2016年8月27
6/11
第一章 拧紧基本术语与原理
螺栓连接件中的力
张力 抗张力 夹紧力
剪切力 剪切力
抗张力
张力
第一章 拧紧基本术语与原理
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单 The 50-40-10 规则
螺栓头下摩擦力50%
夹紧力10%
90% 的扭矩用于 克服摩擦力 螺纹副中摩擦力40%
扭矩
• 90% 的扭矩被摩擦力消耗
弹性范围
屈服强度 塑性范围 极限抗拉强度
螺栓失效
破坏点
应力 N/mm²
屈服强度极限 抗拉强度
应变
失效 75 % 屈服
抗拉强度极限
弹性区
19
2008-07-16
应力
拉伸度
第二章 螺栓连接的方式
扭矩 < 30 度
硬连接
< 30 度
贴合点 扭矩 > 720 度
角度
软连接
> 720 度
角度 贴合点
10
第二章 螺栓连接的方式 弹性松弛会影响夹紧力
110
111 113 112 111.1 1.4
2.01
4.1
数据分析
软连接
静态扭矩低于动态扭矩
装配 (动态)
手测 (静态)
100.2
100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4
88
84 92 86 90 88 86 85 84 84
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma

需要定期系统校准和标定； 需要设定特定的控制程序和有效限值； 需要提供电力供给和控制网络； 拧紧结果的分析需要专业人员； 价格较昂贵
大规模生产作业 对产品制造质量要 求较高且需要特定 控制、分析和追溯 的场合 产品型号变化频繁
电动

拧紧工具
第四章 拧紧工具选配 附具的种类和用途
第四章 拧紧工具选配
液压脉冲扳手
常用力矩：≥50Nm
精度范围：±15% 优点：力矩大、速度快、 反作用力小 缺点：精度低、液压油 要定期维护 使用场合：底盘、大扭 矩快速拧紧 、预紧
第四章 拧紧工具选配
第四章 拧紧工具选配
电动螺丝刀、电动弯角
常用力矩：1.5-12Nm
精度范围：±3%
优点：精度高、运行平 稳、无管线制约 缺点：反作用力大、维 修困难
•
37
第五章螺纹联接拧紧工艺顺序
（2）对称零件：从对角开始紧固，如方形、圆形件
38
第五章螺纹联接拧紧工艺顺序
（3）多孔零件的紧固：从中向四周对称发散进行
39
第六章 拧紧工作中常见问题
扭矩和角度 OK
扭矩 扭矩 = OK 角度 = OK
角 度
40
第六章 拧紧工作中常见问题
扭矩 OK, 角度过低
螺纹副中有杂质
螺栓头下摩擦力 50% 螺纹副中摩擦力 45%
5 %
坏的螺 纹 普 通
润滑后的螺 栓 紧固轴 力
16
2008-07-16
第一章 拧紧基本术语与原理
影响夹紧力的因素
– 表面粗糙与润滑状态
摩擦
– 螺丝质量差 – 材料不合适 – 工具不准确或不相配
不可靠的装配技术
– 螺丝质量差
– 错误的工件
使用场合：内饰件、小 力矩、舱内作业
第四章 拧紧工具选配
离合器
行星齿轮
刀头锁紧机构
正反转控制开关 电动机 控制开关
集成电路板
第四章 拧紧工具选配 电动拧紧机
主要结构：电动拧紧轴、电 缆、电控柜。 精度范围：±1%以内 优点：精度高、可追溯、拧 紧质量稳定可靠、可实现多 种拧紧方式、多扭矩共用。 缺点：价格昂贵、维修困难 应用范围：主要用于要求较 高的机械装配拧紧过程。
扭矩知识
一分队
何源
1
目
录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
拧紧基本术语与原理 螺栓的连接方式 螺栓连接拧紧过程简单介绍 拧紧工具的简介及选配 拧紧的顺序 拧紧工作中常见问题
第一章 拧紧基本术语与原理
拧紧 实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧 的螺栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。 扭矩 施加于轴圆周上使轴转动并产生扭曲形变等的扭转力偶或力矩。
15
100%
扭矩(M) = 力 (F)*力臂 (L)
• 只有10%的扭矩转化为夹紧力
2008-07-16
第一章 拧紧基本术语与原理
夹紧力与摩擦力的关系与影响
通常的情况
螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力
50%
40%
10%
在螺栓头下加润滑油
螺栓头下摩擦力 螺纹副中摩擦力 40%
夹紧力 15%
摩擦 力
45%
– 设计缺陷
沉降力 温度 错误的拧紧系统
– 材料配对不合适 – 拧紧方法错误 – 膨胀系数不同 – 螺栓接合尺寸错误 – 拧紧精度，夹紧力过低或过高
第一章 拧紧基本术语与原理
螺栓标识系统
1）8.8 第一个数：表示公称抗拉强度的 1/100 （即最大抗张应力 N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数：表示公称屈服强度与公称抗拉 强度比值的关系（即屈强比） 0.8 = 80% 两数相乘得出其屈服强度 ： 800* 0.8 = 640 N/mm2 2）BUFO：表示生产商 3）M：表示公制螺纹
角度 [° ]
第四章 拧紧工具选配 工具选型要考虑的因素
技术细节
力矩要求 精度要求 操作空间 工作效率 劳动强度 生产管理
第四章 拧紧工具选配 工具选型的流程
工具选型主要包括以下过程：
前期准备
工具选配
增补完善
第四章 拧紧工具选配 工具的种类和用途
拧紧工具主要分为手动和自动两大类 手动工具主要包括：
优点
结构和使用简单，价格较便宜； 无需外部能源供给，无能耗； 存储携带方便
缺点
精度控制较差； 存在过力现象，受人为因素影响； 需要进行零位标定
应用
小规模低节拍应用 产品型号变化较少
扭矩扳手


操作效率较高； 无需特定控制系统； 具备一定的精度控制能力； 无特定标定要求

精度范围：定扭±7%、打滑 ±15%
优点：噪音小、重量轻、反 作用力小、运转平稳 缺点：适用力矩范围小 使用场合：内饰件 、20Nm 以下常用
第四章 拧紧工具选配 气动螺丝刀（弯角式）
类型： 90°弯角式、鸭嘴扁头 式、开口棘轮式、内嵌套筒式 以及专用固定驱动等 常用力矩：9-60Nm
扭矩控制精度较低； 需要定期保养； 需要提供稳定的气源供给，能耗较高； 使用噪音较高
快速预紧和松开
气动
拧紧工具

对产品制造质量要 求不高、无追溯要 求的场合
产品型号变化频繁

扭距控制精度高，重复性好； 拧紧结果不受人为因素影响； 可编程控制，适应不同的拧紧过程要求； 拧紧数据实时采集和存储，易追溯分析； 具备与外部通讯和数据传输能力； 工具寿命长，生产效率高，使用安静
3
第一章 拧紧基本术语与原理 拧紧原理
■拧紧原理
预紧力 螺栓拉伸
螺栓插入被连接件，利用螺母或内螺纹拧 紧使螺栓拉伸变形，这种弹性变形产生了轴向 的拉力，将被夹零件挤压在了一起，称为预 紧力。 理论上，只要产生了足够的夹紧力，完全可 以保证被夹零件在震动、高低温等恶劣环境下安 全工作，而不必使用涂胶等辅助方法。 扭矩
100.42
0.21 0.63
86.7
2.8 8.3
第二章 螺栓连接的方式
小结：通过以上硬连接与软连接的比较，同时结合现场情况，总结如下： 1、在完全相同的拧紧状态下，硬连接与软连接所得到的最终扭矩是不同 的；（完全相同是指同样的拧紧工具，以同样的转速，保持同样的稳定 时间）； 2、同一种连接方式，在拧紧工具的转速、保持时间不同的情况下，得到 的最终拧紧力也是不同的； 3、因为静态扭矩检测需要考虑进人为的因素进去，同时因为静态扭矩受 摩擦力的影响非常大，而摩擦力的变化又是非常离散的，因此静态检测 值会更离散一些； 4、同时，对于某些角度拧紧的连接，静态检测只能检测其扭矩是否过低， 而无法精确控制扭矩值。
常见的螺纹拧紧系统：
转 角 传 感 器 减 速 器 扭 矩 传 感 器 输 出 轴
交流 电源 运行指令 拧紧结果
电源 变换
电机
驱动器
轴控 单元
伺服 电机
工件
主控 单元
显示
半闭环的控制形式，容易受末端状态的影响导致最终的结果出现偏差 对拧紧系统的定期扭矩校核和系统标定，以实现系统偏差的补偿，是十分必要的
精度范围：±7%
优点：空间适应性强 缺点：昂贵、反作用力大 使用场合：有空间要求处、中 小力矩有一定精度要求处
第四章 拧紧工具选配
转角齿轮 齿轮 离合器 气动马达 断气阀
压杆
消声器
主要部件功能
气动马达：将压缩空气的动能变为旋转运动的机械能。 离合器：到达力矩后自动断气、力矩调整和力矩设置 齿轮组：降速增扭，将气动马达输出的小扭矩的高速旋 转运动变为大扭矩的低速旋转运动
扭矩
角度
扭矩合格角度过高:这种情况存在的可能性有：螺牙滑牙、 螺栓过度润滑、多装垫片、螺栓材料变化等。
42
第六章 拧紧工作中常见问题
由于拧紧机是工作于自动拧紧的状态，各方面的因素均混杂在一起， 而在运行中出现的一些问题，有时不太好确认到底是不是拧紧机的问题。 下面就把日常工作中所遇到的一些问题汇集在一起，大体上分分类，并 逐条予以分析（以下的分析是以拧紧机工作正常、显示准确，检验所用 的扳手准确为前提）。 1．人工检测的扭矩值与机器显示值不符