扭矩知識基礎PPT學習教案

1、會計學1扭矩知識基礎扭矩知識基礎目 錄第1頁/共70頁3第2頁/共70頁2022年7月1日6/11擰緊原理擰緊原理預緊力螺栓拉伸 螺栓插入被連接件，利用螺母或內螺紋擰緊使螺栓拉伸變形，這種彈性變形產生了軸向的拉力，將被夾零件擠壓在了一起，稱為預緊力。 理論上，只要產生了足夠的夾緊力，完全可以保證被夾零件在震動、高低溫等惡劣環(huán)境下安全工作，而不必使用涂膠等輔助方法。扭矩擰緊原理第一章第一章 擰緊基本術語與原理擰緊基本術語與原理第3頁/共70頁張力張力夾緊力剪切力剪切力抗張力抗張力第一章第一章 擰緊基本術語與原理擰緊基本術語與原理第4頁/共70頁152008-07-16The 50-40-10 規(guī)

2、則規(guī)則扭矩扭矩100%夾緊力夾緊力10%螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%90% 的扭矩用于克服摩擦力施加的扭矩并不象夾緊力那么簡單 90% 的扭矩被摩擦力消耗的扭矩被摩擦力消耗 只有只有10%的扭矩轉化為夾緊力的扭矩轉化為夾緊力扭矩(M) = 力 (F)*力臂 (L) 第一章第一章 擰緊基本術語與原理擰緊基本術語與原理第5頁/共70頁10%螺栓頭下摩擦力45%5%162008-07-16夾緊力與摩擦力的關系與影響螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%螺栓頭下摩擦力50%螺紋副中摩擦力40%夾緊力15%在螺栓頭下加潤滑油螺紋副中有雜質螺紋副中摩擦力45%摩擦力潤滑后的螺栓壞的螺紋普通緊

3、固軸力通常的情況第一章第一章 擰緊基本術語與原理擰緊基本術語與原理第6頁/共70頁第7頁/共70頁192008-07-16螺栓標識系統(tǒng)1）8.8 第一個數：表示公稱抗拉強度的 1/100 （即最大抗張應力 N/mm2) 1008 = 800 N/mm2 第二個數：表示公稱屈服強度與公稱抗拉 強度比值的關系（即屈強比） 0.8 = 80% 兩數相乘得出其屈服強度 ： 800* 0.8 = 640 N/mm2 2）BUFO：表示生產商3）M：表示公制螺紋第一章第一章 擰緊基本術語與原理擰緊基本術語與原理第8頁/共70頁10扭矩角度貼合點扭矩角度貼合點硬連接 720 度 720 度第二章 螺栓連接的

4、方式第9頁/共70頁彈性松弛會影響夾緊力彈性松弛會影響夾緊力材料彈性松弛會使夾緊力衰減材料彈性松弛會使夾緊力衰減!Time第二章 螺栓連接的方式第10頁/共70頁222008-07-16牛米牛米扭矩衰減工具斷開衰減時間扭矩衰減:擰緊工作完畢后發(fā)生在緊固件上的扭矩降低現象即為扭矩衰減,衰減后的扭矩低于目標值但較為穩(wěn)定,一般在擰緊操作完成后的30ms內會完成60%以上的扭矩衰減。對于任何連接，隨著時間的推移，都會有一定程度的扭矩衰減，一般發(fā)生在以下兩種情況中：1、粗糙的表面配合時造成的衰減；2、軟連接中的扭矩衰減。第二章 螺栓連接的方式第11頁/共70頁裝配手測(動態(tài))(靜態(tài)) 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 標準偏差 (Sigma) 3 Sigma硬連接硬連接數據分析靜態(tài)扭矩高于動態(tài)扭矩第12頁/共70頁均值 標準偏差 (Sigma) 3 Sigma裝配手測(動態(tài))(靜態(tài)) 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 軟連接軟連接靜態(tài)扭矩低于動態(tài)扭矩第13頁/共70頁第二章 螺栓連接的方式第14頁/共70頁16擰緊角度值擰緊角度值 (o)扭矩扭矩 (Nm)預擰緊預擰緊開始夾緊開始夾緊夾緊形成夾緊形成最終擰緊最終擰緊最終扭矩和角度最終扭矩和角度值必須落在這一值必須落在這一區(qū)域區(qū)域擰緊過程的可接受范圍擰緊過程的可接受范圍第15頁/共70頁第16頁/共70頁第17頁/共70頁19 根據拉伸-屈服極限的關系圖，常用的扭矩控制方法有五種 （1）扭矩控制法（T） （2）扭矩-轉角控制法（TA） （3）屈服點控制法（TG） （4）質量保證法（QA） （5）扭矩斜

7、率法第18頁/共70頁4.1 扭矩控制法第19頁/共70頁在采用扭矩控制的同時,用緊固轉角作為指標對預緊力進行監(jiān)控的控制方法。 .20% N扭矩（舉例）設定轉角控制的起始點 .從起始點計算轉角，同時記錄扭矩扭矩角度扭矩 = OK角度 ：監(jiān)控TmaxTmin20%minmax設定角度4.2 扭矩-轉角控制法第20頁/共70頁4.2 扭矩-轉角控制法第21頁/共70頁4.2 扭矩-轉角控制法第22頁/共70頁第23頁/共70頁第24頁/共70頁第25頁/共70頁27第26頁/共70頁28第五章 扭矩檢查方法 第27頁/共70頁29第五章 扭矩檢查方法第28頁/共70頁第五章 扭矩檢查方法第29頁/

8、共70頁第六章 擰緊工具選配第30頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第31頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第32頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第33頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第34頁/共70頁間為起點，綜合考慮項目進度，倒排工具選型工作的時間節(jié)點。第六章 擰緊工具選配第35頁/共70頁補清單提出第一輪工具增補/采購清單第六章 擰緊工具選配第36頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第37頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第38頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第39頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第40頁/共70頁第41頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第42頁/共70頁轉角齒輪齒輪離合器氣動馬達斷

9、氣閥消聲器壓桿第六章 擰緊工具選配第43頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第44頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第45頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第46頁/共70頁 集成電路板集成電路板 控制開關控制開關 刀頭鎖緊機構刀頭鎖緊機構 正反轉控制開關正反轉控制開關 離合器離合器 電動機電動機 行星齒輪行星齒輪第六章 擰緊工具選配第47頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第48頁/共70頁第49頁/共70頁l結構和使用簡單，價格較便宜；l無需外部能源供給，無能耗；l存儲攜帶方便精度控制較差；存在過力現象，受人為因素影響；需要進行零位標定小規(guī)模低節(jié)拍應用產品型號變化較少l操作效率較高；l無需特定控制系統(tǒng)

10、；l具備一定的精度控制能力；l無特定標定要求扭矩控制精度較低；需要定期保養(yǎng)；需要提供穩(wěn)定的氣源供給，能耗較高；使用噪音較高快速預緊和松開對產品制造質量要求不高、無追溯要求的場合產品型號變化頻繁l扭距控制精度高，重復性好；l擰緊結果不受人為因素影響；l可編程控制，適應不同的擰緊過程要求；l擰緊數據實時采集和存儲，易追溯分析；l具備與外部通訊和數據傳輸能力；l工具壽命長，生產效率高，使用安靜需要定期系統(tǒng)校準和標定；需要設定特定的控制程序和有效限值；需要提供電力供給和控制網絡；擰緊結果的分析需要專業(yè)人員；價格較昂貴大規(guī)模生產作業(yè)對產品制造質量要求較高且需要特定控制、分析和追溯的場合產品型號變化頻繁第

11、50頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第51頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第52頁/共70頁第六章 擰緊工具選配第53頁/共70頁 第六章 擰緊工具選配第54頁/共70頁56螺紋聯接時緊固力和緊固順序相當重要，如緊固力與緊固順序配合不當，表面看起來螺紋其實都以緊固完成，實質上螺紋在經過震動、沖擊和交變運動后，很快就會松動。所以在成組螺釘、螺母緊固時，一定按正確的緊固順序逐次（一般兩三次）擰緊螺母。一般第一次緊固力為25%，第二次緊固力為50%，第三次緊固力為100%。下圖為各種聯接件的緊固順序：長條形零件：從中間開始向兩邊緊固，防止零件變形 第七章螺紋聯接擰緊工藝順序第55頁/共70頁57（2

12、）對稱零件：從對角開始緊固，如方形、圓形件第七章螺紋聯接擰緊工藝順序第56頁/共70頁58（3）多孔零件的緊固：從中向四周對稱發(fā)散進行 第七章螺紋聯接擰緊工藝順序第57頁/共70頁59扭矩和角度 OK扭矩角度扭矩 = OK角度 = OK第八章 擰緊工作中常見問題第58頁/共70頁60扭矩 OK, 角度過低扭矩角度扭矩 = OK角度 = 過低扭矩 = OK角度 = OK第八章 擰緊工作中常見問題扭矩合格角度過低:這種情況存在的可能性有：重復擰緊螺栓、螺紋損壞、螺紋副中有雜質、漏裝膠墊圈或者墊片、相配合的零件材質變硬等；第59頁/共70頁61扭矩 OK, 角度過高扭矩 = OK角度 = 過高扭矩

13、= OK角度 = 過低扭矩 = OK角度 = OK扭矩角度第八章 擰緊工作中常見問題扭矩合格角度過高:這種情況存在的可能性有：螺牙滑牙、螺栓過度潤滑、多裝墊片、螺栓材料變化等。第60頁/共70頁第八章 擰緊工作中常見問題第61頁/共70頁第八章 擰緊工作中常見問題第62頁/共70頁第八章 擰緊工作中常見問題第63頁/共70頁65第九章電動擰緊槍的防錯方法1. 數量統(tǒng)計防錯法在制造業(yè)企業(yè)中，經常會出現操作者使用單軸電動擰緊槍來擰緊多顆緊固件或使用多軸電動擰緊槍來擰緊多組緊固件的情況，操作者會很容易忘記擰緊一顆（組）或多顆（組）緊固件，造成緊固件擰緊狀態(tài)不受控，甚至還會引起產品失效。為了預防這種情

14、況的發(fā)生，我們可以采用擰緊數量統(tǒng)計的方法來進行防錯:采用該方法時，在緊固件擰緊之前需要編輯好生產線的控制程序（PLC程序），讓電動擰緊槍和PLC程序能夠相互通信，在控制程序中設定好要求的擰緊數量并限制對于同一件產品所允許得到的合格次數不能超過設定的次數。當等待擰緊的工件到達該工位時，PLC程序就會下達允許擰緊的指令給電動擰緊槍，這時候操作者就可以使用電動擰緊槍來對緊固件進行擰緊。當操作者對緊固件進行擰緊時，擰緊力矩每合格一次（組），擰緊槍的控制盒就會發(fā)一個（組）合格信號給生產線的PLC程序，PLC程序在接收到合格信號后自動在計數器上計數并可以在工位HMI上把已經擰緊合格的緊固件數量顯示出來（見

15、圖1）；而如果某一次擰緊力矩不合格時，擰緊槍就不會發(fā)信號給PLC程序，計數器上的已擰緊合格緊固件數量就不會增加。在實際裝配過程中，直到PLC程序得到的合格信號數量達到原先設定的要求才會認為該產品在本工位的擰緊是合格的，才能夠釋放產品到下一裝配工位進行裝配，否則PLC程序會認為該工位的緊固件沒有完成擰緊而不能讓該產品繼續(xù)正常裝配。在擰緊過程中，不論擰緊力矩合格與否，都會在擰緊槍控制盒上顯示出擰緊的力矩并在擰緊槍上用相應的指示燈來顯示擰緊狀態(tài)。當下一個產品到達裝配工位時計數器自動清零，重新進行計數第64頁/共70頁662.起動力矩防錯法有時候雖然我們使用了數量統(tǒng)計防錯法來進行防錯，但是由于緊固件的

16、數量過多，操作者在操作過程中會把某一顆或多顆緊固件重復擰緊，從而出現計數器上的合格次數足夠，但還是有部分緊固件沒有得到擰緊的情況。在這種情況下，我們就可以在數量統(tǒng)計防錯法的基礎上增加起動力矩監(jiān)控的方法來進行防錯。眾所周知，當緊固件被擰緊后，如果重新施加外力到該緊固件上，緊固件并不是在外力施加開始時就開始轉動，而是需要等到施加的外力達到一定的程度以后才會重新開始轉動。這樣我們就可以在編制電動擰緊槍的擰緊程序時預先設定一個用于監(jiān)控的起動力矩，該起動力矩小于把緊固件重新擰動時的力矩。當操作者使用電動擰緊槍來擰緊緊固件時，擰緊槍程序會自動監(jiān)控擰緊的力矩，如果擰緊力矩已經達到原先設定的起動力矩而緊固件還

17、是沒有開始轉動時，則程序會認為該緊固件已經擰緊過，電動擰緊槍停止轉動，計數器不進行計數；否則就可以按照正常操作進行擰緊和計數。但是該方法不適用于附帶有比較厚的軟墊片的緊固件，因為這種緊固方式的起動力矩比較小，很容易出現判斷錯誤的情況第九章電動擰緊槍的防錯方法第65頁/共70頁67(1)扭矩控制-角度監(jiān)控法扭矩控制-轉角監(jiān)控法就是在將螺栓擰緊到目標扭矩停止的過程中監(jiān)控從一定扭矩開始到目標扭矩所轉過的角度。在擰緊的過程中，扭矩和角度必須同時落在所設定的范圍中擰緊結果才算合格。這種控制方法存在兩種不合格報警情況：1)扭矩合格角度過低，這種情況存在的可能性有：重復擰緊螺栓、螺紋損壞、螺紋副中有雜質、漏

18、裝膠墊圈或者墊片、相配合的零件材質變硬等；2)扭矩合格角度過高，這種情況存在的可能性有：螺牙滑牙、螺栓過度潤滑、多裝墊片、螺栓材料變化等。在具體的生產中，需要經過大量的試驗數據設置合理的角度監(jiān)控范圍，避免造成不必要的返修但又可以在現場及時發(fā)現質量問題并報警。(2)預擰緊階段角度控制-扭矩監(jiān)控法角度控制-扭矩監(jiān)控法就是將螺栓控制轉過一定的角度，在這個角度窗口內監(jiān)控扭矩的變化范圍。經過大量試驗數據顯示，大多數擰緊滑牙的情況在螺栓擰緊還未到達貼合面時已經有異常，滑牙的擰緊曲線在還未達到貼合面的擰緊階段扭矩跳動較大，最大值達到10Nm，而合格的擰緊曲線很平穩(wěn)，總是在0Nm上下波動。由以上經驗總結，對于

19、比較長的螺栓，在預擰緊階段可以通過角度控制-扭矩監(jiān)控的防錯方法，系統(tǒng)控制在設定的角度窗口內，一旦扭矩超出上限值設備立即停止，這樣可以防止螺栓滑牙后繼續(xù)擰緊，由此造成螺紋孔損壞返修工作復雜。需要強調的是這種辦法只能用于自動擰緊工位，因為預擰緊階段轉過的角度與操作工扣動扳機后將套筒放入螺栓的時間關系很大，人為原因不利于進行參數的設置3.扭矩控制-角度監(jiān)控法第九章電動擰緊槍的防錯方法第66頁/共70頁684.擰緊曲線防錯法對于帶有密封圈或軟墊片的緊固件，我們可以使用擰緊曲線防錯法來防止操作者忘記安裝這些密封件。該方法利用緊固件的擰緊曲線來判別是否忘記安裝密封件。在緊固件的整個擰緊過程中，擰緊力矩從零

20、到目標力矩的過程中，緊固件的力矩是逐漸增大的，通過擰緊程序對整個過程的監(jiān)控和記錄，可以收集到擰緊過程的力矩變化曲線（即擰緊曲線）。如果安裝有密封圈或軟墊片，擰緊力矩上升會比較緩慢，需要較長的時間才能達到目標力矩；而如果沒有安裝有密封圈或軟墊片，則擰緊曲線會比較陡，擰緊力矩很快就會達到目標力矩。我們可以在電動擰緊槍的擰緊程序中預先設定好擰緊曲線的合格范圍。當操作者使用電動擰緊槍來擰緊緊固件時，電動擰緊槍收集并記錄擰緊曲線，并和原先設定好的擰緊曲線進行對比，用來判斷是否安裝有密封件。5傳感器防錯法a.對于附帶有比較厚的硬墊片的緊固件，我們可以使用對射式光柵傳感器（包括發(fā)送器及接受器）來防止操作者忘記安裝墊片。傳感器防錯法是通過檢查緊固件擰緊后的高度來確認墊片是否存在，