2-1常用拧紧策略

动力工具常见装配工艺Assemblingprocessbypowertoolinproduction马头动力工具DesoutterIndustrialTools生活中的拧紧Tighteningeverywhere螺栓无处不在Tighteningeverywhere螺栓失效?Failureoftightening•紧固件数量多，4000-6000个螺钉/螺栓Manybolts&screws,about4000-6000pcs•紧固件种类多，从0.2NM到500NMVarieskinds,torquefrom0.2to500Nm汽车生产中的螺纹紧固件Summarizeofscrewjointinautoproduction螺栓连接在汽车生产中无处不在ScrewjointinAutoproduction5±1Nm20%4.5±0.5Nm10%25Nm+75°±5°角度？•不同工位螺栓如何分级？•不同工位的螺栓对应精度要求？•如何根据要求选择工具？•是否加装反作用力臂？•是否需要监控角度？•是否需要数据存储？VDI2862VDI:德国电气工程师协会，直接参与德国国家标准制定，是欧洲最有经验的在世界上享有很高声誉的认证机构之一。它每年为近2200家德国企业和2700家其它国家的客户完成总数为18000个认证项目。乞今为止，全球已有近50个国家的20万种电气产品获得VDE标志。产品螺栓如何分级-VDI2862Screwclassifiedstandard-VDI2862连接螺栓分级-VDI2862Screwclassifiedstandard-VDI2862螺栓分级失效后果常见工位设备能力要求标准连接ClassC失效后可能造成品牌形象下降，客户抱怨天窗系统，遮阳板，内饰等1-确保螺栓被正确的拧紧，精度一般在15%-25%2–需要对于装配进行计数，确保没有装配遗漏关键连接ClassB失效后可能导致车辆的某一功能下降或者丧失变速箱,发动机，空调系统3–需要保证连接的稳定，不仅仅是扭矩OK4–需要对螺钉进行计数，除了控制扭矩变量，还需要额外的监控变量（例如角度）安全连接ClassA失效后可能危及乘员以及行人的生命安全车轮螺栓，转向系统，制动系统5–需要控制扭矩或者角度变量，同时需要监控角度或者扭矩变量，所有生产数据需要被存储在服务器中用以追溯6–零错误装配装配的目的Whyusescrewjoint?•旋转螺栓将拉伸螺栓Rotatethreadtoelongatethescrew•拉伸螺栓使部件加紧Theworkpiecebeclamped•得到使工件连接稳定的夹紧力Thetargetoftighteningisclampforce•工件不会变形Nofailureofworkpiece•螺栓不会失效Nofailureofscrew螺栓拧紧完整过程WholeprocessofscrewtighteningStress（受力）N/mm²Elongation%（拉伸度）Yield（屈服点）Failure（失效）Elasticpart（弹性变形区）Tensilestrength抗拉强度75%施加扭矩才能拧紧螺栓TorqueneededtotightenthescrewCLAMPINGFORCE夹紧力TENSION张力TORSION扭力TENSION张力=CLAMPINGFORCE夹紧力Objective目的CreateaCLAMPINGFORCE创建一个夹紧力Torsion扭力Tension张力Clampingforce夹紧力12张力与夹紧力：大小相等，方向相反！夹紧力产生过程HowclampforcegeneratedTENSION产生张力10%TORSION扭力100％THREADFRICTION螺纹摩擦力40%CLAMPINGFORCE夹紧力HEADFRICTION螺帽摩擦力50%只有10％的扭矩被用来产生了张力！TORQUE=TENSION+FRICTION100％＝10%＋90%13扭矩张力摩擦力影响因素Effortsrepartition螺纹副的摩擦力Frictioninthread夹紧力Clampforce螺丝/螺栓头部下表面的摩擦力Frictionunderbolthead50%10%40%扭矩Torque扭矩的分布Torquedistribution100%•Fm=T/(0.16P+(μg*0.58*d2)+((Dkm/2)*μk))PitchThreadHead•Fm=K*T夹紧力与扭矩成线性关系•Definitions：–T=Torque（扭矩）–Fm=clampingforce（夹紧力）–P=pitchofthread（螺距）–μg=frictionvalueinthread（螺纹副之间的摩擦力）–d2=diameterbolt（螺栓的直径）–Dk=sizeofsurfacebolt(nut)-head（螺帽与工件表面的接触面积）»Dkm=(dw+dh)/2–μk=fricitionvaluesurfacebolt-head（螺帽与工件表面之间的摩擦力）扭矩，夹紧力与摩擦力的关系Relationshipbetweentorque,clampforceandfrictionAngleAClampForceFdFdATheclampforcewill,aftertherundownsection,growasalinearfunctionofangle.夹紧力在贴合后随着角度线性增长可描述为:ClampForceF=k*A,夹紧力F=k*AWherekistheforcerate(力率、力比)definedasdF/dAk=dF/dAAistheangleofturnofthebolt.A是螺栓旋转的角度Theforceratewill,foragivendesignvary,mainlyasafunctionofgeometrictolerances力率对于一个给定的设计会有所不同，主要表现为几何公差的函数夹紧力，角度的关系曲线RelationshipbetweenclampforceandangleClampForceAngleTorqueAngle夹紧力与扭矩的线性关系Relationshipbetweenclampforceandtorque摩擦力会放大误差FrictionwillexpandthedispersionTorquecontrolutilizesthewellknownrelationshipbetweentorqueandtension.扭矩控制利用了众所周知的扭矩与夹紧力的关系。Minimumclampforcewilloccuratmaximumfrictionandminimumforcerateandviceversa.最小夹紧力会发生的最大摩擦力和最小力率，反之亦然。摩擦力放大误差FrictionwillexpandthedispersionTorque扭矩NmTension张力KN10202030405060406080100120medium-oiled,轻度浸油well-oiled,充分浸油rough/notoiled原始状态Tensiondispersal张力的散布误差±50%Finaltorque目标扭矩±2%仅仅判断扭矩，如果摩擦系数差异较大，实际的夹紧力结果差异也是很大的摩擦力放大误差Frictionwillexpandthedispersion扭矩合格，装配失效TorqueOKbuttighteningfailed50%20%30%扭矩合格，装配失效TorqueOKbuttighteningfailed50%0%50%50%50%生锈的螺栓T扭矩Angle(φ)扭矩合格上偏差下偏差生产中的定扭控制TorquecontrolinCVI3Advantages优势:easytoimplementatdifferentaccuracylevels(from+/-25%forimpact/pulsetoolswithouttransducersto+/-1%forhighlyaccuratefixturednutrunners).容易实现不同精度等级的控制+/-25%的冲击型工具到+/-1%的固定式拧紧轴vastbaseofstandardizeddatafordesignofproductandprocess.巨量的产品和过程设计的标准数据-历史悠久simpleandwellsupportedproceduresforprocessandequipmentvalidation过程的设备的有效性审订容易wellknownandacceptedmethod广为人知扭矩控制的优势AdvantageofTorquecontrolDrawbacks劣势:accuracyinclampforcewillbeultimatelylimitedbyfrictioncoefficientcontroltypicalnotbetterthan+/-25%andupto+/-60%夹紧力的精度很差,可能差到+/-60%,受摩擦系数影响大thereisnoinherentpreventionofboltbreaking没有根本办法防止螺拴断裂aconsequenceofthetwostatementsaboveisthatboltutilizationwillbelow-typicallyaround60%inaverage.以上两个原因导致螺拴能力利用率低：50%-60%扭矩控制的劣势DrawbackofTorquecontrol螺栓拧紧完整过程WholeprocessofscrewtighteningStress（受力）N/mm²Elongation%（拉伸度）Yield（屈服点）Failure（失效）Elasticpart（弹性变形区）Tensilestrength抗拉强度75%角度定义-ISO5393Definitionofangleintightening贴合面贴合面的扭矩通常是目标扭矩的10%扭矩=OK贴合面后到最终拧紧都有一个角度硬连接hardjoint–α30°中性连接mediumjoint–30α720°软连接softjoint–α720°扭矩100%螺栓开始受力30°720°α,角度硬软05%达到目标扭矩连接的角度定义-ISO5393DefinitionofangleintighteningISO5393-硬连接Definitionofangleintightening小于30°贴合面ISO5393-软连接Definitionofangleintightening大于720°贴合面TAngle(φ)扭矩合格角度合格扭矩控制角度监控Torquecontrol&AnglemonitorTAngle(φ)扭矩合格角度不合格扭矩控制角度监控Torquecontrol&Anglemonitor长常见拧紧错误ErrorintighteningTighteningSpecification=ThresholdTorque+TighteningAngle拧紧工艺=门槛扭矩+拧紧角度角度控制策略AnglecontrolintighteningAngleTensionKN10202030405060406080100120TargetAngle&tolerancese.g.:targetangle120±3%tensiondispersion±5%to±10%medium-oiled,mediumtensionvaluewell-oiled,highertensionvaluerough/nooiled,lowertensionvalue角度控制策略-夹紧力精度Anglecontrolintightening角度控制+扭矩监控Anglecontrolintightening+torquemonitoring•用以保证转角法工艺的安全Makesafetyproducti