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拧紧微课堂 | 高级拧紧控制策略的控制原理及应用(二)

2022年9月28日

自动化 质量 操作体验 可持续性 人体工程学和安全性 生产率

课程摘要

 

在本节「拧紧微课堂」中,我们将介绍Snug Gradient、Projected Angle,屈服点拧紧策略。

 

上节课介绍的扭矩角度法,已经广泛应用于很多关键螺栓的拧紧,如:轮胎螺母,发动机缸盖螺母。

 

扭矩角度法相比于扭矩法,可以更好的保证夹紧力。但是红色阶段仍然是夹紧力转化的不确定阶段。

 

该步的扭矩设置过高,夹紧力不确定性越大;扭矩设置过低,螺栓可能还未到线性拉伸阶段。

 

如果能恰好从拧紧曲线的线性起点(Snug Point)开始记录角度;或者通过拧紧曲线的线性阶段,反向推断等效的螺栓线性拉伸的起点,通过转角控制拧紧,就能减少夹紧力控制的不确定性。

 

实验结果表明:

 

夹紧力的一致性Snug Point>T+A>T

 

上图曲线中的螺栓,在最初旋入阶段扭矩差异较大,扭矩转角法无法准确定拧紧的扭矩和角度值。

 

图中采用Snug Point拧紧策略,曲线的线性阶段认为是角度起点,转过目标角度停止。

 

对比红色曲线和蓝色曲线可以看出,虽然线性阶段曲线类似,但最终拧紧结束时,扭矩差异较大,传统的扭矩法和扭矩角度法无法保证拧紧一致性。此时推荐snug point策略。

 

 

屈服控制:

 

屈服强度:金属材料发生屈服现象时的屈服极限,也就是抵抗微量塑性变形的应力。

 

对于无明显屈服现象出现的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值作为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。

 

通过持续检测斜率的变化率,来探测拧紧屈服点。

 

 - 优势

 

  1. 装配后紧固件的夹紧力散差(+/-3% 至 +/-8%)仅来自于螺栓强度等级的变化和螺纹摩擦系数的影响(支撑面的摩擦系数对夹紧力没有影响)。

     

  2. 较高的螺栓利用率,不会发生螺栓过载。

     

  3. 即使螺栓的夹持长度很短,也可以使用该方法。

     

  4. 螺栓可以重复使用(因为限制在Rp0.2,意味着塑性变形仅0.2%)。

 

 

 - 劣势

 

  1. 对工具要求高,拧紧和测量系统成本较高;必须进行连接件分析以明确合适的控制参数。

     

  2. 必须确保螺栓是连接系统中最薄弱的部件,否则由于被夹紧件的压溃会造成误判。

     

  3. 拧紧完成前需保证拧紧曲线为直线,如果有任何松弛,可能会造成拧紧机误判。

     

  4. 到达屈服前,摩擦系数必须近似于恒定值。

     

  5. 基本无法进行静态扭矩的检验。

 

下一节的内容中,我们将从理论分析转化为实际生产线上工具策略的设置介绍相关内容。敬请期待~