基本擰緊技術(shù)阿特拉斯力矩加轉(zhuǎn)角技術(shù)分析及工具介紹演示文稿

基本擰緊技術(shù)阿特拉斯力矩加轉(zhuǎn)角技術(shù)分析及工具介紹演示文稿1當(dāng)前第1頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)基本擰緊技術(shù)介紹裝配過(guò)程中的基本問(wèn)題，為正確和使用選擇工具提供指導(dǎo)Touseequipmentthatmatchesspecificneedsofthecustomeristhekeytosuccess

對(duì)客戶(hù)來(lái)講，成功的關(guān)鍵是所使用的工具／設(shè)備能夠匹配其特定需要．

2當(dāng)前第2頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)為什么使用螺栓連接裝配簡(jiǎn)單拆卸方便效率高成本低3當(dāng)前第3頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)質(zhì)量等級(jí)安全等級(jí)客戶(hù)定義等級(jí)裝配工作按精度等級(jí)分為三類(lèi)4當(dāng)前第4頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)螺栓連接的受力剪切拉伸5當(dāng)前第5頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)為了擰緊螺栓,必須施加力以便擰緊螺母/螺絲6當(dāng)前第6頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)測(cè)量擰緊效果我們能夠測(cè)量的是扭矩T我們想要得到的是夾緊力FTFFFF7當(dāng)前第7頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)JointDiagrams螺拴與連接件的關(guān)系拉伸彈簧＋壓緊彈簧螺栓連接8當(dāng)前第8頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)JointDiagrams力伸長(zhǎng)量壓縮量螺栓拉伸連接件壓縮壓力拉力螺拴和連接的變形9當(dāng)前第9頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)JointDiagrams螺栓連接的變形關(guān)系力變形預(yù)緊力螺栓伸長(zhǎng)δ1

連接件壓縮δ2

10當(dāng)前第10頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)JointDiagrams軸向工作載荷的影響力δ1δ2變形螺栓受力增加部分夾緊力減少部分σδ1

工作載荷11當(dāng)前第11頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)通過(guò)螺紋產(chǎn)生夾緊力把連接件夾緊旋轉(zhuǎn)螺母或螺絲使螺絲受力伸長(zhǎng)螺絲伸長(zhǎng)產(chǎn)生的夾緊力把連接件夾緊我們需要的是連接件中的夾緊力12當(dāng)前第12頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)力(F),力臂(L)=扭矩(M)螺絲旋轉(zhuǎn)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%的扭矩轉(zhuǎn)化為夾緊力夾緊力,10%螺紋副中的摩擦了,40%螺栓頭下表面的摩擦力,50%施加的扭矩并不象夾緊力那么簡(jiǎn)單13當(dāng)前第13頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)50-40-10規(guī)則扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夾緊力10%螺紋副中40%螺栓頭下摩擦力50%14當(dāng)前第14頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)螺拴的螺紋不規(guī)則，導(dǎo)致摩擦力很高。本不應(yīng)涂油的螺拴，被無(wú)意蘸了油工件表面處理改變，摩擦系數(shù)升高夾緊力,10%螺紋副中的摩擦了,40%螺栓頭下表面的摩擦力,50%假設(shè)如下情況，同樣扭矩提供的夾緊力是增加是下降？15當(dāng)前第15頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)再假如完全沒(méi)有摩擦力會(huì)怎樣？會(huì)不會(huì)有扭矩產(chǎn)生？扭矩能保持嗎？扭矩100%90%的扭矩用于克服摩擦力夾緊力10%螺紋副中40%螺栓頭下摩擦力50%16當(dāng)前第16頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)夾緊力與摩擦力的關(guān)系通常的情況螺栓頭下摩擦力

50%螺紋副中摩擦力

40%

10%在螺栓頭下加潤(rùn)滑油螺栓頭下摩擦力

45%螺紋副中摩擦力

40%夾緊力

15%螺紋副中有雜質(zhì)或螺紋受損螺栓頭下摩擦力

50%螺紋副中摩擦力

45%

5%17當(dāng)前第17頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)一定要確保施加的扭矩達(dá)到最小需要扭矩夾緊力一定要高于外部載荷安全余量載荷的影響因素:振動(dòng)摩擦力的變化連接件尺寸變化擰緊精度18當(dāng)前第18頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)施加的扭矩不要超過(guò)使用極限Angleofrotation旋轉(zhuǎn)的角度Torque扭矩施加的扭矩過(guò)大會(huì)使螺栓過(guò)度伸長(zhǎng)安全余量取決于:擰緊精度材料等級(jí)19當(dāng)前第19頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)螺栓標(biāo)識(shí)系統(tǒng)生產(chǎn)商第一個(gè)數(shù)=1/100的最小抗拉強(qiáng)度(N/mm2) 100×8=800N/mm2

第二個(gè)數(shù)=屈服強(qiáng)度與最小抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系

0.8=80%兩數(shù)相乘得出屈服應(yīng)力

800*0.8=640N/mm2

公制螺紋.20當(dāng)前第20頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)彈性松弛會(huì)影響夾緊力材料彈性松弛會(huì)使夾緊力衰減!Time21當(dāng)前第21頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)Jointcharacteristicscanalsodefinethetooltyperequired(ISO5393)連接的特性也決定著所需工具的類(lèi)型．旋轉(zhuǎn)角度目標(biāo)扭矩A.

硬連接：到達(dá)貼合點(diǎn)后，旋轉(zhuǎn)30以?xún)?nèi)達(dá)到目標(biāo)扭矩B.軟連接：到達(dá)貼合點(diǎn)后，旋轉(zhuǎn)2圈以上達(dá)到目標(biāo)扭矩扭矩的過(guò)扭程度受連接件硬度以及工具轉(zhuǎn)速影響。軟連接、硬連接22當(dāng)前第22頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)軟、硬連接目標(biāo)均值偏差扭矩角度過(guò)扭貼合點(diǎn)硬連接軟連接23當(dāng)前第23頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)如何在一個(gè)連接件上測(cè)量扭矩動(dòng)態(tài)扭矩:在擰緊螺栓的同時(shí)用在線式扭矩傳感器測(cè)量

靜態(tài)扭矩:安裝后用扭矩扳手測(cè)量24當(dāng)前第24頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)靜態(tài)扭矩動(dòng)力工具輸出扭矩

92949192949292X=92,43=1,13扭力扳手靜態(tài)扭矩

103106103100100103100X=102,14=2,27T(Nm)時(shí)間20406080100110120(A)工具輸出(動(dòng)態(tài)扭矩)(B)扭力扳手(靜態(tài)扭矩)原因:靜態(tài)摩擦力25當(dāng)前第25頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn) 裝配 手測(cè)

(動(dòng)態(tài)) (靜態(tài)) 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 標(biāo)準(zhǔn)偏差

(Sigma) 3Sigma硬連接26當(dāng)前第26頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差

(Sigma)3Sigma 裝配 手測(cè)

(動(dòng)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

100.42 86.7 0.21 2.8 0.63 8.3軟連接27當(dāng)前第27頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)衰減60-70%的衰減發(fā)生在30毫秒以?xún)?nèi)時(shí)間牛米衰減斷氣28當(dāng)前第28頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)AluminiumJointSteelBolt29當(dāng)前第29頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)TorqueControl/AngleMonitor

扭矩控制／角度監(jiān)控AngleControl/TorqueMonitor

角度控制／扭矩監(jiān)控TorqueandAngleControl

扭矩和角度控制FastenerYieldControl

屈服點(diǎn)控制………其它高級(jí)擰緊控制方法30當(dāng)前第30頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)AngleAClampForceFdFdAJointModelingTheclampforcewill,aftertherundownsection,growasalinearfunctionofangle.夾緊力在貼合后隨著角度線性增長(zhǎng)Thiscanbedescribedas可描述為:ClampForceF=k*A,wherekistheforcerate(力率、力比)

definedasdF/dAAistheangleofturnofthebolt.Theforceratewill,foragivendesignvary,mainlyasafunctionofgeometrictolerances公差.31當(dāng)前第31頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)ClampForceAngleTorqueJointModelingAngle32當(dāng)前第32頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)TheTorque-TensionRelationshipTheclampforceFwilltranslatetotorquethroughfrictionμ,pitchPandthreadangle?bytheformula:33當(dāng)前第33頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)JointModel-PlasticRangeClampForceTorqueAngleAngle34當(dāng)前第34頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)JointModel-PlasticRangeTheclampforceintheelasticrangeismainlydependantoftheyieldpointofthematerialandonlytoalesserdegreeoftherotationofangleandthefrictioncoefficient.Theforceratewilldeclineintheplasticrangewithamarkedbendforhighgradematerial,lessmarkedforlowgradematerialsandeventuallytheboltwillbreak.Themarginforyieldonsetuntilfailureishighlydependantonclamplength,butisnormallyseveralhundreddegrees.ClampForceAngleFailure35當(dāng)前第35頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)

TorqueControl扭矩控制36當(dāng)前第36頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)

TorqueControlTorquecontrolutilizesthewellknownrelationshipbetweentorqueandtension.Minimumclampforcewilloccuratmaximumfrictionandminimumforcerateandviceversa.37當(dāng)前第37頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)

TorqueControl扭矩控制Advantages優(yōu)勢(shì):容易實(shí)現(xiàn)不同精度等級(jí)的控制+/-25%的沖擊型工具到+/-1%的握緊軸巨量的產(chǎn)品和過(guò)程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)-歷史悠久過(guò)程的設(shè)備的有效性審訂容易廣為人知38當(dāng)前第38頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)TorqueControl扭矩控制劣勢(shì):夾緊力的精度很差,可能差到+/-60%,受摩擦系數(shù)影響大沒(méi)有根本辦法防止螺拴斷裂以上兩個(gè)原因?qū)е侣菟┠芰寐实?60%39當(dāng)前第39頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)彈性區(qū)域角度控制TighteningSpecification=ThresholdTorque+TighteningAngle40當(dāng)前第40頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)彈性區(qū)域角度控制Anglecontrolintheelasticrangeavoidsthelarge

frictionvariationandutilizestheusuallysmallerforceratevariationbycontrollingtheangleratherthanthetorque-implementedbyturningaspecificanglefromatorquelevel,thethresholdtorque.(Thethresholdtorqueissometimesreferredtoasasnugtorque.)JointbeingpulledtogetherAngleTorque41當(dāng)前第41頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)優(yōu)勢(shì)相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)過(guò)程和產(chǎn)品相對(duì)容易檢查有效性現(xiàn)場(chǎng)維修的成本和精度可以接受螺拴利用率得到提高彈性區(qū)域角度控制42當(dāng)前第42頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)彈性區(qū)域角度控制劣勢(shì)標(biāo)準(zhǔn)的擰緊規(guī)范不能直接使用了-必須做一些連接分析/實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)無(wú)法使用扭力扳手校驗(yàn)

工具同時(shí)需要扭矩和角度測(cè)量能力43當(dāng)前第43頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)塑性區(qū)域角度控制ClampForceTorqueAngleAngleTresholdtorqueTighteningangleClampforcevariation44當(dāng)前第44頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)優(yōu)勢(shì)摩擦力影響降到最低最大程度上利用螺拴能力塑性區(qū)域角度控制劣勢(shì)設(shè)置和校驗(yàn)產(chǎn)品參數(shù)的費(fèi)用高昂螺拴無(wú)法重復(fù)使用45當(dāng)前第45頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)TorquedT/dAmaximumX%ofdT/dAmaximumdT/dAAngleAngle梯度(扭矩變化率)控制、屈服點(diǎn)控制46當(dāng)前第46頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)梯度(扭矩變化率)控制、屈服點(diǎn)控制Advantages優(yōu)勢(shì)Themethodutilizesthefullyieldstrengthofthebolt,whiletakingitpastyieldaminimumamount.螺拴進(jìn)入塑性階段一個(gè)小角度,最大程序利用螺拴Theboltscannormallybereusedseveraltimes螺拴可以重復(fù)利用幾次Withgradientcontrolmethods,thetighteningprocessisadaptedtotheindividualjoint.夾緊力精度很高,擰緊效果不受彈性系數(shù)K影響.當(dāng)需要用許多螺拴堅(jiān)固的情況下,如氣缸蓋,在設(shè)計(jì)上有時(shí)需要對(duì)不同位置使用不同螺拴,彈性系數(shù)不同.但這只影響屈服點(diǎn)的角度,夾緊力總是在屈服點(diǎn)附近.Drawbacks劣勢(shì)需要連接分析和實(shí)驗(yàn)室工作過(guò)程的檢驗(yàn)困難擰緊/修復(fù)螺拴可能是個(gè)問(wèn)題Equipmentbecomesexpensive設(shè)備昂貴47當(dāng)前第47頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)ToolControlMethods-UltrasonicsUltrasonicstighteningtechniquesarebasedthepropagationofanacousticwavedownthebolt,andnormally,reflectedbacktothebolthead.Astheboltexperiencesclampforce,itwillbeelongatedandthetraveltimewillincrease.Traveltimewillalsoincreasedependingonthestresslevelinthematerial.Ultrasonicsoffersthemostexactmethodsofclampforcemeasurementandhencecontrol,butisrequiresspecialconditions(acousticcoupling聲耦合,boltlengthtodiameterratios螺拴長(zhǎng)度直徑比,speciallytreatedboltheadsandboltends螺拴頭尾的特殊處理)thatoftenmakesitdifficulttoarrangeexceptunderspecialproductionconditionsorforlaboratoryuse.48當(dāng)前第48頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)工具的認(rèn)證我怎么知道是否買(mǎi)到了一把好工具??49當(dāng)前第49頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO9001并不能提高產(chǎn)品的質(zhì)量QS9000則能提高產(chǎn)品的質(zhì)量ISO5393是當(dāng)今動(dòng)力工具的唯一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試:精度，耐用度，和重復(fù)性福特認(rèn)證：首個(gè)動(dòng)力工具認(rèn)證系統(tǒng)50當(dāng)前第50頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)福特/ISO5393

動(dòng)力工具認(rèn)證51當(dāng)前第51頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)1970年福特開(kāi)始對(duì)動(dòng)力工具進(jìn)行能力測(cè)試，目的是：明確生產(chǎn)中對(duì)所需扭矩的控制能力明確對(duì)工具測(cè)試的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)明確對(duì)工具綜合性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試并對(duì)工具分級(jí)根據(jù)測(cè)試結(jié)果來(lái)對(duì)特定工位選擇合適的工具動(dòng)力工具的測(cè)試是由福特開(kāi)始的，之后轉(zhuǎn)由LTU(勞倫斯理工大學(xué))在福特監(jiān)理下進(jìn)行認(rèn)證背景52當(dāng)前第52頁(yè)\共有57頁(yè)\編于星期二\20點(diǎn)測(cè)試程序 對(duì)于每把不同的工具(即使是不同的齒輪結(jié)構(gòu))，都需按照如下的程序進(jìn)行測(cè)試:抽出4把工具進(jìn)行能力測(cè)試(每把工具進(jìn)行25次硬連接和25軟連接擰緊)將其中的2把工具的數(shù)據(jù)按照福特標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精度測(cè)試對(duì)剩下的2把工具進(jìn)行耐受度測(cè)試對(duì)抽出的2把工具按照福特/LTU標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行