扭矩知識【優(yōu)選課資】

1、裝配車間培訓(xùn)講義-扭矩培訓(xùn),主編：葉水珍 2012年12月第一版,Titel Datum Version- Name,前言,在自動化工業(yè)中，螺栓連接是很重要的一種連接方式。 在VW集團(tuán)內(nèi)部，每天有超過50,000,000個緊固件被安裝，一輛中型轎車上大約有2000個緊固件被安裝。 對于裝配生產(chǎn)線而言，約60%的工位與螺栓連接有關(guān)。,1,Titel Datum Version- Name,？ 現(xiàn)在為什么要調(diào)整擰緊搶的轉(zhuǎn)速？ 調(diào)整后，轉(zhuǎn)速變慢，節(jié)拍加長了，但是最終扭矩卻沒有變化。,擰緊的目的是什么？,用螺栓連接的部件，必須在任何工作條件下具有足夠高的預(yù)緊力,預(yù)緊力,2,Titel Datum Ve

2、rsion- Name,夾緊力,預(yù)緊力：在連接中，在受到工作載荷之前，為了增強(qiáng)連接的可靠性和緊密型，以防止受到載荷后連接件間出現(xiàn)縫隙或相對滑移而預(yù)先加的力,在預(yù)緊力的作用下，2個零件被夾緊在一起，不會分離,3,Titel Datum Version- Name,摩擦力,在有預(yù)緊力的情況下，通過2個零件之間的摩擦，產(chǎn)生一個摩擦力，以克服由外界因素（FB)產(chǎn)生的2個零件相對滑移的趨勢,4,Titel Datum Version- Name,扭矩,目前沒有一種方法在合理的費(fèi)用下在在批量生產(chǎn)條件下來測量裝配時預(yù)緊力的數(shù)值。只能在個別情況（實驗室、試驗室）下才有可能實現(xiàn)。,扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的力，等于

3、力和力臂的乘積，單位牛頓米(Nm),5,Titel Datum Version- Name,扭矩-預(yù)緊力轉(zhuǎn)換,6,Titel Datum Version- Name,有關(guān)螺紋連接的常用標(biāo)準(zhǔn),TL 1111 非合金熱卷板；材料要求 TL 180 非電解鋅片與黑色面漆涂層，表面保護(hù)要求 VW 01110-1 螺栓連接；設(shè)計和安裝規(guī)定 VW 01110-2 螺栓連接；裝配和過程安全 VW 01126-1 連接系統(tǒng)；螺栓連接的擰緊扭矩 VW 01126-2 過彈性螺栓裝配的擰緊扭矩 DIN 267-27 緊固件-第27部分：帶粘附層的鋼制螺釘、螺 栓和螺柱，技術(shù)規(guī)定 DIN 267-28 緊固件-第2

4、8部分：帶鎖定圖層的鋼制螺釘、 螺栓和螺柱，技術(shù)規(guī)定 DIN EN ISO 18265 金屬材料-硬度值的換算 DIN EN ISO 2702 經(jīng)過熱處理的鋼制自攻螺釘-機(jī)械特性 VDI 2230-1 高負(fù)荷螺栓連接的系統(tǒng)計算 VDI 2862 緊固系統(tǒng)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用 等近80項標(biāo)準(zhǔn),7,Titel Datum Version- Name,摩擦系數(shù)極限值,絕對不允許對螺栓、被連接件等自行加油！,因為摩擦系數(shù)的因素，擰緊力矩和預(yù)緊力相互影響。摩擦系數(shù)受到材料組合和表面類型的影響。為實現(xiàn)可靠的螺紋連接，摩擦系數(shù)的變化必須在一定限制內(nèi)。,摩擦系數(shù)過小，會導(dǎo)致螺紋連接自行松脫,8,Titel Da

5、tum Version- Name,影響摩擦系數(shù)的部分因素,磕碰傷,螺紋尺寸,表面鍍層,表面破壞,10次重復(fù)裝配后,從內(nèi)螺紋中脫落的金屬屑,表面有油,摩擦系數(shù)受到擰緊速度的影響很大：速度快，發(fā)熱量大，影響摩擦力。因此VW 01129標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，旋入階段速度200/min的和最后緊固階段20/min,濕度、溫度,9,Titel Datum Version- Name,螺紋緊固件的標(biāo)識,10,Titel Datum Version- Name,應(yīng)變-應(yīng)力曲線,超過屈服強(qiáng)度，螺栓從彈性變形進(jìn)入塑性變形； 超過抗拉強(qiáng)度，螺栓將被拉斷。,11,Titel Datum Version- Name,螺紋緊固件

6、類別,EA888發(fā)動機(jī)EVO2大部分為B類,12,Titel Datum Version- Name,擰緊系統(tǒng)的最低要求, 必須根據(jù)規(guī)定的擰緊方法讓所用設(shè)備（擰緊工具）有足夠的空間，并且符合人體工程學(xué)， 在選擇檢測節(jié)奏和工具更換節(jié)奏時，必須考慮機(jī)床能力因磨損而可能過早變差， 必須保證均衡且充分的能量供給， 首次使用時或在螺栓擰緊不合格率提高時，必須檢查所使用的連接元件， 在等同的時間間隔內(nèi)，通過MNA值抽檢已完工的螺栓擰緊狀態(tài)， 規(guī)定適宜的措施，以防止遺漏螺栓連接（例如：在定力扳手上做顏色標(biāo)記，視頻監(jiān)控，生產(chǎn)線聯(lián)線控制，合格品報交計數(shù)）。 只有在顯示不合格信號時才能完全擰松。, 人員必須經(jīng)過充

7、分的培訓(xùn)和指導(dǎo)，,13,Titel Datum Version- Name,保證過程安全的單個擰緊方式的工序步驟,14,Titel Datum Version- Name,擰緊設(shè)備標(biāo)定,標(biāo)定的目的：保證擰緊系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，數(shù)據(jù)真實。 （公平秤，扭矩的傳遞） MQM：SVW的計量器具管理的專業(yè)部門 B類計量器具：所有的用于擰緊功能的擰緊槍（軸）屬于B類計量器具。 B類計量器具標(biāo)定周期：1年 需臨時標(biāo)定的情況： 更換過擰緊槍、軸本體； 更換涉及其扭矩精度的部件，如扭矩輸出轉(zhuǎn)換頭、高精度擰緊槍控制器 擰緊設(shè)備經(jīng)過大修 MNA1值抽檢異?；蚱渌驊岩稍O(shè)備可能有異常,螺栓擰緊系統(tǒng)，只有在證實各控制參數(shù)

8、在達(dá)到機(jī)床能力指數(shù)Cmk1.67情況下才可稱作安全。,15,Titel Datum Version- Name,常見裝配方法 常見裝配方法,根據(jù)VW01110，有3種常見擰緊方法可以選擇： 過彈性裝配： 轉(zhuǎn)角控制“AW 11” 或者 屈服點(diǎn)以下裝配： 扭矩控制 “AD 18” 轉(zhuǎn)角控制 “AW 12” 所有其他的裝配擰緊方法均源自于這3種擰緊方法。 螺紋連接的尺寸和擰緊方法的類型相互依賴。 目前，裝配一線使用了二種擰緊方法：AD18，AW11。,16,Titel Datum Version- Name,常見裝配方法,二、AW11方式： AW11角度擰緊方式（轉(zhuǎn)角控制/扭矩監(jiān)控）。目標(biāo)值是一個預(yù)

9、先給出的從一個確定的預(yù)擰緊扭矩（MS）起算的擰緊轉(zhuǎn)角（WA）。通過在旋入屈服點(diǎn)以下預(yù)緊固和緊接著施加轉(zhuǎn)角，使螺栓連接明確進(jìn)入屈服點(diǎn)。同時，測定各自的旋入強(qiáng)度和螺距所可獲得的預(yù)加應(yīng)力?，F(xiàn)在不再存在頭部下面的摩擦對預(yù)加應(yīng)力的影響。 在使用手動工具操作的轉(zhuǎn)角控制裝配中建議使用支架。如不使用，則須由負(fù)責(zé)的專業(yè)部門（規(guī)劃、質(zhì)保和制造部門）保證裝配規(guī)定能夠?qū)崿F(xiàn)（扭矩、角度、彈性、過彈性）。,一、AD方式： AD18扭矩擰緊方式（扭矩控制/轉(zhuǎn)角監(jiān)控）。目標(biāo)值是規(guī)定的擰緊扭矩（MA）。,17,Titel Datum Version- Name,常見裝配方法示例,18,Titel Datum Version-

10、Name,轉(zhuǎn)角控制法的優(yōu)點(diǎn),19,Titel Datum Version- Name,轉(zhuǎn)角控制法的優(yōu)點(diǎn),為了獲得同樣的預(yù)緊力，采用轉(zhuǎn)角控制法相對于扭矩控制法，可以采用直徑較小強(qiáng)度較低的螺栓。,20,Titel Datum Version- Name,螺栓使用次數(shù),AD18是一種位于屈服點(diǎn)以下的裝配方法，通常情況下螺栓可以重復(fù)使用。 AW11是一種過彈性的裝配方法，擰緊后螺栓被拉長了，通常情況下螺栓不可以重復(fù)使用（除非PDM圖上有明確使用次數(shù)標(biāo)注）。 另外，帶膠的螺栓也不能重復(fù)使用。 對于重復(fù)使用的螺栓，必須進(jìn)行外觀、螺紋等檢查。,21,Titel Datum Version- Name,重復(fù)擰

11、緊時的預(yù)緊力變化,重復(fù)裝配后,從內(nèi)螺紋中脫落的金屬屑,22,Titel Datum Version- Name,AD18擰緊方法控制與監(jiān)控參數(shù),在通常情況下，使用AD18擰緊方法在施加的擰緊扭矩實際值（MI）散射較小時，由于摩擦散射來調(diào)整一個大的預(yù)加應(yīng)力散射。 在旋入系統(tǒng)受到監(jiān)控情況下，可以將施加的擰緊轉(zhuǎn)角（WI）考慮為預(yù)加應(yīng)力散射的控制點(diǎn)。,水泵總成螺栓： 9Nm15% MA = 9Nm MS =30%-50% MA WI15,23,Titel Datum Version- Name,AW11擰緊方法控制與監(jiān)控參數(shù),使用AW擰緊方法在終端扭矩（MI）形成較大散射的同時，出現(xiàn)一種小的預(yù)加應(yīng)力散

12、射。通過記錄扭矩特征曲線 / 轉(zhuǎn)角特征曲線，可以最簡便地檢查這種方法。在扭矩曲線 / 轉(zhuǎn)角曲線上面部分，超過屈服點(diǎn)。以一根演變成平坦的曲線來表示這種情況。,主軸承蓋螺栓：65Nm15%+9015 MS =65Nm WA = 90,24,Titel Datum Version- Name,MNA（MNA1、MNA2）檢驗,螺栓擰緊系統(tǒng)，只有在證實各控制參數(shù)在達(dá)到機(jī)床能力指數(shù)Cmk1.67情況下才可稱作安全。 該指數(shù)基于瞬時接收的數(shù)據(jù)結(jié)果，因此不可能推斷長時間的穩(wěn)定性。 MQM的標(biāo)定周期為1年，1年內(nèi)的設(shè)備穩(wěn)定性如何檢驗？,MNA檢驗,25,Titel Datum Version- Name,MN

13、A（MNA1、MNA2）檢驗,直接在裝配之后的再擰緊扭矩，被稱為MNA1，應(yīng)該在裝配后的30分鐘內(nèi)測定這些數(shù)值。而在連接部位已進(jìn)行過動態(tài)載荷或者熱應(yīng)力（安裝）后的再擰緊扭矩則被稱之為MNA2。,熱試后進(jìn)行 MNA1有意義嗎？,MNA值就是在螺栓（亦或螺母）進(jìn)一步擰緊時在較小角度（最大為10）周圍測得的最小扭矩,MNA1測量頻率須能夠保證無有缺陷的成品出現(xiàn)在用戶面前。當(dāng)通過其他措施能夠保證批量過程的安全時可以降低檢測頻率。,出現(xiàn)新的零件時，必須在試裝時進(jìn)行的MNA1檢測，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的判斷。,26,Titel Datum Version- Name,回顧,1、用螺栓連接的部件，必須在任何工作條件下

14、具有足夠高的夾緊力（預(yù)加應(yīng)力）2、一般只有8-16%的扭矩轉(zhuǎn)換為預(yù)緊力 3、VW 01110-2：螺栓連接；裝配和過程安全 4、摩擦系數(shù)過小，會導(dǎo)致螺紋連接自行松脫；絕對不允許對螺栓、被連接件等自行加油！ 5、VW 01129標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，旋入階段速度200/min的和最后緊固階段20/min 6、螺栓種類必須按VDI2862標(biāo)準(zhǔn)分級歸類： A螺栓安裝、B螺栓安裝、C螺栓安裝。EA888發(fā)動機(jī)大部分為B類安裝（與功能有關(guān)，即失效會導(dǎo)致汽車拋錨）,7、螺栓擰緊系統(tǒng)，只有在各控制參數(shù)在達(dá)到機(jī)床能力指數(shù)Cmk1.67情況下才可稱作安全。螺栓擰緊系統(tǒng)需定期標(biāo)定，周期1年。,8、根據(jù)VW01110，有3種擰緊方法可以選擇：過彈性裝配的轉(zhuǎn)角控制“AW 11”，屈服點(diǎn)以下裝配的扭矩控制“AD 18”和轉(zhuǎn)角控制 “AW 12” 9、目前，裝配一線使用了二種擰緊方法：AD18，AW11。AD18是一種位于屈服點(diǎn)以下的裝配方法，通常情況下螺