扭矩的普及知识培训

扭矩的普及知识2015年3月2号V1111一、螺纹副连接件的状态二、ISO5393对螺纹副连接件状态的规定三、动态、静态扭矩的基本概念四、动态、静态扭矩的关系五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围目录六、现阶段装配扭矩控制优选方法2015年3月2号V12一、螺纹副连接件的状态螺纹副联接件的状态

汽车装配过程装配中，螺纹副连接件装配扭矩直接影响整车质量和可靠性。而连接件的状态对扭矩精度的获得又有重要影响。根据影响程度，可区分为以下3种：软连接---指连接件本身比较软或者连接件中间存在橡胶件等弹性元件，存在扭矩衰减（容易拧不足）。硬连接---指连接件硬度比较大，是刚性的且结合面光滑贴合好的连接。连接间一般无扭矩衰减，但可能有扭矩反冲（容易拧过）。中性连接—指介于软联接和硬联接之间的连接，一般无扭矩衰减和反冲。2015年3月2号V1版权所有不得盗版3二、ISO5393对螺纹副联接件状态的规定螺纹副联接件的状态

ISO5393“螺纹紧固件用旋转式气动装配工具性能试验方法”（国标对应版本为GB/T26547-2011)提及：软连接---拧紧扭转角度大于2圈才能达到目标扭矩值的连接。硬连接---拧紧扭转小于30度即可达到目标扭矩值的连接。中性连接（过渡连接）—指介于软联接和硬联接之间的连接。2015年3月2号V1版权所有不得盗版4三、动态、静态扭矩的基本概念螺纹副联接件的状态由于螺纹连接件有软连接、中间连接和硬连接的区别，有拧不足和拧过度两种不正常状态，故仍按紧固过程的扭矩控制来对拧紧结果进行控制就不够准确。要精确控制，需了解以下概念：动态扭矩---指在拧紧的同时实时在线测量的扭矩，排除了人为的因数/失误，可更好地反应与夹紧力之间的关系。北美车企（如GM）只提倡动态扭矩。静态扭矩---指对已施加扭矩的联接件在拧紧方向上继续施加360度以内的力矩（旋转不能超过360度），直至紧固件刚好开始转动为止时测得的摩擦扭矩。“静态”就是指测量传感器的弹性体不参与相对运动。欧洲车企一般动态扭矩和静态扭矩均提倡使用。2015年3月2号V1版权所有不得盗版2015年3月2号V15动态扭矩工艺控制扭矩静态扭矩来源于设计图纸，但需在实践中验证，可能不同于设计主要控制手段，用拧紧机+拧紧策略控制一种检测监控手段，用数显扳手+测量方法控制拧紧过程四、静态、动态扭矩的关系版权所有不得盗版6四、静态、动态扭矩的关系螺纹副联接件的状态

静态扭矩和动态扭矩的区别：静态扭矩和动态扭矩关系取决于：拧紧工具，拧紧策略，连接状态，操作人员，静态扭矩测量工具等。静态扭矩值得分布特性与装配工序的拧紧扭矩特性相比有很大差别。不能、也不必要把测得的扭矩值与图纸或工艺上的额定值或控制值相联系。2015年3月2号V1版权所有不得盗版7四、静态、动态扭矩的关系（分布特性比较）螺纹副联接件的状态硬连接上的扭矩特性比较：2015年3月2号V1版权所有不得盗版8四、静态、动态扭矩的关系（分布特性比较）螺纹副联接件的状态硬连接上由于较高的静态摩擦里，静态扭矩可能比动态扭矩要高。下图中倒V的拐点即是扭力扳手测得的硬连接上的静态扭矩。2015年3月2号V1版权所有不得盗版9四、静态、动态扭矩的关系（分布特性比较）螺纹副联接件的状态软连接上的扭矩特性比较：软连接上的扭矩较动态扭矩要偏小，原因是衰减，VDI2230里即有系统计算衰减扭矩的方法。2015年3月2号V1版权所有不得盗版10四、静态、动态扭矩的关系影响静态扭矩和动态扭矩关系的因素2015年3月2号V1版权所有不得盗版11五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副联接件的状态静态扭矩的测量方法：方法1---工序间测量，需在装配完成后30分钟内完成测量。方法2---负载后测量。2015年3月2号V1版权所有不得盗版12五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副联接件的状态

静态扭矩的测取前提：如有使用电动拧紧机拧紧，则电动拧紧机的机器能力指数Cm，Cmk必须达到1.67或更高，即务必经过设备能力验证，要求过程能力指数Cpk大于等于1.33。2015年3月2号V1版权所有不得盗版13五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副联接件的状态测量静态扭矩的操作方法：方法1咔哒扳手法方法2返松法方法3标记法方法4拧紧法（T）方法5moveon法（用小角度（2-4度）反推所需扭矩）方法6瞬时松动法（breakaway）（atlas专利）

2015年3月2号V1版权所有不得盗版14五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副联接件的状态如何评价静态扭矩：

1、经验公式估算法：经验公式1多数人认为：对于一个金属螺纹连接，没有垫片和涂层，夹紧长度超过螺纹直径的3-5倍，大约有10%-15%的扭矩衰减。经验公式2

拧紧法测试，普通粗牙螺纹，无润滑，扭矩较大时，

硬连接：M（复检）=1.15xM

中性连接：M（复检）=1.1xM

软连接：M（复检）=1.05xM

2015年3月2号V1版权所有不得盗版15五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副联接件的状态如何评价静态扭矩：

2、SPC法：通过采集至少100个（一般125个）实际扭矩测量值，然后借助于统计分析的方法。求出标准偏差S。再根据不同用户的情况，以±2S和±3S作为控制范围的上下极限。用作检验、评价螺栓连接效果。后续监控扭矩值必须落在设定的界限范围之内。

控制极限=AVG±2S/3S。

2015年3月2号V1版权所有不得盗版16五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副联接件的状态

静态扭矩的适用范围：2015年3月2号V1版权所有不得盗版17五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副螺纹副联接件的状态

静态扭矩衰减过大的解决方案：现阶段装配扭矩控制选用合适的动态扭矩工具和合适策略：EP风扳机、气动断气风扳机、电动拧紧-S/ST/STR拧紧策略（即分段拧紧/拧紧-返松-再拧紧策略）、电动拧紧-QST拧紧策略（即拧紧保持策略，用于减小弹性衰减）、电动拧紧-其他复杂拧紧策略。工具、策略优先级增大方向2015年3月2号V1版权所有不得盗版18五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副螺纹副联接件的状态2015年3月2号V1版权所有不得盗版19五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副螺纹副联接件的状态2015年3月2号V1版权所有不得盗版分别认帽，同步快速拧紧零速度扭矩保持快速拧紧20五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副螺纹副联接件的状态2015年3月2号V1版权所有不得盗版21五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副螺纹副联接件的状态改变工艺拧紧措施：

使用转角法控制拧紧，即拧紧规范=门槛力矩+拧紧角度。2015年3月2号V1版权所有不得盗版22五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副螺纹副联接件的状态改变设计:

改变材料…2015年3月2号V1版权所有不得盗版23五、静态扭矩的测取前提、方法和适用范围螺纹副螺纹副联接件的状态

静态扭矩衰减过大的解决方案（例）：工位：轮胎螺母拧紧，副驾座拧紧，U型螺栓拧紧…衰减过大原因：特殊涂层，软连接，U型螺栓盖板弧高…解决方法:PMdynatork策略（即预置零速保持扭矩策略），预加大扭矩策略（上限增大10-15%），返松后再次拧紧策略，直接再次拧紧策略…2015年3月2号V1版权所有不得盗版2013年3月20号V224动态扭矩工艺控制扭矩静态扭矩来源于设计图纸，但需在实践中验证，可能不同于设计主要控制手段，用拧紧机+拧紧策略控制一种检测监控手段，用数显扳手+测量方法控制测扭工作的任务和目标设置初始扭矩开始监测用SPC方法取得自己的静态扭矩监控点获得动、静态扭矩对照表，用作控制范围制定静态扭矩检测规范目的：提高拧紧工艺可靠性稳定性基础：通过高度自动化的装配工艺过程，批量生产性能满足要求的产品。六、现阶段装配扭矩控制优选方法的状态版权所有不得盗版25六、现阶段装配扭矩控制优选方法的状态1、使用电动拧紧机的初始扭矩值设定：1）根据连接状态、拧紧机拧紧精度计算初始扭矩设定值

例：某连接螺栓M12X1.25，扭矩范围：94-102Nm（设计扭矩中间值98Nm），计算：102NmX1.06（拧紧机精度±3%）=110Nm，以此扭矩值设置拧紧机。2）实测扭矩：

用数显扳手测量（精度±3%）10-15次，取平均值与设计扭矩中间值98比较，如偏小10Nm，则提高初始扭矩设定值至120Nm，重复1,2步绘制控制图。直至实测值与设计扭矩相近，此时，记录初始设置扭矩的调整值（这里是120Nm）。2015年3月2号V1版权所有不得盗版26六、现阶段装配扭矩控制优选方法的状态3）计算动态扭矩范围用电动拧紧机自测值绘制X-R图，用3S计算上下限，分别将初始设定值的调整值与上下限设置为电动拧紧机的中心扭矩和上下限。进一步计算得到设备的Cpk值。（此步得到的拧紧机目标值与上下限与目前实际操作不同）。4）得到动态、静态扭矩对照表。

用数显扳手连续测取125点拧紧后的静态扭矩值，结合SPC方法绘制X-R图，用3S计算上下限，得到静态扭矩的范围，汇总第4步得到的动态扭矩范围，可得到动态扭矩（点）与静态扭矩（范围）的对应关系。

2015年3月2号V1版权所有不得盗版27六、现阶段装配扭矩控制优选方法的状态2、使用油压脉冲定扭风扳机（不含离合器式）的拧紧初始扭矩值设定：1）根据连接状态、拧紧机拧紧精度计算初始扭矩设定值

例：某连接螺栓M12X1.25，扭矩范围：94-102Nm（设计扭矩中间值98Nm），计算：102NmX1.3（拧紧机精度±15%）=135Nm，以此扭矩值设置定扭风扳机。2）用实测扭矩校准扭矩初始设定值。

用定扭风扳机拧紧（此时不接扭矩测试仪），用数显扳手测量（精度±3%）测扭，中间串接扭矩测试仪，同时记录两种扭矩值，用数显扳手测取平均值与设计扭矩中间值98比较，如偏小10Nm，则提高初始扭矩设定值至145Nm，记录初始设定值的修正值。2015年3月2号V1版权所有不得盗版28六、现阶段装配扭矩控制优选方法的状态3）计算动态扭矩范围同时测取125点动、静态扭矩值，用扭矩测试仪测得值计算动态扭矩绘制X-R图，和动态上下限。4）得到动态、静态扭矩对照表。

用数显扳手显示值为静态扭矩值，用SPC3S方法计算上下限。汇总第3、4步数据，可得到动态扭矩（点）与静态扭矩（范围）的对应关系。

2015年3月2号V1版权所有不得盗版29六、现阶段装配扭矩控制优选方法的状态1、初始设置1个较小的扭矩2、检查残余扭矩3、残余扭矩如果太低4、缓慢增加扭矩5、用固定式静态测扭仪测取工具扭矩2015年3月2号V1版权所有不得盗版30谢谢2015年3月2号V1版权所有不得盗版31附录：静态扭矩的测取方法简介咔哒扳手法：返回2015年3月2号V1项目启动—周志辉，版权所有不得盗版32附录：静态扭矩的测取方法简介标记法：返回2015年3月2号V1项目启动—周志辉，版权所有不