章 扭矩检查方法工具选

18、型概述工具选型：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 拧紧工具选配工具选型要考虑的因素 宏观因素产能节拍车型定位生产线现状采购费用到货周期维护保养的便易性其它.第六章 拧紧工具选配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六章 拧紧工具选配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 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六章 拧紧工具选配前期准备整理、检查输入的技术资料

19、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点。第六章 拧紧工具选配工具选配流程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 拧紧工具选配工具选配流程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

20、/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 拧紧工具选配工具选配流程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 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

21、动：电动螺丝刀、电动弯角、电动拧紧机等第六章 拧紧工具选配自动拧紧工具第六章 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六章 拧紧工具选配转角齿轮齿轮离合器气动马达断气阀消

22、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六章 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 、预紧第六章 拧紧工具选配第六章 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、舱内作业第六章 拧紧工具选配 集成电路板 控制开关 刀头

23、锁紧机构 正反转控制开关 离合器 电动机 行星齿轮第六章 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。第六章 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；

24、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

25、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 ）、转接头等第六章 拧紧工具选配套筒类第六章 拧紧工具选配接杆类第六章 拧紧工具选配刀头类 第六章 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成，实质上螺纹在经过震动、冲击和

26、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57（2）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

27、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；61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。 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

28、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、操作第八章 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