高级拧紧控制策略的控制原理及应用(一)
内容概览:
夹紧力是后期终保证装配合格的关键要素。但由于夹紧力很难直接控制,所以量产时,往往选用和夹紧力相关,且易于控制和监控的变量来进行螺栓拧紧。
常用的拧紧方法
1.Torque(扭矩法,T)
2.Torque + Angle(扭矩角度法,TA)
3.Yield(屈服点法,Y1/Y2)
4.Snug Gradient
5.Projected Angle
6.PVT comp with snug
在本节中,我们将介绍前两种拧紧策略。
1.扭矩法
1.扭矩法
d:公称直径
d2:中径
P :螺距
μth:螺纹摩擦系数
β:牙型半角
μb:螺栓头下支承面摩擦系数
Db:螺栓头下支撑面摩擦有效直径
从公式中可以看出,K的值会受摩擦系数的变化而改变。所以扭矩拧紧法,即使扭矩相同,摩擦系数不同会导致夹紧力不同。
●优势
–可直接使用扭力扳手进行拧紧,便于操作与控制。
–广泛应用于非关键螺栓(C级)拧紧、手工拧紧和售后维修等场合。
–对于给定的螺栓尺寸及等级,有标准扭矩可供选择。
●劣势
–由于摩擦系数的作用,夹紧力散差较大(+/-17%至+/-60%)。
–螺栓利用率低(一般来说在 40% 到 75% 左右)。
2.扭矩角度法
●弹性段
在弹性阶段的扭矩角度法中:
红色阶段:摩擦系数影响夹紧力。
蓝色阶段:夹紧力转化只与角度相关,不受摩擦力影响
(弹性形变内,转过相同的角度,螺栓螺母的伸长量压缩量将会相同,所以:增加的夹紧力也相同)。
(弹性形变内,转过相同的角度,螺栓螺母的伸长量压缩量将会相同,所以:增加的夹紧力也相同)。
对比扭矩法,该方法产生的夹紧力受到摩擦力的影响较小。
●屈服段
如果角度法zui终拧紧过屈服,转角和增加的夹紧力虽然不是线性变化,但仍遵循该螺栓螺母的拉伸特性。蓝色阶段,夹紧力的转化由角度直接影响。
且螺栓进入屈服后,夹紧力随角度的变化减缓,从而获得的夹紧力更高的一致性。
●优势
与扭矩法相比,降低摩擦系数对于zui终得到夹紧力的影响,夹紧力散差小。
弹性段+/-9% 至 +/-17%。
屈服段 +/-3% 至 +/-8%。
螺栓利用率高。
如果螺栓有足够的变形长度,目标夹紧力 = 所需zui小夹紧力,螺栓不会过载。
●劣势
不是对所有螺栓都适用:尤其是短螺栓及短自由螺纹的螺栓。
需要进行连接件分析以明确合适的控制参数及零部件参数。
对工具要求较高,成本投入较大,节拍相对较慢。
在静态扭矩的检验上会产生一些不便;手工拧紧和售后维修等场合不方便操作。
通过刚刚的讨论图解,不难发现,转角法拧紧过程中,夹紧力转化不确定部分为扭矩控制阶段。
该阶段对夹紧力转化的影响越小,夹紧力的一致性就会越好。
该阶段对夹紧力转化的影响越小,夹紧力的一致性就会越好。
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