螺栓擰緊方法

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1、M（牛、米）為單位。 8、810、912、9 鑄鐵鋁鑄鐵鋁鑄鐵鋁 M104530;6030;7030;?M128055;10555;12555; M1412590;16590;19590;?M16180140;240140;290140; M18230180;320180;400180;?溫馨提示：當(dāng)準(zhǔn)備擰緊螺栓時，需要在螺栓得螺紋上涂 少許機(jī)油，以便我們擰緊得時候減少多螺栓得損害;注意：機(jī)油不能涂太多,如涂太多后會造成“液 鎖”現(xiàn)象。 螺栓得擰緊方式及擰緊得質(zhì)量評估 在汽車制造業(yè)中,將各種汽車零部件裝配成整車得過程，需要很多種不同類型得聯(lián)接,比如焊接、 螺栓聯(lián)接與粘膠聯(lián)接

2、等。其中螺栓聯(lián)接就是最重要得聯(lián)接方法之一.由于螺栓聯(lián)接可以獲得很高得聯(lián) 接強(qiáng)度，又便于裝拆，具有互換性，通過標(biāo)準(zhǔn)化實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，成本低而且價格便宜,經(jīng)常被應(yīng) 用到發(fā)動機(jī)、變速箱與底盤等重要位置得裝配中.所以,螺栓得擰緊質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品得安全性與 可靠性. 螺栓聯(lián)接質(zhì)量控制原理 螺栓聯(lián)接得實質(zhì)就是通過將螺栓得軸向預(yù)緊力控制到適當(dāng)范圍，從而將兩個工件可靠地聯(lián)接在一 起。為了確保螺紋聯(lián)接得剛性、密封性、防松能力與受拉螺栓得疲勞強(qiáng)度,聯(lián)接螺栓對預(yù)緊力得精度 要求就是相當(dāng)高得。所以，軸向預(yù)緊力就是評價螺栓聯(lián)接可靠性得重要指標(biāo)。軸向預(yù)緊力得最低限 就是由聯(lián)接結(jié)構(gòu)得用途決定得,該值必須

3、保證被聯(lián)接工件在工作過程中始終可靠貼合。軸向預(yù)緊力得 最高值必須保證螺栓及被聯(lián)接工件在預(yù)緊與工作過程中不會發(fā)生脫扣、剪斷與疲勞斷裂等損壞.怎樣 控制與監(jiān)控預(yù)緊力得數(shù)值,使之能夠達(dá)到產(chǎn)品要求顯然就是一個值得研究得課題。 螺栓擰緊方法 ?螺栓擰緊方法主要有兩類，分別就是彈性擰緊與塑性擰緊。彈性擰緊一般指扭矩擰緊法,塑性擰緊 主要包括轉(zhuǎn)角擰緊法、屈服點擰緊法等。 ?1、扭矩擰緊法?扭矩擰緊法得原理就是扭矩大小與軸向預(yù)緊力之間存在一定關(guān)系。通過將擰緊工 具設(shè)置到某個扭矩值來控制被聯(lián)接件得預(yù)緊力。在工藝過程、零件質(zhì)量等因素穩(wěn)定得前提下,該擰緊 方式操作簡單、直觀，目前被廣泛采用。 ?根

4、據(jù)經(jīng)驗，在擰緊螺栓時,有50%得扭矩消耗在螺栓端面得摩擦上,有40％消耗在螺紋得摩擦上，僅 有10%得扭矩用來產(chǎn)生預(yù)緊力。由于外界不穩(wěn)定條件對扭矩擰緊法得影響很多，所以通過控制擰 緊扭矩間接地實施預(yù)緊力控制得扭矩法將導(dǎo)致對軸向預(yù)緊力控制精度低. 而且有極少數(shù)得螺栓聯(lián)接,扭矩已達(dá)到規(guī)定值,而螺栓頭還未完全與被聯(lián)接件貼合或間隙有時很小,目 視不容易發(fā)現(xiàn).此時扭矩值就是合格得,但預(yù)緊力很小,甚至沒有,所以在這種情況下，如果僅僅提出保 證扭矩合格,那么保證裝配擰緊質(zhì)量就成了一句空話。 ??圖1 轉(zhuǎn)角擰緊法得擰緊曲線 272、轉(zhuǎn)角擰緊法 鑒于扭矩擰緊法存在得不足，美國在20世紀(jì)

5、4。年代末開始研究螺栓伸長與軸向力得關(guān)系。螺栓擰緊時得旋轉(zhuǎn)角度與螺栓伸長量與被擰緊件松動量得總與大致成比例關(guān)系，因而可采取按規(guī)定旋轉(zhuǎn)角 度來達(dá)到預(yù)定擰緊力得方法.圖1示意性地描述了轉(zhuǎn)角擰緊法得曲線走向.首先將螺栓擰緊到起始力 矩Ms,即將螺栓拉伸到接近屈服點，然后，再旋轉(zhuǎn)一定得角度A0,將螺栓拉伸到塑性區(qū)域。旋轉(zhuǎn)角度擰 緊法得實質(zhì)就是控制螺栓得伸長量，在彈性范圍內(nèi)軸向預(yù)緊力與伸長量成正比，控制伸長量就就是控 制軸向力，螺栓開始塑性變形后，雖然兩者已不再成正比關(guān)系，但螺栓受拉伸時得力學(xué)性能表明只要保持在一定范圍以內(nèi)，軸向預(yù)緊力就能穩(wěn)定在屈服載荷附近。所以，圖1中所示得兩個摩擦系數(shù)不同彳#

6、螺栓，雖然采用相同得擰緊法擰緊后得最終力矩M1與M2相差很大，但就是，由于螺栓強(qiáng)度、 尺寸相同，所以預(yù)緊力相差不大。與扭矩擰緊法相比，不僅高精度地完成了對擰緊得控制，而且充分提 高了材料得利用率。 屈服點擰緊法得理論目標(biāo)就是將螺栓擰緊到剛過屈服極限點。圖2示意性地描述了屈服點控制法得 擰緊曲線。采用屈服點擰緊時，首先將螺栓擰緊到某一個規(guī)定得起始力矩Ms,從這點開始，設(shè)備監(jiān) 控擰緊曲線得斜率值得變化，如果斜率下降到超過了設(shè)定值，那么就認(rèn)為把螺栓拉伸到了屈服點，工 具停止運(yùn)行。屈服點擰緊法最大得優(yōu)點就是將摩擦系數(shù)不同得螺栓都擰緊到其屈服點，最大限度得發(fā)揮了螺紋件 強(qiáng)度得潛力，

7、但就是它對干擾因素比較敏感，同時對螺栓得性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計要求極高，控制難度較大。 因此擰緊工具得價格十分昂貴.?螺栓擰緊質(zhì)量得評價?對于螺栓擰緊質(zhì)量得評價包括兩種,一種就是 采用數(shù)顯或表盤式力矩扳手,測量裝配后得螺栓得力矩,來評價螺栓擰緊得質(zhì)量，這種方法由于采用 人工操作，所以一般采用抽檢得方式;另一種就是通過擰緊設(shè)備中集成得力矩及轉(zhuǎn)角傳感器,對螺栓 裝配得參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，這種方法可以很方便地實現(xiàn)對螺栓得裝配過程進(jìn)行100%檢驗。 1、手工檢驗 由于手工檢驗得到得力矩值,就是在裝配完成后測量得,力矩值較裝配過程中有了一定程度得衰減， 所以測量到得結(jié)果被稱為靜態(tài)力矩。首先采集至少100

8、個實際扭矩測量值,然后用統(tǒng)計分析得方法 求出標(biāo)準(zhǔn)偏差So根據(jù)不同用途得實際情況，以±2s或冷S作為控制范圍得上、下極限。如果實際 測量值不在控制限之內(nèi),則認(rèn)為被測量得擰緊不合格。 在汽車制造領(lǐng)域，大多數(shù)企業(yè)通常采用以下兩種方式對裝配后得螺栓得擰緊質(zhì)量進(jìn)行檢驗及評價 一就是裝配后立即對其抽檢，另一種就是在整車經(jīng)過路試連續(xù)行駛、承受過負(fù)載后再對相關(guān)得螺栓 聯(lián)接質(zhì)量進(jìn)行檢測及評價。德國大眾汽車將這兩種檢測分別定義為MNA1與MNA2。但就是采用這 種方法時必須注意以下幾點：？(1)擰緊設(shè)備得機(jī)器能力指數(shù)CMk必須達(dá)到1、67或更高，過 程能力指數(shù)CpkAl、33; (2)測量力矩時必

9、須采用緊固法，即在旋緊螺栓得方向上旋轉(zhuǎn)一個比較小得角度(通常不超過5)； (3)必須在該螺栓裝配后30min內(nèi)測量MNA1； (4)測量結(jié)果得控制限，只能靠統(tǒng)計分析得出,不能采用產(chǎn)品力矩設(shè)定得公差值。 2、設(shè)備檢驗 ？設(shè)備測量到得力矩值，就是在裝配過程中由傳感器直接讀出得,還沒有衰減,所以測量到得力矩值被 稱為動態(tài)力矩值。 由于屈服點擰緊法目前應(yīng)用不就是太廣泛，而扭矩擰緊法一般采用不帶監(jiān)控功能擰緊工具,所以,我 們主要以轉(zhuǎn)角擰緊法為例來介紹裝配過程中擰緊質(zhì)量得控制。 轉(zhuǎn)角擰緊法得擰緊質(zhì)量目前主要有以下幾種評定方法： (1)參考標(biāo)準(zhǔn)法。某些大型得企業(yè)集團(tuán)或標(biāo)準(zhǔn)化組織，通過實驗,

10、給出了一些轉(zhuǎn)角擰緊法裝配得最 終力矩得評價標(biāo)準(zhǔn)。 (2)最終力矩統(tǒng)計法。這種方法得前提就是，必須保證過程穩(wěn)定，然后讀取擰緊后得最終力矩值，再 經(jīng)過統(tǒng)計分析，剔除不合格得值，計算出其均值、方差，來確定最終力矩得控制限。目前,擰緊設(shè)備 得技術(shù)水平有了很大發(fā)展，最終力矩可以很方便地從擰緊設(shè)備中讀取得到，所以這種方法在生產(chǎn)中 被廣泛應(yīng)用。 在過程穩(wěn)定得前提下,最終力矩一般服從正態(tài)分布,為了使最終力矩得控制限設(shè)置得盡量合理，一般 要考慮在統(tǒng)計學(xué)中經(jīng)常提到得兩類錯誤中尋找平衡，即首先我們希望我們設(shè)置得控制極限要盡可能 地排除不合格得擰緊,但這樣帶來得后果就是,控制限被設(shè)置得很苛刻,范圍很小

11、,導(dǎo)致把一些本來合 格得擰緊剔除了(棄真)，從而導(dǎo)致不合格品得大量增加,進(jìn)而增加成本;另一方面，為了盡可能避免 合格得擰緊被剔除，我們需要盡可能地增大控制限,這就會導(dǎo)致某一些本來不合格得擰緊，出現(xiàn)在了 我們設(shè)置得控制限之內(nèi)(存?zhèn)?,給我們得產(chǎn)品帶來了風(fēng)險。如何在“棄真”與“存?zhèn)巍敝g找到平衡， 不同得企業(yè),結(jié)合自身得特點，對于避免這兩類錯誤得要求不同，但就是大部分得企業(yè),一般選擇取 統(tǒng)計結(jié)果得±3s(s代表樣本得標(biāo)準(zhǔn)差)作為最終力矩得控制限． 無論就是采用統(tǒng)計法還就是參考標(biāo)準(zhǔn)法,我們得控制對象都就是轉(zhuǎn)角擰緊后得最終力矩,無論如何設(shè) 置最終力矩得控制限,都不能完全保證所有最終力矩滿

12、足控制限要求得擰緊都就是合格得,即“存?zhèn)巍? 發(fā)生概率只可能盡量減小，不可能消除.但就是，如果這種小概率事件發(fā)生在汽車重要得螺栓連接上,將給駕駛者得生命安全帶來極大隱患。 （3）分析擰緊曲線法.目前很多擰緊設(shè)備都可以顯示擰緊過程中，力矩隨時間或角度變化得曲線.? 這種通過觀察擰緊曲線來判定扭矩一轉(zhuǎn)角法就是否合格得方法，雖然比較直觀、可靠，但就是對于分析者得經(jīng)驗與素質(zhì)有很高得要求，而且分析過程需要得時間比較長.所以不適合應(yīng)用到大批量生產(chǎn)中 去。 案例？我們將以上介紹得3種方法相結(jié)合，充分得利用目前先進(jìn)得擰緊設(shè)備各種監(jiān)控功能，對旋轉(zhuǎn)角度擰緊法得質(zhì)量進(jìn)行控制，取得了比較好得效果。下面以汽車

13、前橋得1個擰緊裝配為例進(jìn)行介紹， 擰緊設(shè)備采用AtlasCopco擰緊機(jī)，設(shè)備編程軟件為PowerMACS,螺栓M16,強(qiáng)度等級10、9,產(chǎn)品裝配力矩為:70Nm+90°。 為了適應(yīng)批量生產(chǎn)對于裝配速度得要求，我們通常把擰緊劃分為幾個階段，首先采用比較快得擰緊速度使螺栓頭部下端面迅速與被夾緊零件面貼合（這里選擇20Nm）,然后再以稍低得速度使螺栓擰緊到起始力矩（70Nm，最后，再低速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角（90°）,完成整個擰緊過程。 為了控制轉(zhuǎn)角擰緊法得質(zhì)量，就是不就是只要保證最終力矩在我們設(shè)置得控制限之內(nèi)就可以了呢? 通過對現(xiàn)生產(chǎn)問題得分析，我們發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中采用轉(zhuǎn)角擰緊法時，螺栓得質(zhì)量問題不就是只

14、發(fā)生在轉(zhuǎn)角 擰緊階段，有得還發(fā)生在起始力矩擰緊階段。假力矩就就是一種發(fā)生在力矩擰緊階段得嚴(yán)重得擰緊 不合格現(xiàn)象。所謂假力矩就是指，雖然擰緊設(shè)備顯示擰緊達(dá)到了要求得力矩，但就是螺栓頭部下端面 并沒有與被夾緊件緊密貼合，或者雖然結(jié)合了，但就是沒有產(chǎn)生足夠得夾緊力，造成螺栓連接失效。分析失效問題，我們發(fā)現(xiàn)造成這種現(xiàn)象得主要原因就是螺母中存在焊渣、螺栓得軸線沒有與螺母對正與螺栓太長等，這種失效往往會引起擰緊設(shè)備旋轉(zhuǎn)過得角度發(fā)生異常，所以，我們認(rèn)為在力矩擰緊過程 中添加角度監(jiān)控就是很有必要得。？將這個擰緊過程中得數(shù)據(jù)搜集起來，然后我們采用Q-Das軟件 對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。 根據(jù)數(shù)據(jù)得統(tǒng)計結(jié)

15、果，我們程序設(shè)置如下：？第一步，力矩控制（20Nm）角度監(jiān)控； 第二步，力矩控制（70Nm）角度監(jiān)控；?第三步，轉(zhuǎn)角控制（90） 直方國 T asi 6 4 19 iA 二二-二 一 Q 島 4 2 0g 十一己款我 E hn）正擊的布t 圖3最終力矩得分布圖 力矩監(jiān)控（如圖3所示）,計算結(jié)果為，402Nm?516Nm,最小值411、9Nm,最大值499、4Nm,標(biāo)準(zhǔn)中得控制限得參考范圍為310Nm?510Nm,所以我們設(shè)置最終力矩控制限為405Nm?505Nm。 為了吸取分析擰緊曲線法得優(yōu)點，利用Atlas擰緊軟件豐富得監(jiān)控功能，我們還監(jiān)控了轉(zhuǎn)角階段得曲線形狀，比如，監(jiān)控擰緊曲線就是否在轉(zhuǎn)角階段、就是否有空轉(zhuǎn)等，很好地控制了轉(zhuǎn)角擰緊得質(zhì)量。 ?我們對設(shè)置后得狀態(tài)進(jìn)行了跟蹤，采集了一些擰緊曲線進(jìn)行分析，測量并分析MNA1及MNA2得數(shù) 據(jù)，發(fā)現(xiàn)效果良好，很好地控制了擰緊質(zhì)量。?目前,擰緊技術(shù)在我國并沒有被引起足夠得重視，對 于擰緊技術(shù)得研究基本上還處于起步階段,一些先進(jìn)得擰緊方法只應(yīng)用在汽車合資公司及一些高科 技企業(yè)，隨著大家對擰緊技術(shù)認(rèn)識得不斷深入,以及自主品牌汽車得發(fā)展，擰緊技術(shù)在國內(nèi)必將有長 足得發(fā)展。另外，隨著先進(jìn)得管理技術(shù)得發(fā)展,對螺栓擰緊質(zhì)量得評價方法,也將有更大得進(jìn)步。