装配之拧紧-文档资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,拧 紧 培 训 教 程,1,拧 紧,一.拧紧装配的概念,二.拧紧工具及设备,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,四,.,装配扭矩的监控和检查,2,飞轮固定,转向系统的固定,缸盖的固定,一.拧紧装配的概念,1.1 作用,把今后有可能要拆卸的几个零件以一种坚固的方式连接起来,同时可能还能起以下几种作用:,密封,力的传递,堵塞,油底壳固定,3,1.2 紧 固 部 件,由于螺钉、螺栓的种类繁多,由产品部门确定这些部件的图纸。,每种螺钉、螺母均有具体的特性要求，根据装配要求，它的材料、强度、表面处理各有不同。,不能用另一个螺钉或螺母替换目前使用的螺钉或螺母。,（即使他们看上去极为相似。人们在可以在零售商处找到的和人们在售后网点找到的螺钉并非一样）,螺纹联结是机器零部件之间结合的最常用的方法之一,是目前汽车零部件装配工艺的主要方式,.,4,通过螺钉给零件施加压力，把相关零件装配在一起，同时要求该压力在整个装配寿命中均有效存在（几年内）。,我们很难测量这个压力。但，我们通过控制其他的参数，确定压力的大小。,即拧紧参数，亦即力矩、拧紧角度、力矩与角度比值的变化值。,拧紧的角度也可以被用到监控拧紧异常（滑丝、紧固、装配符合性、）,压紧装配时施加的力距称为紧固力矩。,：,1.2.1 压力,5,张力,张力,螺丝连接件中的力,夹紧力,剪切力,剪切力,抗张力,抗张力,6,1.紧固力矩的单位为牛顿米。,2.由产品部定义。,3.在工艺文件及工具上注明。,4.根据下述两个因素确定力矩值和公差范围：,要装配的零件（材料）,承受的力。,1.2.2 紧固力矩,满足力矩值的要求对于确保用户汽车的质量至关重要,7,扭矩,T=F,x,r,2,r,F,T,a,r,F,T,b,T,a,=2Fr,T,b,=Fr,即得出,T,a,=2,T,b,8,二,.,拧 紧 工具及设备,扭 力 扳 手,拧 紧 机,9,2.1 常见的拧紧工具及设备,常见的拧紧设备（工具）有：,手动定力矩扳手，气动扳手，电动扳手（或带反馈）、可编程的自动拧紧机,电动扳手,气动扳手,手动定力矩扳手,可编程的自动拧紧机,10,1,）气动扳手,使用过程中影响因数较多,力矩容易产生偏移，所以监控频次要大,需要监控供气气压、转速、润滑供给、设定的力矩、稳定性。,因转速较高，极易造成假力矩，所以不但要检测动态力矩，必要时还应同时监控残余力矩。,特别是对于橡胶件、涂胶件、带密封垫的拧紧检测残余力矩尤为重要。因橡胶件在拧紧的瞬间有很大反作用力，不会有塑性变形，当拧紧完成后由于橡胶件软弱的固有特性，在螺栓的轴向力作用下产生塑性变形，损失轴向力，残余力矩变小。,2.,2,常见的拧紧工具及设备的性能比较,11,2.,2,常见的拧紧工具及设备的性能比较,（,2,）电动扳手、带反馈的电动扳手、可编程自动拧紧机,电动扳手控制精度较高,.,由微电脑芯片控制伺服电机执行，同时带有力矩、角度传感器实时监控。反馈信号，可编程，采用多步拧紧，先预紧，再终紧，预紧速度快，终紧速度慢。特别是现在的扳手上的电机，制造精度高，稳定性好，控制精确。所以力矩保证很好，精度也高。所以重点是定期校准设备在使用范围内准确性。日常检查设备的程序、显示是否异常。对于角度目前国际上通行做法，校准扳手在没有负载的情况下角度偏差不超差即可，但这种方法并不完善，没有考虑大力矩设备扭转变形的系统误差。但目前没有更好的测量方法，只能认为，设备的系统误差在允许的范围内，所以通常不考虑。,12,2.,2,常见的拧紧工具及设备的性能比较,（,3,）手动定力矩扳手,手动定扭力扳手的监控方法是采用在标准扭矩测量仪上校准扳手的方法，校准扳手时，最好采用性能稳定的标准模拟件来进行，必要时检查残余力矩。,13,2.,2,常见的拧紧工具及设备的性能比较,下表为常用拧紧工具采用扭矩直接控制法拧紧螺栓的控制精度如表,1,表,1,常用拧紧工具的性能价格比,拧紧工具,控制精度,拧紧效率,性价比,备注,气动冲击扳手,5070%,高,1.0,气源气压稳定，冲击时间基本一致,手动定扭扳手,510%,低,0.4,每天必须校准,气动定扭扳手,1020%,较高,4.0,定期进行校准,电动定扭扳手,1020%,较高,5.0,定期进行校准,带有反馈控制的气动定扭扳手扳手,35%,较高,7.5,定期进行校准,带有反馈控制的电动定扭扳手扳手,35%,较高,15.0,定期进行校准,14,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,螺栓紧固的机理分析,15,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,在装配中一般采用五种比较典型装配扭矩控制方法,:,1.,扭矩直接控制法,2.,扭矩控制,转角监控法,3.,转角控制,扭矩监控法,4.,屈服点控制法,5.,螺栓长度法,16,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,（,1,）,扭矩直接控制法,原理,:,根据螺纹副的扭矩,M,与螺栓轴向预紧力,F,之间的关系而在生产中发展起来，是应用最广泛的一种扭矩控制方法。影响螺纹副装配扭矩和螺栓轴向预紧力大小的主要因素就是螺纹副摩擦系数,s,，根据,ISO,标准，当螺纹角,=60,时近似的认为螺纹副摩擦系数和螺纹支承面之间摩擦系数,n,是基本相等的，即,s,=,n,。根据计算公式，按照不同的摩擦系数和不同规格直径的螺纹计算出装配扭矩参照表，工艺人员根据参照表选择适当的装配扭矩。,扭矩直接控制法一般采用手动、电动或气动工具一次直接将螺纹副装配扭矩装配到位。装配精度一般在,30%,左右。从目前的情况看拧紧工具最高能达到的控制精度为,35%,，比较经济合理的控制精度为,1020%,。,扭矩直接控制法在考虑扭矩控制的同时，还应该对拧紧工艺进行合理的选择。常用的拧紧工艺包括对角渐次拧紧、分组拧紧、分步拧紧、多次拧紧以及其它一些特殊处理方法。,17,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,（,2,）扭矩控制,转角监控法,原理,:,一般使用自动拧紧机控制。,自动拧紧机工作程序为：首先将装配扭矩设置在最终装配扭矩的,70%80%,的范围内，自动拧紧机快速拧紧到这个设定值后，略停顿,12,秒后，拧紧机降低转速，以很慢的转速继续旋紧，一直到达最终装配扭矩值。在第二个动作开始工作时，开始记录旋转的角度，从而可以在达到在装配的同时检查螺纹副质量的目的。这种方法与第一种装配方法基本上是一致的，不同的是控制精度较高，而且能用转角监控螺栓质量的好坏。如果转角太大，显然使用的螺纹副材料抗拉强度太低，或没有经过热处理；如果转角太小，显然使用的螺纹副材料抗拉强度太高，或热处理后材料太硬。通过转角监控，可以很方便的检查出一批螺栓的质量情况，从而最 大限度的提高螺纹副材料装配质量。,监控的转角的大小一般是通过实验得出的，通过计算也可以得出一个近似数，但最后还是要通过实验得出最终结果。因为旋转角度的大小，实际上就是螺栓被拉伸和连接体受压缩的长度总和。如果螺栓的螺距是,1mm,，假如转角转了,90,，那么显然螺栓被拉伸和连接体受压缩的长度总和为,0.25mm,。,扭矩控制,转角监控法一般用在装配要求比较高的装配部位，如汽车的轮胎螺栓，变速箱与发动机连接、传动轴连接等，装配精度可控制在,35%,。,18,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,（,3,）转角控制,扭矩监控法,原理,:,扭矩控制的最 大缺点就是受摩擦系数影响较大，而转角控制的最 大优点就是不受摩擦系数影响，所以一旦采用转角控制以后螺栓轴向预紧力大小就几乎不受摩擦系数影响，仅与螺栓的拉伸和构件受压缩的长度总和有关，即转角大小有关。,转角控制,扭矩监控法首先必须使用扭矩法确定转角控制的起始点。这个点一般是扭矩控制法最终装配扭矩的,20%,左右，自动拧紧机快速拧紧到这个点后，略停顿,12,秒后，拧紧机改变转速使转速变慢，然后开始旋转，并且开始计算角度，一直达到要求的角度为止，这个角度一般为,90,左右，在计算转角的同时记录扭矩，如果扭矩太大，显然螺栓材料抗拉强度太高或热处理后材料太硬；如果扭矩太小，显然螺栓材料抗拉强度太低或热处理不好。从而达到监控螺纹副材料装配质量的目的。,转角控制,扭矩监控法主要应用在重要的装配部位，如发动机缸盖螺栓的连接、连杆螺栓。转角控制,扭矩监控法的特点是，轴向预紧力较大，且相对分散性较小，能精确控制螺栓的轴向伸长量。具有较好的抗疲劳性能，特别有利于带软垫的密封装配。此外，该方法能在一定程度上排除异常摩擦状况对轴向力的影响，装配可靠性高。但该方法工艺比较复杂，控制的工艺参数也需经过试验确定，而且设备的价格特别高，维护费用也较复杂。,19,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,（,4屈服点控制法（也称斜率控制法或弹性极限法）,原理,:,屈服点控制法就是利用螺纹材料的屈服点来控制螺纹副的装配，在使用自动拧紧机控制装配过程中，不但能测试螺纹副的装配扭矩，而且在测试螺纹副扭矩的同时不断地测试转角，从而计算出扭矩与转角的微分商,，计算微分商公式如下：,M/,。当螺栓的材料达到屈服点以后，也就是说当拧紧力矩不再增加时，或增加的很慢，而转角却增加的很快时，等于微分商,趋向于,0,时，既发出控制信号，切断电源，完成一个工作循环，从而达到控制装配扭矩的目的。,屈服点控制法的优点就是不受扭矩控制法摩擦系数和转角控制法的转角起始点影响，从而克服了扭矩控制法和转角控制法的缺点，提高了装配精度。屈服点控制法对螺栓的材料和热处理要求较高，一般应用于要求特别高的装配部位，如发动机缸盖螺栓的连接、连杆螺栓。其不足之处在于螺栓不能重复使用，因为第二次拧紧时，扭矩转角关系已经发生变化。,屈服点控制法的特点是，轴向预紧力大而集中，能准确控制螺栓的轴向伸长量。用屈服点控制法拧紧的螺栓，可靠性高，抗疲劳性能和防松性能都好。但该方法复杂，控制的工艺参数需经试验确定，而且设备的价格特别高，维护费用也很高。因此，一般只用于对轴向预紧力或轴向伸长量要求特别严格，且可靠性要求特别高的螺纹联接。,20,三,.,几种典型的装配扭距控制方法,（,5,）螺栓长度法（也称伸长量控制法）,原理,:,螺栓长度法就是在装配过程中测量螺栓的伸长长度来控制螺栓的装配扭矩，从而达到直接控制螺栓的轴向预紧力。采用测微仪直接测量拧紧过程中的螺栓伸长量，或用超声波测长仪等高精度的动态测量仪测量螺栓的伸长长度（变形量），是测量控制预紧力的最准确的方法。这种方法不但能随时测量螺栓的轴向受力情况，而且能测量螺栓是否达到屈服点。,其测量原理公式为,F=K*L,（,F,为预紧力，,K,为螺栓的应力因子，,L,螺栓的伸长量）。,螺栓长度法的优点是预紧力的控制精度高，预紧力可以控制在,5%,内。但这些测量方法和测量装置，在连续生产过程中无论在具体结构上和实施方法上都很困难，只能应用于实验室，产品设计研究，工艺设计阶段，航空安全要求高的情况，无法应用于大量生产。,21,一般讲装配扭矩的检查有两种检测方法，即,直接检测法,和,间接检测法。,直接检测,-,也称装配扭矩的在线动态检测即在生产的同时检测力矩，这种方法最准确，最直接，但是通常监测设备的费用较高，适用要求较高的螺纹连接，或无法用其他方法检测的情况下。,间接检测,-,也称装配扭矩的线下静态检测。,四,.,装配扭矩的检查,22,4.1,直接检测法,（,1,）直接检测法即装配扭矩的在线动态检测,1.,检测时间,:,装配拧紧的同时,检测到的是,真实的装配扭矩,2.,检测工具,:,传感器及相应的数据处理系统,目前通用的有法国的,COSMOS,和美国的,ATLAS,动态扭矩检测仪,3.,检测方法,:,1).,直接法,.2).,固定扭矩传感器法,.3).,传感器替换法,23,4.1.1,装配扭矩的在线动态检测,-,直接法,这种方法主要是用扭矩传感器进行测试，一般是将扭矩传感器直接连接动力头（气动、电动或自动拧紧机）与螺纹副之间，拧紧设备在拧紧时可直接读出读数。,这种检测方法的缺点是：因为将传感器随意安装在动力头前面，安装不稳定，有可能不在一条轴线上，从而造成一定的测量误差。,24,4.1.2,装配扭矩的在线动态检测,-,固定扭矩传感器法,这种方法主要是应用在对一些高精度的自动拧紧机的扭矩的测试，在这种拧紧机的动力轴上装有两支扭矩传感器，一支扭矩传感器用来作控制设备用；而另一支扭矩传感器专门做测试用，对这类扭矩传感器备有专门的测试仪器。过了一段时间之后，用扭矩测试仪去测试一下测试扭矩传感器，与设备上控制扭矩传感器的数值进行比对。由于在动力轴上专门安装了一个价值昂贵的测试扭矩传感器，这个传感器平时不用，只有测试时用，所以这种方法成本较高。另外这支传感器不可能卸下来鉴定，而且每支传感器的扭矩系数又不同，所以容易造成一定的测试误差。,25,4.1.3,装配扭矩的在线动态检测,-,传感器替换法,这种方法主要也是应用在对一些高精度的自动拧紧机的扭矩的测试，这种方法是在拧紧机的动力轴上装有扭矩测试传感器的部位上，装有一根装卸尺寸与扭矩传感器完全相同的可以快速拆卸地活动轴，当要测试时就快速将活动轴拆卸下，换上扭矩传感器，然后连接上测试仪器进行测试。这种方法与上一种方法相比成本较低，只需一支扭矩传感器就可以在任何动力轴上进行测试，而且这支传感器可以定期鉴定，保证了传感器的精度，减少了测量误差，这种方法现在应用最为广泛。,26,4.2,间接检测法,（,2,）间接检测法即装配扭矩的线下静态检测,1.,装配扭矩的过程完成以后,检测到的,是残余力矩,残余力矩,:,在拧紧工序后,在一定的条件下和确定的时间内,以固定件转动的形式实际测得的力矩,2.,检测时间：要求在拧紧完成,5min,之内检测,3.,检测工具,:,测试工具比较简单，一般精度大于,3%,的机械式指示扭力扳手或电子扭力扳手即可,4.,检测方法,:,松开法、标记法、紧固法三种,.,27,4.2.1,装配扭矩的线下静态检测,-,松开法,将装配好的螺纹副用指示扭力扳手或电子扭力扳手松开，读出松开时的瞬时值，然后根据经验或试验再乘以一个系数，的值一般在1.11.6之间。特别要注意的是千万不能将松开扭矩代替测试扭矩，因为螺纹的升角关系，松开扭矩往往要比装配扭矩小30%左右。这种测试方法误差较大，除特殊情况外在生产中已很少采用。,28,4.2.2,装配扭矩的线下静态检测,-,标记法,将螺栓、螺帽与装配主体或构件之间作好记号，然后将螺纹副松开，并再将螺纹副紧固到标记位置，读出扭矩值，再乘以一个系数,，,的值一般在,091.1,之间。这种方法省事省力，技术水平要求不高，基本上使螺纹保持原始的装配扭矩。但标记法不适合对一些有特殊放松功能要求的紧固件，这种方法还有可能使摩擦系数产生变化，对测试值产生意想不到的误差，在检测过程中很少采用。,29,4.2.3,装配扭矩的线下静态检测,-,紧固法,用扭力扳手将装配好的螺纹副进一步紧固，当产生微小的转角时，读出测试扭矩值，再乘以一个系数,，,0.91.1,。这是现在一种比较常用的方法，测量值准确、操作方便。但对测试人员技术水平和技术熟练程度要求较高，测试时旋转转角越小越好，否则将造成较大的测量误差。,以上三种方法虽然得到了广泛的应用，,但对于有特殊要求的防松螺栓、涂有防松胶水螺栓、采用转角和屈服点控制方法装配的螺栓一般不准用这些方法进行检测。只能采用超声波测量螺栓长度法检测,。,30,检测方法的选择,设计拧紧力矩,选择合适量程的表盘扳手,量程范围：,0-12,，,0-25,，,0-50,，,0-75,，,0100,，,0-180.,31,