拧紧基础知识讲解

拧紧基础知识讲解第1页，共58页，2023年，2月20日，星期一工具形式及选择第2页，共58页，2023年，2月20日，星期一POSITIVES正版的Highpowertoweightratio重量比率高Fast快速（速度快）NoReaction没有反应NonTechnicalMaintenance非技术维修Compact体积小Inexpensive价格适中NEGATIVES盗版的LittleorNocontrol半受控或不受控Noisy有噪音HighVibration高振动冲击扳手第3页，共58页，2023年，2月20日，星期一冲击扳手结构外形、轮廓巨大的锤子第4页，共58页，2023年，2月20日，星期一NEGATIVES消极

TorqueReadoutRundownspeedTwoHandOperation(anglewrenches)POSITIVES积极GoodRepeatabilityInexpensiveLowOvershoot离合器型气动工具价格适宜冲劲低重复性能好运行速度下降双手操作自己读力矩第5页，共58页，2023年，2月20日，星期一Oncepresettorqueisdeliveredtothejoint,Clutchspringgetscompressedtriggeringthemechanismtoshutoffairsupplytothemotor,providingexcellentrepeatability.一旦预先设定的扭矩传递到结合处，离合器弹簧压缩，触发空气供应切断机制运行，并能重复性工作，且效果优良。离合器自动断气型扳手扭矩推杆汽车末端离合器弹簧离合器调节螺母螺丝起子第6页，共58页，2023年，2月20日，星期一POSITIVESAccurateLowNoiseCleanClosed-LoopFeedbackErgonomicLowRunningCostCanbeinterfacedwithPLCsandBCRsNEGATIVESHighInitialInvestmentTorqueReactionTwohandoperation(angletools)电动拧紧机精确噪音低清洁闭环反馈工效性运行成本低兼具燃料装填控制系统

和BCRs初始投资高扭矩反应两手操作第7页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧机控制柜第8页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧工具选择OperatorErgonomics(Reaction,ToolWeight,ArmPosition,Frequency)CycleRateFastenerandDriveTypeAccesstoFastener(SizeandSpaceConstraints)JointCriticalityDataCollectionTorqueLevelBudgetPowerSourceMaintainabilityTighteningStrategy严谨的策略维修能力力源数据收集结合临界预算紧固件通道扭矩水平循环率紧固件和驱动类型人机工程学的应用（反应，工具重量，力臂位置，频率）第9页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧工具选择综述Reliableboltedjointsaredependentonmanyfactors:FastenerqualityandtypeConsistencyofjointmaterialsAssemblytoolusedAssemblymethodorstrategyOperatorInfluenceFrictionalScatterMaintenanceofboltclamploadToolandassemblymethodselectionshouldoccurearlyinthedesignprocesstobemosteffective螺栓连接的可靠性影响因素很多：紧固件质量和类型联合材料的一致性所用的集装工具集装方法或集装策略操作人员的影响摩擦散射螺栓钳负荷的维护工具和装配方法的选择应在设计过程中及早进行，这样才最有效第10页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩测量术语动态扭矩 -PeakTorqueMeasuredDuringtheInstallationofaFastenerUsingaPowerTool -ThePreferredandMostAccurateMeasurementForAssemblyStatisticalprocessControl静态扭矩 -TorqueValueThatExistWithoutProducingRotationinaFastener -UsedOnlyasanIndicationofaMinimumTorque残留扭矩

-TorqueMeasuredAfterFastenerisInstalledbyRotatingTheFastenerinTighteningDirection -CanHaveSignificantMeasurementErrordependingonequipmentusedtoAuditTorque峰顶扭矩测量应用在用扭力工具进行紧固件安装中----这是统计过程控制最恰当最精确的测量方法。转矩存在的价值不产生旋转的紧固件，仅作为最低转矩的说明当紧固件按某一方向被旋紧安装后再进行扭矩测量重大测量误差的产生取决于所使用设备的审计转矩第11页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩测量“标记法Back-to-the-Mark”

准确度 :高方便性/速度 :低MarkthenloosenBolt.TightenBacktoOriginalPosition标记后柠松螺栓，再拧紧回初始位置。TrulyChecksDynamicTighteningTorque切切实实的检查动态拧紧扭矩WorksOnlyinTappedHoles这种方法仅仅用在各塞孔处TimeConsuming耗费时间第12页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩测量“Off-torque”

准确度 :低方便性/速度 :中MeasurePeakLooseningTorque测量松动扭矩的峰值MeasurementofOff-TorqueDoesNotRelateAccuratelytoTighteningTorqueOff-Torque紧固扭矩的测量方法缺乏准确性不知道第13页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩测量带响声手动扭矩扳手

准确度 :低方便性/速度 :高ApplyTorqueUntilWrenchClicksatSetTorque扳手点击所设扭矩之前的扭矩为适合扭矩NotaRealAuditMethod--BasicallyaTorqueRe-ApplicationMethod不是一种真正的审查方法,基本上是一种扭矩再应用检测OnlyGivesAssuranceThatInspectedFastenerHasBeenTightened只能用来检测早先紧固件的紧固情况第14页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩测量扭矩手动扳手

准确度 :低方便性/速度 :中ApplyTorqueUntilOperatorSensesMovement操作人员能够感应到移动之前的扭矩为适合扭矩ReadPeakTorqueonToolIndicator从指示器上读出峰值扭矩SubjecttoOperatorsSkillandJointConditions遵从操作技能和共同条件第15页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩测量扭矩/角度扳手带外部记录仪器 准确度 :较高方便性/速度 :低CapableofMeasuringDynamicTorque能够测量动态扭矩EquipmentIsBulkyandDifficulttoUse设备庞大很难用

第16页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩测量扭矩/角度力矩扳手带有动态扭矩监测算法 准确度 : 高方便性/速度 : 高TrulyChecksDynamicTorqueAftertheFastenerHasBeenRotatedaSmallAmount紧固件已经小幅度旋转之后再切实检查动态扭矩

第17页，共58页，2023年，2月20日，星期一动态扭矩PeakStaticTorque静态扭矩峰值Angle,qResidualTorqueMeasuredDynamically残余扭矩的动态测量Torque,T“Snug”

Torque“事宜扭矩CaptureAngle2°-4°角度第18页，共58页，2023年，2月20日，星期一工件连接基础知识HardJoint-30°orless -hightorquerate

硬连接——30°或更小——高转矩率SoftJoint-720°ormore -lowtorquerate软连接——720°或更大---低扭矩率第19页，共58页，2023年，2月20日，星期一连接形式硬连接30°orlessrotationbetweensnugandfinaltorque(27°between10%and100%torque)介于适宜扭矩与最后扭矩30度或小于30度的旋转

(0.27的公差)。软连接720°rotationbetweensnugandfinaltorque(650°between10%and100%torque)

介于适宜扭矩与最后扭矩做720度的旋转

(6.5的公差)。JOINTRATESASDEFINEDBYISO5393连接率的定义由国际标准化组织5393界定Jointratehighlyeffectsthefinalclamploadachievedbyagiventorque连接率对最后给定的夹负载力矩有很大的影响力ClampLoad(torque)Angle(Time)ClampLoad夹负荷Angle第20页，共58页，2023年，2月20日，星期一TORQUE扭矩TLTHTCSNUG27°As30°A1TLTHTCSNUG适宜>720°A0As连接形式第21页，共58页，2023年，2月20日，星期一连接形式

PREVAILINGTORQUENotableTorqueBeforeFastenerBeginstoSeat紧固件在开始设定位置前应予以重视CanbeHardorSoft或是硬链接或只是软连接Examples例如-ThreadForming 线程的形成 -ThreadCutting螺纹切削-SelfLocking自锁功能 -DamagedThreads-Damaged螺纹破损PrevailingTorque现行扭矩SNUGTLTHTC第22页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧基础知识第23页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩和转角长度(Feet,Meters)脚、米力(Newtons,Pounds)牛顿,英镑扭矩=力x长度角度90°135°第24页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧基础TighteningThreadedFastenersisBasicallyanEnergyTransferProcess螺纹紧固件紧固过程可以说是能量转移的过程AreaUnderTorque-AngleCurveisProportionaltotheEnergyRequiredtoTightentheFastener

扭矩—角度曲线以下的区域与紧固件紧固所需的能量成正比。T=K·d·F

T=Torque扭矩d=NominalDiameter公众认可的直径F=Force力K=FrictionFactor

摩擦因素角度,q扭矩,TAreaµEnergy第25页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩消耗到哪里去了?螺纹摩擦力夹紧力螺帽摩擦力扭矩螺帽摩擦力 –55%罗纹摩擦力 -35%夹紧力 -10%第26页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧曲线扭矩上限扭矩下限合格窗口角度下限角度上限SnugTorque(Threshold)适宜扭矩(阈值）Prevailing

Torque现行扭矩扭矩(夹紧力)角度,

q目标扭矩螺栓屈服点PlasticRange塑性范围ElasticRange弹性范围第27页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧曲线Rundown破旧Rundown:

Beforethebolthead/nutcomesintofullcontactwithbearingarea在螺栓头/螺母完全接触轴承区域之前Plastic/Post-Yield塑性/标杆-效益Plastic/Post-Yield:

Permanentdeformationoffastenerorpossibleyieldingofthreads,jointorgasket紧固件的永久变形或只是线程、连接或垫圈的形成ElasticClamping弹性夹紧ElasticClamping:

Constanttorque/angleslopewhereenergyistransferredfromtooltoassembly恒量扭矩/斜率界定在能源问题转移到装配工具过程时Snug适宜Snug:

Fastenerandjointmatingsurfacesaredrawnintoalignment

紧固件及连接点表层要对齐第28页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩控制拧紧过程拧紧方法扭矩上限扭矩下限SnugTorque(Threshold)适宜的扭矩(阈值)。扭矩(夹紧力)角度,

q目标扭矩第29页，共58页，2023年，2月20日，星期一Thevariationinclamploadsiscontrolledbyfrictionscatter.Usinga

veryaccurate

wrenchwillnothelppreloadscatter.However,a

veryinaccurate

wrenchwillhaveadetrimentalimpactonpreloadscatter.负荷作用下的变形源于摩擦。使用非常精确的扳手不能缓解再负荷式的散射，然而对负荷分散会产生不利影响。扭矩控制拧紧拧紧方法第30页，共58页，2023年，2月20日，星期一扭矩控制拧紧拧紧方法AppliedTorqueIsControlledDirectlyorIndirectly

扭矩的应用直接或间接受控TargetTorqueIsUsually50%to85%ofYieldTorque

目标扭矩通常介于效益扭矩的50%--85%UsedinElasticRangeofFastener

用于紧固件弹性范围内90%OfAppliedTorqueIsUsedtoOvercomeFriction

90%的应用扭矩是用来克服摩擦的Alsoknownas:Torque,StraightTorque

据目前所知：扭矩、直扭矩PreloadAccuracy±25%再负荷精确度±25%第31页，共58页，2023年，2月20日，星期一Step1:ApplyaTorquetoConsolidatetheJoint

Components(SnugTorque)

第一步：运用扭矩来巩固部件的连接情况Step2:TurntheFastenerThroughaPre-determinedAngle第二步:通过预先设定的角度进行紧固OriginallyDevelopedforBeyondYieldTightening,NowAlsoUsedintheElasticRange最初的超出拧紧区域的发展屈服,现在也用在弹性范围内RequiresApplicationTestingtoEstablishSnugTorqueandAngleParameters需要应用试验建立适宜的转矩和角参数Alsoknownas:TurnoftheNut,Torque-Angle

目前所知:螺母的旋转扭矩-角度PreloadAccuracy±15%再负荷精确度±15%角度控制拧紧方法第32页，共58页，2023年，2月20日，星期一角度控制LowAngleLimit角度下线HighAngleLimit角度上限SnugTorque(Threshold)Torque(ClampLoad)Angle,

q第33页，共58页，2023年，2月20日，星期一角度控制ScatterinPreloadisCausedMainlybyTheScatterinFrictionDuringtheTorqueTightening(SnugTorque)PortionoftheTighteningProcedure预分散主要由于在紧缩过程中扭矩拧紧部分产生的分散摩擦造成的。DuringtheAngleTighteningPortionThereisnoScatterinPreloadDuetoFriction,OnlytheScatterinAppliedAngleTurned在角度紧缩部分，没有因摩擦而产生负荷的散射，只有应用角度旋转时的散射。第34页，共58页，2023年，2月20日，星期一角度控制角度说明:Snugtorquehasatolerancewhichcanincreasetheinitialclamploadscatter.适宜扭矩已为能够增加最初的预散射提供了空间。Alowsnugtorqueshouldbeusedwheneverpossible.Whenahighsnugtorqueisused,theeffectofconstantpreloadv.angleislost.较低的适宜扭矩应该尽量加以利用。而当使用一个高的适宜扭矩时,预设的角度常量的作用会被忽视。Alowsnugtorquewillalsoreducetheeffectsoftorquescatterbeforetheangleiscounted.角度计算之前，较低的适宜扭矩将会减少扭矩分散。Whentighteningintheplasticrangeofafastener,variationinyieldstrengthisalsoafactor.在紧固件塑性范围内紧缩时，变形也是产生角度的一个原因。第35页，共58页，2023年，2月20日，星期一屈服点控制TorqueandAngleAreMonitoredDuringTightening紧缩时扭矩和角度是相辅相成的。TheMaximumGradientisStored&theYieldPointIdentifiedWhentheGradientFallstoaFractionoftheMaximum当梯度下降达到最大值的一部分时，最大梯度值会被记录，紧缩点也会被确定。UtilizesMaximumLoadPotentialoftheFastener利用紧固件的最大承载潜力LargelyUninfluencedbyFriction在很大程度上不受摩擦的影响AllowsTorqueAngleInspectionofEveryTightening允许对所有紧缩政策实施扭矩转角的监控BoltsCanBeReused

螺栓可以重复利用Alsoknownas:TorquetoYield扭矩屈服点PreloadAccuracy±8%

拧紧方法第36页，共58页，2023年，2月20日，星期一屈服点控制50%ofPeakGradient50%的峰值梯度TorqueGradient扭矩梯度BoltYieldPoint螺栓屈服点TorqueTorque(ClampLoad)夹负荷Angle,

q第37页，共58页，2023年，2月20日，星期一屈服点控制ReducedVariationinPreloadAfterTightening:紧缩之后减少预负荷中的变形PreloadScatterisMoreDependentonStrengthVariationThanFrictionVariation比起摩擦，预分散更依赖于强度变化BoltStrengthisMoreControllableThanFriction螺栓强度比起摩擦力可控性更强。第38页，共58页，2023年，2月20日，星期一

PRELOAD,N,预负荷NThread线程GradeSizeRange8.810.912.98.810.912.9M4x0.7Minimum4,4006,2007,3003.14.45.3Maximum5,6007,6008,8004.367.2M5x0.8Minimum7,20010,00012,2006.4911Maximum9,20012,40014,6008.71215M6x1.0Minimum10,20014,20016,100111418Maximum13,00017,60020,500152024M8x1.25Minimum18,60026,20031,400253744Maximum23,80032,20037,800365160M10x1.5Minimum29,80041,60050,000527388Maximum38,00051,20060,0007199119M12x1.75Minimum43,40060,70072,90092128156Maximum54,40074,90087,700127173207M14x2.0Minimum59,40083,300100,000144205244Maximum75,600102,000120,000200280335M16x2.0Minimum82,500115,000138,000228322383Maximum105,000141,000166,000310450520M18x2.5Minimum99,200139,000167,000305430510Maximum127,000171,000201,000420595710GradeM6x1.0Minimum10,20014,20016,100111418Maximum13,00017,60020,500152024夹紧力和理想扭矩

EXPECTEDTORQUE,Nm预期的扭矩,海里第39页，共58页，2023年，2月20日，星期一ClampLoadScatter夹负荷分散精密力矩扳手M10气动冲击扳手M14气动定扭矩扳手M12最小夹紧力电动扳手屈服点控制M8±8%±15%±25%±30-40%工具和螺栓选择第40页，共58页，2023年，2月20日，星期一屈服点控制JointMayNotBeCriticalEnoughtoWarrantitsCost联合不足以保证其成本ShouldNotUseWhen:不应使用的时机可概括为以下方面：BoltYieldStrength>JointCompressiveStrength螺栓屈服强度大于联合抗压强度时BoltYieldsSomewhereOtherThanThreads螺栓产量某个主题HeadShears螺栓头掉了NutStrips螺母无螺痕ApplicationsWhereFrequentDisassemblyisRequired应用于频繁解体所必需的场所JointsWithUnpredictableStiffnessQualities连接质量等的不可预知IfYieldistheMostAccurate, WhyNotAlwaysUseit?如果产量是最准确的,为什么不常用呢?第41页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误第42页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误FOURMAJORERRORSDURINGBOLTTIGHTENING:螺栓紧固中的四大错：Humanerrors人的操作错误Tighteningmethoderrors紧固方法不当Impropertoolerrors工具不适宜

Jointpartserrors连接部位错误Forgottotighten忘记拧紧Impropertoolsused使用了不恰当的工具Wrongspecifications规格错误Wrongtighteningprocedure紧固方法错误Wrongselectionoftools工具的选取不当Inaccuracy不精确Mechanicalfailure机械故障Outofpartstolerance超出了部件的承受力Badmaterial材料不好Insufficientlubrication润滑不充分第43页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误CLASSIFICATION&CAUSEFORLOOSENINGOFBOLTS螺栓松动分类及原因第44页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误CHARACTERISTICSDIAGRAMOFDEFECTIVEJOINT缺陷连接特征图第45页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误Tighteningfaultscanbecausedbythejoint,thetoolortheoperator拧紧错误可由连接、工具或操作人员引起Thesefaultstypicallyshowupasmajordeviationsfromnormal这些缺点通常显示为相对正常的偏离Thedetectionoftighteningfaultsisbestdonebyuncoveringdeviationsfromnormalangle紧固故障的检测最好不要覆盖正常角度的偏离ModernDCcontrollershavethecapabilitytomonitororcontrolangletoflagtheseprocesserrors现代的直流控制器能够监视和控制的角度，平复进程中遇到的各种错误装配过程中第46页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误由下列方法判断:错误种类扭矩控制扭矩控制带角度监视屈服点控制带扭矩和角度监视

BolttooSoft(Loworhighfriction

conditions)摩擦过大或过小NOYESYESBolttooSoft(NormalFriction)摩擦适中NOUsuallyNOYESBolttooHard螺栓过硬NONOYESThreadFault(FrictionHigh)摩擦过大NOYESYESCoating/LubeFault

(FrictionextremelyLow)摩擦微乎其微NOYESYES第47页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误Angle,qTorque,TBlindHoleTooShort孔的深度欠缺ExpectedEffectonTorque/AngleEndofCycleData:TorqueAngleTightening

CyclesTorqueHighLimitTorqueLowLimitAngleHighLimitAngleLowLimit第48页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误Angle,qTorque,TIncompleteOperation(toolshutoffearly)没有完全操作ExpectedEffectonTorque/AngleEndofCycleData:TorqueAngleTightening

CyclesTorqueHighLimitTorqueLowLimitAngleHighLimitAngleLowLimit第49页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误Angle,qTorque,TMisalignedParts忽略了角度EffectonTorque/AngleEndofCycleData:TorqueAngleTightening

CyclesTorqueHighLimitTorqueLowLimitAngleHighLimitAngleLowLimitExpected第50页，共58页，2023年，2月20日，星期一拧紧错误Angle,qTorque,TCrossedThreads孔直径过大EffectonTorque/AngleEndofCycleData:TorqueAngleTightening

CyclesTorqueHighLimitTorqueLowLimitAngleHighLimitAngleLowLimitExpected第51页，共58页，2023年，2月20日，星期一Angle,qTorque,TJointComponentFails零部件连接错误拧紧错误EffectonTorque/AngleEndofCycleData:TorqueAngleTightening

CyclesTorqueHighLimitTorqueLowLimitAngleHighLimitAngleLowLimitExpected第52页，共58页，2023年，2月20日，星期一Angle,qTorque,TStrippedThreads多方面的滑扣拧紧错误EffectonTorque/AngleEndofCycleData:TorqueAngleTightening

CyclesTorqueHighLimitTorqueLowLimitAngleHighLimitAngleLowLimitExpected第53页，共58页，2023年，2月20日，星期一Angle,qTorque,TWarpedMatingParts要与外包部件匹配拧紧错误EffectonTorque/AngleEndofCycleData:扭矩/角最终的循环数据的作用:TorqueAngleTightening

CyclesTorqueHighLi