螺栓安装拧紧技术
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6 2019-05-30
测量拧紧效果
T
我们能够测量的是来自百度文库矩T
F
F
F
F
我们想要得到的是夹紧力F
7 2019-05-30
扭矩－夹紧力
• 旋转螺母或螺丝使螺杆受力伸长 • 螺杆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
8 2019-05-30
螺拴与连接件的关系
9 2019-05-30
基本拧紧技术
1 2019-05-30
为什么使用螺栓连接
• 装配简单 • 拆卸方便 • 效率高 • 成本低
2019-05-30
装配工作按精度等级分为三类
4 2019-05-30
安全等级 质量等级 客户定义等级
螺栓连接的受力
5 2019-05-30
剪切
拉伸
为了拧紧螺栓, 必须施加力以便拧紧螺母/螺丝
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 = 640 N/mm2
19 2019-05-30
弹性松弛会影响夹紧力
2019-05-30
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
21 2019-05-30
衰减
牛米
工具断开
衰减
22 2019-05-30
扭矩的过扭程度受连接件硬度以及 工具转速影响。
目标扭矩 旋转角度
23 2019-05-30
软、硬连接
扭矩
目标
过扭
硬连接
软连接
均值偏差
贴合点
2019-05-30
角度
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
25 2019-05-30
静态扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过高
32 2019-05-30
角度
结论：
螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响
为了得到质量合格的拧紧连接– • 拧紧扭矩必须精确 • 连接件质量必须得到监控
Clamp force
Friction in threads
Friction under nut or head
33 2019-05-30
时间
• 60-70%的衰减发生在30毫秒以内
软连接、硬连接
Joint characteristics can also define the tool type required (ISO 5393)
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
螺纹副中有杂质
螺栓头下摩擦力 50%
螺纹副中摩擦力
40%
10%
螺纹副中摩擦力 40%
夹紧力 15%
螺纹副中摩擦力
45%
5%
16 2019-05-30
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
86.7 2.8 8.3
扭矩和角度 OK
扭矩
30 2019-05-30
扭矩 = OK 角度 = OK
角度
扭矩 OK, 角度过低
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
31 2019-05-30
角度
扭矩 OK, 角度过高
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
111.1 1.4 4.1
软连接
装配
(动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4
均值
100.42
标准偏差 (Sigma) 0.21
3 Sigma
0.63
28 2019-05-30
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84
夹紧力, 10% 螺纹副中的摩 擦了, 40% 螺栓头下表面的 摩擦力, 50%
The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力 50%
螺纹副中 40%
扭矩
夹紧力 10%
90% 的扭矩用于克 服摩擦力
100%
15 2019-05-30
夹紧力与摩擦力的关系
通常的情况 螺栓头下摩擦力 50%
在螺栓头下加润滑油 螺栓头下摩擦力 45%
17 2019-05-30
施加的扭矩不要超过使用极限
• 施加的扭矩过大会使螺 栓过度伸长
Torque
• 安全余量取决于: – 拧紧精度 – 材料等级
18 2019-05-30
Angle of rotation
螺栓标识系统
.
公制螺纹
生产商
第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2
原因:静态摩擦力
时间
硬连接
装配
(动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8
均值
标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
101.84 0.67 2.01
27 2019-05-30
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112
工
夹紧力
作 载
减少部分 荷
σδ1
δ1
δ2
变形
12 2019-05-30
Joint Diagrams
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单
力 (F), 力臂 (L) = 扭矩(M) 螺栓旋转的越多，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
14 2019-05-30
Joint Diagrams
螺拴和连接的变形
压力 力
连接件压 缩
压缩量
10 2019-05-30
Joint Diagrams
拉力 螺栓拉伸
伸长量
螺栓连接的变形关系
力
预 紧 力
螺栓伸长δ1
连接件 压缩δ2
变形
11 2019-05-30
Joint Diagrams
轴向工作载荷的影响
力
螺栓受力 增加部分
动力工具 输出扭矩
92 94 91 92 94 92 92
X=92,43
=1,13
T (Nm)
扭力扳手 静态扭矩
103 106 103 100 100 103 100
X=102,14
(A)工具输出 120 (动态扭矩) 110 100
80 60 40 20
=2,27
26 2019-05-30
(B) 扭力扳手 (静态扭矩)
测量拧紧效果
T
我们能够测量的是来自百度文库矩T
F
F
F
F
我们想要得到的是夹紧力F
7 2019-05-30
扭矩－夹紧力
• 旋转螺母或螺丝使螺杆受力伸长 • 螺杆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
8 2019-05-30
螺拴与连接件的关系
9 2019-05-30
基本拧紧技术
1 2019-05-30
为什么使用螺栓连接
• 装配简单 • 拆卸方便 • 效率高 • 成本低
2019-05-30
装配工作按精度等级分为三类
4 2019-05-30
安全等级 质量等级 客户定义等级
螺栓连接的受力
5 2019-05-30
剪切
拉伸
为了拧紧螺栓, 必须施加力以便拧紧螺母/螺丝
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 = 640 N/mm2
19 2019-05-30
弹性松弛会影响夹紧力
2019-05-30
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
21 2019-05-30
衰减
牛米
工具断开
衰减
22 2019-05-30
扭矩的过扭程度受连接件硬度以及 工具转速影响。
目标扭矩 旋转角度
23 2019-05-30
软、硬连接
扭矩
目标
过扭
硬连接
软连接
均值偏差
贴合点
2019-05-30
角度
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
25 2019-05-30
静态扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过高
32 2019-05-30
角度
结论：
螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响
为了得到质量合格的拧紧连接– • 拧紧扭矩必须精确 • 连接件质量必须得到监控
Clamp force
Friction in threads
Friction under nut or head
33 2019-05-30
时间
• 60-70%的衰减发生在30毫秒以内
软连接、硬连接
Joint characteristics can also define the tool type required (ISO 5393)
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
螺纹副中有杂质
螺栓头下摩擦力 50%
螺纹副中摩擦力
40%
10%
螺纹副中摩擦力 40%
夹紧力 15%
螺纹副中摩擦力
45%
5%
16 2019-05-30
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
86.7 2.8 8.3
扭矩和角度 OK
扭矩
30 2019-05-30
扭矩 = OK 角度 = OK
角度
扭矩 OK, 角度过低
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
31 2019-05-30
角度
扭矩 OK, 角度过高
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = OK
111.1 1.4 4.1
软连接
装配
(动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4
均值
100.42
标准偏差 (Sigma) 0.21
3 Sigma
0.63
28 2019-05-30
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84
夹紧力, 10% 螺纹副中的摩 擦了, 40% 螺栓头下表面的 摩擦力, 50%
The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力 50%
螺纹副中 40%
扭矩
夹紧力 10%
90% 的扭矩用于克 服摩擦力
100%
15 2019-05-30
夹紧力与摩擦力的关系
通常的情况 螺栓头下摩擦力 50%
在螺栓头下加润滑油 螺栓头下摩擦力 45%
17 2019-05-30
施加的扭矩不要超过使用极限
• 施加的扭矩过大会使螺 栓过度伸长
Torque
• 安全余量取决于: – 拧紧精度 – 材料等级
18 2019-05-30
Angle of rotation
螺栓标识系统
.
公制螺纹
生产商
第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2
原因:静态摩擦力
时间
硬连接
装配
(动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8
均值
标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
101.84 0.67 2.01
27 2019-05-30
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112
工
夹紧力
作 载
减少部分 荷
σδ1
δ1
δ2
变形
12 2019-05-30
Joint Diagrams
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单
力 (F), 力臂 (L) = 扭矩(M) 螺栓旋转的越多，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
14 2019-05-30
Joint Diagrams
螺拴和连接的变形
压力 力
连接件压 缩
压缩量
10 2019-05-30
Joint Diagrams
拉力 螺栓拉伸
伸长量
螺栓连接的变形关系
力
预 紧 力
螺栓伸长δ1
连接件 压缩δ2
变形
11 2019-05-30
Joint Diagrams
轴向工作载荷的影响
力
螺栓受力 增加部分
动力工具 输出扭矩
92 94 91 92 94 92 92
X=92,43
=1,13
T (Nm)
扭力扳手 静态扭矩
103 106 103 100 100 103 100
X=102,14
(A)工具输出 120 (动态扭矩) 110 100
80 60 40 20
=2,27
26 2019-05-30
(B) 扭力扳手 (静态扭矩)