基本拧紧技术阿特拉斯力矩加转角技术分析及工具介绍演示文稿

基本拧紧技术阿特拉斯力矩加转角技术分析及工具介绍演示文稿1当前第1页\共有57页\编于星期二\20点基本拧紧技术介绍装配过程中的基本问题，为正确和使用选择工具提供指导Touseequipmentthatmatchesspecificneedsofthecustomeristhekeytosuccess

对客户来讲，成功的关键是所使用的工具／设备能够匹配其特定需要．

2当前第2页\共有57页\编于星期二\20点为什么使用螺栓连接装配简单拆卸方便效率高成本低3当前第3页\共有57页\编于星期二\20点质量等级安全等级客户定义等级装配工作按精度等级分为三类4当前第4页\共有57页\编于星期二\20点螺栓连接的受力剪切拉伸5当前第5页\共有57页\编于星期二\20点为了拧紧螺栓,必须施加力以便拧紧螺母/螺丝6当前第6页\共有57页\编于星期二\20点测量拧紧效果我们能够测量的是扭矩T我们想要得到的是夹紧力FTFFFF7当前第7页\共有57页\编于星期二\20点JointDiagrams螺拴与连接件的关系拉伸弹簧＋压紧弹簧螺栓连接8当前第8页\共有57页\编于星期二\20点JointDiagrams力伸长量压缩量螺栓拉伸连接件压缩压力拉力螺拴和连接的变形9当前第9页\共有57页\编于星期二\20点JointDiagrams螺栓连接的变形关系力变形预紧力螺栓伸长δ1

连接件压缩δ2

10当前第10页\共有57页\编于星期二\20点JointDiagrams轴向工作载荷的影响力δ1δ2变形螺栓受力增加部分夹紧力减少部分σδ1

工作载荷11当前第11页\共有57页\编于星期二\20点通过螺纹产生夹紧力把连接件夹紧旋转螺母或螺丝使螺丝受力伸长螺丝伸长产生的夹紧力把连接件夹紧我们需要的是连接件中的夹紧力12当前第12页\共有57页\编于星期二\20点力(F),力臂(L)=扭矩(M)螺丝旋转的越多，得到的扭矩越大但是,90%的扭矩被摩擦力消耗只有10%的扭矩转化为夹紧力夹紧力,10%螺纹副中的摩擦了,40%螺栓头下表面的摩擦力,50%施加的扭矩并不象夹紧力那么简单13当前第13页\共有57页\编于星期二\20点50-40-10规则扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夹紧力10%螺纹副中40%螺栓头下摩擦力50%14当前第14页\共有57页\编于星期二\20点螺拴的螺纹不规则，导致摩擦力很高。本不应涂油的螺拴，被无意蘸了油工件表面处理改变，摩擦系数升高夹紧力,10%螺纹副中的摩擦了,40%螺栓头下表面的摩擦力,50%假设如下情况，同样扭矩提供的夹紧力是增加是下降？15当前第15页\共有57页\编于星期二\20点再假如完全没有摩擦力会怎样？会不会有扭矩产生？扭矩能保持吗？扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夹紧力10%螺纹副中40%螺栓头下摩擦力50%16当前第16页\共有57页\编于星期二\20点夹紧力与摩擦力的关系通常的情况螺栓头下摩擦力

50%螺纹副中摩擦力

40%

10%在螺栓头下加润滑油螺栓头下摩擦力

45%螺纹副中摩擦力

40%夹紧力

15%螺纹副中有杂质或螺纹受损螺栓头下摩擦力

50%螺纹副中摩擦力

45%

5%17当前第17页\共有57页\编于星期二\20点一定要确保施加的扭矩达到最小需要扭矩夹紧力一定要高于外部载荷安全余量载荷的影响因素:振动摩擦力的变化连接件尺寸变化拧紧精度18当前第18页\共有57页\编于星期二\20点施加的扭矩不要超过使用极限Angleofrotation旋转的角度Torque扭矩施加的扭矩过大会使螺栓过度伸长安全余量取决于:拧紧精度材料等级19当前第19页\共有57页\编于星期二\20点螺栓标识系统生产商第一个数=1/100的最小抗拉强度(N/mm2) 100×8=800N/mm2

第二个数=屈服强度与最小抗拉强度之间的关系

0.8=80%两数相乘得出屈服应力

800*0.8=640N/mm2

公制螺纹.20当前第20页\共有57页\编于星期二\20点弹性松弛会影响夹紧力材料弹性松弛会使夹紧力衰减!Time21当前第21页\共有57页\编于星期二\20点Jointcharacteristicscanalsodefinethetooltyperequired(ISO5393)连接的特性也决定着所需工具的类型．旋转角度目标扭矩A.

硬连接：到达贴合点后，旋转30以内达到目标扭矩B.软连接：到达贴合点后，旋转2圈以上达到目标扭矩扭矩的过扭程度受连接件硬度以及工具转速影响。软连接、硬连接22当前第22页\共有57页\编于星期二\20点软、硬连接目标均值偏差扭矩角度过扭贴合点硬连接软连接23当前第23页\共有57页\编于星期二\20点如何在一个连接件上测量扭矩动态扭矩:在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量

静态扭矩:安装后用扭矩扳手测量24当前第24页\共有57页\编于星期二\20点静态扭矩动力工具输出扭矩

92949192949292X=92,43=1,13扭力扳手静态扭矩

103106103100100103100X=102,14=2,27T(Nm)时间20406080100110120(A)工具输出(动态扭矩)(B)扭力扳手(静态扭矩)原因:静态摩擦力25当前第25页\共有57页\编于星期二\20点 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) 3Sigma硬连接26当前第26页\共有57页\编于星期二\20点均值 标准偏差

(Sigma)3Sigma 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27当前第27页\共有57页\编于星期二\20点衰减60-70%的衰减发生在30毫秒以内时间牛米衰减断气28当前第28页\共有57页\编于星期二\20点AluminiumJointSteelBolt29当前第29页\共有57页\编于星期二\20点TorqueControl/AngleMonitor

扭矩控制／角度监控AngleControl/TorqueMonitor

角度控制／扭矩监控TorqueandAngleControl

扭矩和角度控制FastenerYieldControl

屈服点控制………其它高级拧紧控制方法30当前第30页\共有57页\编于星期二\20点AngleAClampForceFdFdAJointModelingTheclampforcewill,aftertherundownsection,growasalinearfunctionofangle.夹紧力在贴合后随着角度线性增长Thiscanbedescribedas可描述为:ClampForceF=k*A,wherekistheforcerate(力率、力比)

definedasdF/dAAistheangleofturnofthebolt.Theforceratewill,foragivendesignvary,mainlyasafunctionofgeometrictolerances公差.31当前第31页\共有57页\编于星期二\20点ClampForceAngleTorqueJointModelingAngle32当前第32页\共有57页\编于星期二\20点TheTorque-TensionRelationshipTheclampforceFwilltranslatetotorquethroughfrictionµ,pitchPandthreadangleßbytheformula:33当前第33页\共有57页\编于星期二\20点JointModel-PlasticRangeClampForceTorqueAngleAngle34当前第34页\共有57页\编于星期二\20点JointModel-PlasticRangeTheclampforceintheelasticrangeismainlydependantoftheyieldpointofthematerialandonlytoalesserdegreeoftherotationofangleandthefrictioncoefficient.Theforceratewilldeclineintheplasticrangewithamarkedbendforhighgradematerial,lessmarkedforlowgradematerialsandeventuallytheboltwillbreak.Themarginforyieldonsetuntilfailureishighlydependantonclamplength,butisnormallyseveralhundreddegrees.ClampForceAngleFailure35当前第35页\共有57页\编于星期二\20点

TorqueControl扭矩控制36当前第36页\共有57页\编于星期二\20点

TorqueControlTorquecontrolutilizesthewellknownrelationshipbetweentorqueandtension.Minimumclampforcewilloccuratmaximumfrictionandminimumforcerateandviceversa.37当前第37页\共有57页\编于星期二\20点

TorqueControl扭矩控制Advantages优势:容易实现不同精度等级的控制+/-25%的冲击型工具到+/-1%的握紧轴巨量的产品和过程设计的标准数据-历史悠久过程的设备的有效性审订容易广为人知38当前第38页\共有57页\编于星期二\20点TorqueControl扭矩控制劣势:夹紧力的精度很差,可能差到+/-60%,受摩擦系数影响大没有根本办法防止螺拴断裂以上两个原因导致螺拴能力利用率低-60%39当前第39页\共有57页\编于星期二\20点弹性区域角度控制TighteningSpecification=ThresholdTorque+TighteningAngle40当前第40页\共有57页\编于星期二\20点弹性区域角度控制Anglecontrolintheelasticrangeavoidsthelarge

frictionvariationandutilizestheusuallysmallerforceratevariationbycontrollingtheangleratherthanthetorque-implementedbyturningaspecificanglefromatorquelevel,thethresholdtorque.(Thethresholdtorqueissometimesreferredtoasasnugtorque.)JointbeingpulledtogetherAngleTorque41当前第41页\共有57页\编于星期二\20点优势相对容易实现过程和产品相对容易检查有效性现场维修的成本和精度可以接受螺拴利用率得到提高弹性区域角度控制42当前第42页\共有57页\编于星期二\20点弹性区域角度控制劣势标准的拧紧规范不能直接使用了-必须做一些连接分析/实验室试验无法使用扭力扳手校验

工具同时需要扭矩和角度测量能力43当前第43页\共有57页\编于星期二\20点塑性区域角度控制ClampForceTorqueAngleAngleTresholdtorqueTighteningangleClampforcevariation44当前第44页\共有57页\编于星期二\20点优势摩擦力影响降到最低最大程度上利用螺拴能力塑性区域角度控制劣势设置和校验产品参数的费用高昂螺拴无法重复使用45当前第45页\共有57页\编于星期二\20点TorquedT/dAmaximumX%ofdT/dAmaximumdT/dAAngleAngle梯度(扭矩变化率)控制、屈服点控制46当前第46页\共有57页\编于星期二\20点梯度(扭矩变化率)控制、屈服点控制Advantages优势Themethodutilizesthefullyieldstrengthofthebolt,whiletakingitpastyieldaminimumamount.螺拴进入塑性阶段一个小角度,最大程序利用螺拴Theboltscannormallybereusedseveraltimes螺拴可以重复利用几次Withgradientcontrolmethods,thetighteningprocessisadaptedtotheindividualjoint.夹紧力精度很高,拧紧效果不受弹性系数K影响.当需要用许多螺拴坚固的情况下,如气缸盖,在设计上有时需要对不同位置使用不同螺拴,弹性系数不同.但这只影响屈服点的角度,夹紧力总是在屈服点附近.Drawbacks劣势需要连接分析和实验室工作过程的检验困难拧紧/修复螺拴可能是个问题Equipmentbecomesexpensive设备昂贵47当前第47页\共有57页\编于星期二\20点ToolControlMethods-UltrasonicsUltrasonicstighteningtechniquesarebasedthepropagationofanacousticwavedownthebolt,andnormally,reflectedbacktothebolthead.Astheboltexperiencesclampforce,itwillbeelongatedandthetraveltimewillincrease.Traveltimewillalsoincreasedependingonthestresslevelinthematerial.Ultrasonicsoffersthemostexactmethodsofclampforcemeasurementandhencecontrol,butisrequiresspecialconditions(acousticcoupling声耦合,boltlengthtodiameterratios螺拴长度直径比,speciallytreatedboltheadsandboltends螺拴头尾的特殊处理)thatoftenmakesitdifficulttoarrangeexceptunderspecialproductionconditionsorforlaboratoryuse.48当前第48页\共有57页\编于星期二\20点工具的认证我怎么知道是否买到了一把好工具??49当前第49页\共有57页\编于星期二\20点ISO标准ISO9001并不能提高产品的质量QS9000则能提高产品的质量ISO5393是当今动力工具的唯一国际标准测试:精度，耐用度，和重复性福特认证：首个动力工具认证系统50当前第50页\共有57页\编于星期二\20点福特/ISO5393

动力工具认证51当前第51页\共有57页\编于星期二\20点1970年福特开始对动力工具进行能力测试，目的是：明确生产中对所需扭矩的控制能力明确对工具测试的统一标准明确对工具综合性能的评判标准进行测试并对工具分级根据测试结果来对特定工位选择合适的工具动力工具的测试是由福特开始的，之后转由LTU(劳伦斯理工大学)在福特监理下进行认证背景52当前第52页\共有57页\编于星期二\20点测试程序 对于每把不同的工具(即使是不同的齿轮结构)，都需按照如下的程序进行测试:抽出4把工具进行能力测试(每把工具进行25次硬连接和25软连接拧紧)将其中的2把工具的数据按照福特标准进行精度测试对剩下的2把工具进行耐受度测试对抽出的2把工具按照福特/LTU标准进行