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Bosch拧紧技术基础,螺栓紧固,扭矩转角法


Rexroth tightening and Press-fit Systems
- Tightening basics BOSCH拧紧技术基础

Your speaker: Michael Rust

Demands of a bolted joint螺栓连接的要求

Demands of a bolted joint螺栓连接的要求

Can be loosened without destruction 螺栓松开后工件不会有变形 High constant clamp load,高一致性不变化的夹紧力
(高质量车真正需要的是合适的不变的夹紧力,不是扭矩值不变,扭矩值是表象, 夹紧力 无法实际测量,只能通过扭矩值来实现可测量,但受不同形式和材质的螺栓的摩擦力的 影响,实际的夹紧力只能通过不同的加工工艺和设备来实现,如转角法,高品质设备)

Reliable achievement of demanded clamp load
苛刻要求的夹紧力可以可靠的实现,
(合适的拧紧工具形式及工作范围,及精度的选择的重要性)

Does not become loose as a result of operational force 在工件投入操作使用后,螺栓不会松脱

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Important tightening factors 拧紧因素

Torque 扭矩 Clamp load夹紧力
产品真正要的是夹紧力, 不是扭矩)

Under head friction
头下摩擦

Setting 内部应力释放
(黄色位置)

Thread friction螺纹摩 擦

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?

Influence of friction 摩擦的影响(扭矩法举例)

Tightening Torque 扭矩 100%

? Underhead and thread
friction influence essentially the clamp load, i.e. up to 90% friction losses may appear using torque controlled tightening methods螺纹摩擦和螺栓头摩擦 影 响至关重要的夹紧力,如使用扭矩法 大约90%的摩擦力会损失掉

Approx. 10%

Thread friction 螺纹摩擦 approx. 30% . . . 40% Underhead friction approx. 40% . . . 50%螺栓头 摩擦 Clamp load 夹紧力

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?

Clamp Load夹紧力

? Basic value to Rate of a tightening connection is Clamp Load (Clamp
force).
? ?
评价拧紧连接的基本值 是: 夹紧力 夹紧力> 反力 ,

? Fk (Clamp force)>FA (action force). ? From design ,you need to consider
? 1, min./max. number of bolts ? 2, their max. threads value result from the design condition ,i.e. the space for bolts.
? 设计产品时, 要考虑: 用几个螺栓, 最大可用螺纹直径(考虑空间)

? A max. permissible force of Fmax can be calculated taking into
consideration the stress cross section of bolts and number of bolts.
?
最大可允许的力 在考虑了螺栓的横面强度/应力和螺栓数量后,可计算得到

? The clamp force can not be measured directly during tightening ?
process. But, It relays directly on the torque.
夹紧力不能直接测量, 只能通过扭矩和转角来间接获得

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Clamp Load夹紧力

? A Connection should be designed.螺栓连接该被设计为: ? FM min. (minimal attainable pretensioned force / maximum Friction.)
guarantees the function of connection. 最小夹紧力(并在最大摩擦下) 保证改
螺栓连接不脱开

? FM max. (maximal attainable pretensioned force / minimum Friction.)
don’t destroy the tightening connection or bolts 最大夹紧力 (并在最小摩擦
下)不会破坏该螺栓连接和螺栓

? VDI 2230, tightening factor =F max/F min. 拧紧因数

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Tightening basics

Variation of assembly-clamp load for torque controlled tightening扭矩法的夹紧力变化
T [Nm]

0, 14 大 摩 擦

f Safe process(安全的工艺质量)
for: f Minimum torque of the
tightening spindle and maximum friction? FM min 点1, 最大摩擦和最小的扭矩=> FM min(最小夹紧力) 已连接工件不会松开的最小力

μ

100

o an r d μ K =

80 TA max TA min 40 Δ TA

μ

r fo

μG 2

an

d

μK

=

μ

G

10 0,



擦 摩

f

1 ΔFM(μ)

f Maximum torque of the tightening spindle and minimum friction ? FM max 点2, 最小的摩擦和最大的扭矩=> FM max(最大夹紧力) 工件不会被夹变形的最大力

20

0 0 10 20 30 FM min 40 Δ FM 50 FM max 60 70 FM [kN]

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Influence of tightening method and tightening equipment on a bolted joint拧紧方法和拧紧设备的选择方法
1,不同拧紧方法及拧紧设备对螺栓连接的影响,最大夹紧力和最小夹紧力的比值(拧紧系数)决定工具和加工方法的选择, 用何种工具和加工方法是 由产品本身特性决定的不可改变的.2,为了达到同样的夹紧力,通过选择高档工具和高级的加工方法.可以实现使用直径更小的螺栓.减轻车重量和螺 栓的种类.3,随着铝件和铝螺栓被使用的越来越多角度法和屈服点法将来会越来越多地被使用.高档工具的需求会越来越多4.功能强大的可编程电动 伺服拧紧扳手和先进的拧紧方法针对某些拧紧应用场合是必须的,并不是气动工具的简单升级替代 及只为增快生产节拍,

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?

Factors influencing clamp load影响夹紧力的因素
Factors influencing clamp load影响夹紧力的因素
Friction 摩擦 – Rough surface粗糙表面 – Poor quality screws质量差的螺栓 – Unsuitable material不合适的材质 – Inaccurate or unsuitable tools精度差或不合适 的的工具 – Poor quality screws质量差的螺栓 – Inaccurate workpieces精度差的工件 – Design flaws产品设计缺陷 – Unsuitable material pairing不合适的材料匹配 – Incorrect tightening methods不正确的拧紧加工 方法 --Different coefficient expansion不同的膨胀系数 – Incorrectly dimensioned bolted joint尺寸不正确 的工件连接

Unreliable Assembly Technique 不可靠的拧紧技 术

Setting 内部应力释放

Temperature 温度

Incorrect tightening system 不正确的拧紧工具形式 选型

-- Clamp load too low or too high会导致夹紧力太 低或太高

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Load extension diagram (VDI 2230) 夹紧力延伸图

FM fSM fPM
FM

Clamp load夹紧力 Elongation force of the screws螺栓的伸长力

Press force on the material (compressing of the material)材料上受到的压 力(材料的压缩)

fSM

fPM

Lengthing变长

Shortening变短

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?

Load extension diagram (VDI 2230) with acting operating force带施加力时的夹紧力延伸图

fSA = fPA

FM fSM FSA FA FS fPM

Clamp load夹紧力 Elongiation force of the screw螺 Press force of the material (compressing of the material) 材料的压缩力 Acting operating force施加的操作力 Reduction of press force压缩力的

栓的拉长力

FPA FM

fSA fPA
减少

FKR fSM fPM

FS Total force (clamp load and operating force) 力的总和(夹紧力和施加力) FA FKR FPA Axial screw-force轴向力 Residual clamp-load剩余的夹紧力 Axial force, relief of the clamped parts被夹紧工件的轴向力 Operating force
操作力

FSA

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?

Important tightening factors 重要拧紧因素

Torque Clamp load夹紧力 Under head friction Setting(内部应力释放
,黄色位置)

Thread friction

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?

Setting phenomena 应力释放

? The clamp force is not preserved for entire service life of the connection
because of Settling there.因为应力释放现象,在整个寿命周期内夹紧力难 以保持持久地恒定

? Settling behavior occur under the bolt head (nut) and between the
separate parts 发生在螺栓头(螺母) 和 两工件连接处

? If no seals / paint in between and the bolted joint is correctly
dimensioned, then just the roughness of the surfaces (which are flattened due to the compressive load) will contribute to setting. 如果该 位置无密封垫/漆 ,各个工件尺寸 都正确.的情况下 , 只要接触面的粗糙(被 压缩力压平)可导致应力释放 现象发生.

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Setting phenomena 应力释放

? Normally these setting effects are small or occur during the bolting
process itself. 正常情况下, 该现象很小,或只发生在 拧紧的过程之中

? However, if the surface of the bolt (nut) head or the surface of the
separate parts is to small. So the compressive load per unit area under bolt head (nut) or in the separating joint is too high and the material begin to flow, when bolts are tightened. ? For example using steel bolds with small head in Aluminium parts. Like Cylinder Head applications. Possibly leading to a loss of clamp force.
?
如果螺栓头或两工件接触面 的单位面上承受的压力限制被超出. 可能导致夹紧力的损失,被连接材料将会 FLOW/(展开?)。 ? 比如 不正确设计的 铝件的螺栓连接,在铝件上使用头部过小的钢螺栓,比如缸盖拧紧

? If some materials (plastics, waxes,tin) used mentioned place ,it ‘ll flow
under force applied. The loss of clamp force will occure. 如果塑料, 蜡,
被使用在上述位置, 在外力的条件下 这些材料会Flow展开. 这时 会有 夹紧力衰减发生 锡

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Settling phenomena 应力释放

? A positive influence to settling behavior 改善的办法
? Proper joint design 正确的 螺栓连接 设计 ? Selection the suitable materials 选择合适的 材料 ? Time during tightening process (Speed, waiting time)拧紧机设置“低
速”和“等待”功能

?

? Synchonization 拧紧机设置“同步”功能 A bolted joint which requires a rubber seal to guarantee functional reliability (which must guarantee long term reliability of clamp force) should be designed . ? So that the parts connected are bolted against metal surfaces ? The seal is only partial compressed. ? In addition ,the seal must not significantly influence the clamp load.
需要可靠性有效保证(如:保证夹紧力长期不变)的螺栓连接需要设计橡胶密封垫, 以便 被连接工件 被螺栓 连接到金属表面,并且密封垫要只被部分压扁. 除此之外. 密封垫不会很大影响夹紧力

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Setting phenomena 应力释放

? Setting behavior is also influenced Tightening speed ,拧紧速度也影
响SETTING 的程度

? Free selection of tightening speed should be possible to select a speed
appropriate to the materials pairing of the parts to be joined. 可自由设 定转速的电动拧紧工具被需要 转速要和螺栓连接的材料相匹配 有时需
要低速

? If speed too high ,the materials under bolt head (nut) in the joint will
have not enough time to set during tightening. 转速太高, 上述位置 下的 材料在拧紧过程中没有足够时间去应力释放.

? If this occurs, settling phenomena are likely to appear later in the
production line. 如果这情况发生,应力释放会在将以后(生产线上,生产线 下)出现

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Load extension diagram (VDI 2230) with settling effect带应力释放的夹紧力延伸图

fZ FZ

fSM fPM

Elongiation force of the screw螺栓的拉长力 Press force of the material (compressing of the material) 材料的压缩力 Reduced force because of settling influences因为应力释放的 Clamp-load夹紧力 Amount of clamp-load夹紧力的总

FM FV

fz
减少的力

FM FZ fSM fPM


FV


Remaining clamp-load剩余的夹紧

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?

DIN 2862 Goals of the Directive指示的目标

? Classification of the tightening cases into categories拧紧连接分以下几类 ? Cat. A Direct or indirect danger to life and limbA类螺栓, 直接或间接导致人生命或残废
? Cat. B Break downB类螺栓, 车会坏 ? Cat. C Disgruntled customerC类 客户不满

? Definition of the minimum requirements for the tightening tools and the
tightening system拧紧工具和拧紧系统的最小需求定义 ? Cat. A ? Cat. B

A)直接测量控制和监控参数(扭矩,角度)

Direct measurement of the control and monitoring parameters

(e.g. T,

At least one of the above-mentioned parameters has to be direct

f 至少上述提到参数的一个必须被使用监控

? Cat. C Control and monitoring parameters can be indirect控制和监控参数可以不使用
监控(如:标定,自检,和CMK测试)只为A和B 类螺栓使用 以上分类决定拧紧工具形式的选择原则

Monitoring (e.g. calibration, self-test, cmk measurements...) for cat. A and B

fDefinition of the minimum requirements for discovery of errors
发现错误的最小需求的定义

? Discovery of errors (e.g. OK/NOK, documentation, system checks)
错误的发现(OK/NOK,数据,曲线的存储记录,系统的自检查), 此项要求拧紧系统的功能要强大
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E

Definition Soft Joint / Hard Joint (ISO5393)软/硬连接
硬连接是金属和金属的连接,软连接是金属和塑料件,弹性原件的连接.软连接的复紧力矩小,或扭矩衰减大。 软连接要选用转速慢的工具,或编程时增加停顿步,同步功能来补偿力矩衰减,工具选型时要考虑软连接和硬 连接

T [Nm]

? Hard Joint:硬连接
Final Torque目标扭矩 ? Less than 30° from Treshold Torque (50% of final Torque) 从门槛扭矩(工件贴合后)开始 小于30度,即达到最终扭矩 ? Steel on Steel, moulded material,钢对钢,铸造件连 接

? Soft Joint:软连接
Treshold Torque门槛扭矩 ? Aluminium or Parts with Gasket
?带垫圈铝件,塑料件,弹簧垫,油管管箍 等

< 30°

A [°]

> 720°

?More than 720° from Treshold Torque (50% of final Torque)
从门槛扭矩(工件贴合后)开始 大于720度,才达到最终扭矩

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?

Clamp-load variation as a function of torque variation (from VDI 2230) 扭矩变化引起的夹紧力变化

Clamp-load variation 夹紧力变 化 FV[%]

Al Mg Si 0,5铝镁合金 (扭矩衰减大,静态复紧扭矩检测) St 37 K drawn钢(冷拔) St 37 K milled钢(铣) Ck 65 ground钢(磨) GG grey cast iron, planed 灰铸铁(刨) 本页说明好的拧紧工具及形式选型和拧 紧方法,及拧紧高精度对夹紧力的影响 巨大

Variation of tightening torque T [%]扭矩变化

在扭矩变化小于 3%时,夹紧力几 乎没有变化
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?

Definition OK/NOK 定义

? Ideal situation for quality joint 质量合格拧紧的理想条件 ? All conditions are as same as within laboratory where the car design ?
department make assembly processing requirements of parts. (i.e. torque value with tolerance) Same quality bolts ,same quality parts, same methods of tightening. even same or better tools are used 螺栓质量, 工件质量,拧紧方法, 拧紧工具
要和 制订拧紧工艺要求(扭矩值和工差)的产品部的试验条件一致,甚至要更好

? The tightening graph is as same as the Master-Graph . ? With Tolerance the graph of tightening should be within a graph band
throughout entire tightening process. Only final torque OK isn’t enough to have a safe joint. 对于合格的安全的拧紧连接。设备加工出的每个拧紧
曲线在整个拧紧过程要和实验室的母曲线一致 或在母曲线的工差带内, 而不只是 只有最终扭矩合格

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Influence from outside 外部影响因素

? 4M ? Influences into a joint
? Method 法 ? Machine机 ? Material 料 ? Man 人

4个影响拧紧质量的因素

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Method 法

? Tightening processing requirement taken over from same application of ? ? ? ? ?
different model. Not acquired from actual parts & bolts bolting experiment 拧紧工艺拷贝其他品牌. 扭矩要求没有经过实际实验获得 Use wrong tightening methods, for example use torque methods to replace the angle controlled methods. 不正确的拧紧方法.如角度法用 扭矩法替代 To oil bolts for non-oiled bolts 给不该涂油的螺栓涂油 pre tightening torque is too high.予紧的扭矩过高 Synchronization not used in multiple spindle station where a plain part connection is required . 多轴/多螺栓设备(同平面工件连接)没有设置 一次或多次的同步功能。 Setting behavior/loss of clamp load not be taken into consideration during design and programming and tool selection ”内部应力释放/夹紧力
衰减 “现象 没有在设计和设备选择,编程上给与考虑

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Machine 机

? The unsuitable tools , such as : use high speed tools for soft joint ?
application. 选用了不合适的工具:如软连接错使用高速工具 Use air tools (class C) to tighten class A bolts ,
选择工具错误,如用C类工具拧紧A类螺栓

? Use wrong accurate level tools (accuracy) 错用精度范围低的工具 ? Tools, parts ,even parts supporting carriers floating during tightening. ?
拧紧时拧紧轴,工件,托盘,任何一件没有固定. Posibility to monitor the whole tightening process not given. ? Monitoring limits parameters not available for each step of tightening program ? too wide tolerance limits impair fault recognition
监控参数范围太大 ,或不设置.工艺质量事故无法识别,拧紧程序的每步要设置, 扭矩或角度的监控.

? 整个拧紧过程需要进行监控

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Materials 料

? Bolts & parts suppliers changed, like CKD change into Localization
工件和螺栓的质量因供应商的变化而变化,比如国产化

? Lot jump with parts & bolts. 螺栓和工件的批次质量问题 ? Poor quality of parts & bolts. Such as工件和螺栓的质量问题
? ? ? ? ? ? Materials changed, coating composition changed, different heat treatment quality. Wrong dimensioned or non round holes defective threads Etc.

? 螺栓和工件的个体质量问题:工件或螺栓的,材质的变化,涂层质量的变化 ,热处理质量问题,孔尺寸问题,螺纹质量等等. 现场的螺栓&工件与标准 的螺栓工件的不一致.

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Man 人

? Wrong operation posture for handhold tools ,such as socket of tools
isn’t in same axial direction with bolts 如操作者不按照正确姿势操作, 工具/套筒头和螺栓不同轴,成角度

? Seeing frequent NOK alarms as disturbing. If the tightening process is
defined and a NOK shows, something is wrong.把频繁的NOK报警看作是麻烦,而
不分析其原因。 只图快速完成产量不检查分析异常质量问题。如果拧紧程序和参数设置完使用了很长时间, 且出现了NOK报警。那一定是出现了质量问题

? Not to analyze the reason and not to solve the cause when frequent ?
NOK alarm occur. 频繁的NOK 报警不查找和排除故障原因. Processing cycle time and bolting quality (Such class A with high accuracy demands, many bolts within one operation ) is contradiction

? 生产节拍和拧紧质量是一对矛盾。(如有高精度要求的A类螺栓,或多轴拧紧)

? Improper handling of the tool, like using in final step like a torque
wrench.不正确的操作工具,如手持扳手,在拧紧的最后的反作用力起作用的阶
段,还人为施加外力

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Stip-Slick-Effect (Material) 扭矩结果显示OK(落在监控窗口内),但却存
在蠕动质量问题。(不合格的材料引起)

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Pre-Torque too high (Method / Man)扭矩结果显示OK(落在监控窗
口内),但因为不正确选用了予紧工具,予紧力太高,质量问题螺栓不能识别

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Not properly fitted parts (Material)(非质量合格材料,非正常匹配工件)扭矩结
果显示OK(落在监控窗口内),但因为螺栓或工件有质量问题,如两工件,螺纹间有毛刺碎屑,引起的扭矩波动 。(注明:本曲线用多轴”同步“拧紧或”停留等待“步骤作为举例。)

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Pls think it over 遇到以下情况请仔细想想

? the final step results of tightening record show OK, but if you found in
the graphs problems.
?
最终拧紧结果当时OK,追溯历史记录OK,但是你在曲线中发现类似前述例子

? The bolts loosen or even break after the car has been out of plant. ? ?
车出厂后却出现螺丝断裂或松脱 The threat damages during tightening whenever the station show OK or NOK (no angle monitoring) 。拧紧时出现螺丝断裂或质量问题 ,无论 拧紧机结果OK或NOK(无角度监控) Frequently NOK alarm when production.拧紧时出现批次,频繁的NOK

All this shows :这说明 Only a OK in final step (torque) is not enough to judge a tightened joint as OK in Quality. 只有最后一步的(扭矩)OK,在质量上评判该 拧紧连接是否OK是不够的

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The causes原因

? Process (torque) requirement of joint developed from design is based
on Ideal Situation.

? Conditions may change in the plant .
? like ,the quality or suppliers of parts& bolts changes. ? So this process (torque) requirement need be re-adjusted in consultation with design department.
工艺要求是在标准条件下,标准工件和螺栓下,产生的。 因为某些条件可能变化了 如果供货厂家变化。CKD质量变化。却使用不同条件下诞生的工艺要求,会有问题。 需要和产品部门重新实验确认 工艺要求

Because the torque show same ,but the clamp force is different.
扭矩值显示一样,但得到的夹紧力不同

? Only final result (torque) within wide tolerance band without monitoring
parameter is no real control of the joint.
? You need make strict window parameter setting-up for quality control for each step. 只限制最后一步的扭矩工差,无监控参数或窗口不是真正的质量控制。 很多潜在质量
问题是发现不了的。需要设置每步的监控参数,为每步设置严格的窗口限制

Because the torque show OK, defective parts& bolts can’t be found
扭矩值显示OK, ,缺陷螺栓和工件难以发现
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Demands要求
? The graph processed should be within tolerance band of Master Graph.
工件拧紧的曲线需要和标准曲线一致,在曲线的工差带内

? Each step of tightening program should be have monitoring parameter for quality ?
control.拧紧程序的每一步要有监控参数。有窗口控制 Batch quality problems need to be solved. Frequent NOK alarm is necessary. Something in the process is wrong. Functions to analize the frequent NOK alarm.出现异常的NOK时,批次NOK时,说明该加工是有问题的。要现场当时解决。使用拧紧系统的相应功能分析原因。现场
及时解决拧紧质量问题非常重要。

? Results storage in each channel ,30000results

每通道的30000个结果记录

? ”Graph “ “overlapped” and “graph storage ”in each channel, 150 graphs memory ,“ 曲线”,”曲线重叠分析“ “每通道的150个曲线存储”
? SPC function / statistics SPC ? Actual value
质量分析功能

可实时分析的“实际值”功能 10个中间步骤的结果输出功能

? save non-final step results in docu buffer

All this are very helpful functions to analyse the quality problems in the process on site. It helps you to guarantee that no defective parts/bolting be released.以上
有用的功能帮助用户分析质量问题,保证无质量不合格(不仅仅结果显示OK)工件被放行,真正的质量合格 控制

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Finally

? Trace data on databank for bolting connecting is for long term
investigation.

? To analyze the reason for frequent NOK joints a proper tightening
process is very important.

? 在车出现质量问题时.追溯数据库找出真正质量故障原因相对困难
调查费时费力. 而拧紧中的全程控制, 和现场分析, 达到正确拧紧的目标. 更为重要

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Overview of tightening methods拧紧方法总览
(3) (2)
T [Nm] 予拧紧-贴合点-弹性变形-屈服点-塑 性变形-屈服强度极限-抗拉强度极限拉断

(1)
(3)塑性变形区 (2) 拐点

? Torque controlled ? Elastic 弹性区

扭矩法

(1)

? 必须落在弹性变形区,拐点前 ? 纵坐标监控范围窄(扭矩)

? Yield point controlled
(1)弹性变形区间 TF:T

(2)

f
G梯度

屈服点法 ? Yield Strength屈服强度
必然是拐点

f 一般(极大多数)落在塑性变形区,拐点后 ? 横坐标监控范围窄(角度)
TF:A A [°] 带有大量的曲线存储及分析 功能的,甚至重叠图形分析功 能的拧紧系统对用户非常有 用

? Angle controlled 角度法 (3) ? Plastic塑性区

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?

Torque controlled tightening method扭矩法

T [Nm]

扭矩上下工差
T+ TF:T T-

拧紧结果落 在弹性变形 区间,拐点前

? Torque controlled,
angle monitored扭矩控制角度监控
Easy accessible measurement
易使用的加工方法

Use of standard screws标准螺栓 ? Re-use of screws被拧过的螺栓
TT

两工件 贴合

Joint errors detectable有角度监 控才能发现不合格的拧紧加工和质量差的螺栓 或工件

? ?

可多次使用,如2-3 次

? Application examples
? Wheel assembly轮胎
A0 AA+ A [°]

? Transmission assembly变速器 ? Manifold assembly歧管

角度监控很重要,有角度 参数才能保证实际拧紧 曲线和标准曲线一致,保 证工艺加工质量

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?

Yield point controlled-tightening processes 屈服点法

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Yield point controlled-tightening processes
屈服点
Yield-point controlled, torque/angle monitored
T [Nm] T+ Yp T必须是拐点

?Minimum friction influence ?Less clamp-load variation ?Limited re-use of screws 屈服点控制,扭矩和转角监控 摩擦的影响小

Gmax G梯度 TT

夹紧力变化不大 螺栓可以有限制次数的再使用 ,如:1次

门槛 扭矩

Yp= Gmax /2

?Application examples
?ABS-assembly ?Wheel hub assembly ?Disk fly-whell assembly

?应用实例
A0 AA+ A[°]

?ABS装配 ?轮毂中心大螺母 ?盘式飞轮拧紧

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Tightening basics

Requirements for yield-point tightening(屈服点法的要求)
Joint must be designed for yield-point tightening 该产品(螺栓连接)被设计为屈服点拧紧 Bolt reaches plastic elongationl 螺栓接近塑性变形 Material under the bolt head or in the thread is not allowed to flow 螺纹和螺栓头下的材料不允许变形浮动(FLOW?) Thread friction must be siginificantly less than the underhead friction 螺纹摩擦一定大大小于螺栓头下摩擦 Workpiece and spindle must be firmly mounted 工件和拧紧轴一定要被牢固安装.(还有工件托盘或夹具) Stick slip is not allowed to occour ?蠕动STICK SLIP“ 不允许发生 Adjustment of the parameters must be based on the tightening tests (length measurements) 调整拧紧参数前一定要做试验.(长度测量)

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The explanation 解释

1, Gradient calculation be used by measurement transducer (with torque and angle function) 梯度计算通过带有角度和扭矩功能的传感器 2, the bolt is tightened until it reaches its yield point(elastic limit)
螺栓被拧到屈服点位置(弹性变形区的边界)

3, In contrast to the angle of turn –controlled tightening process. it’s only tightened up to the limit for plastic deformation.
相对比于角度法, 他只被拧紧到 塑性变形区的开始

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The Advantages of Yield Point

? Advantages 屈服点法的优点 ? Use of Standard bolts 使用标准螺栓 ? Limited reusability of bolts 螺栓可被有限的反复使用 如1次 ? Only minimum loss in strength due to less cross section constriction ?
during tightening.因为 螺栓横截面积减少量很小, 螺栓的强度 很少损失 the tightening factor is almost =1, 拧紧系数几乎=1, (最大夹紧力/最小夹紧力的比值) Minimum friction influence摩擦影响小

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Key parameters for Yield points methods参数
? The torque threshold (Tt) :门槛扭矩
Tt should be at the beginning of linear increase of tightening graph (as the joining processing of the tightening parts are almost complete ) 门槛扭矩在被连接工件贴合后,扭矩线形增加的位置。经验值 From the torque threshold Tt ,the incline (Gradient )of graph T = f (A) is continually measured throughout the entire tightening process until the yield point range of the bolt has reached approx 50% of the maximum value of gradient (Yp=Gmax /2) 从门槛扭矩开始,曲线的斜率持续的被测量.直到屈服范围达到最大梯度的50% , (Yp=Gmax /2) The length of bolts is slightly stretched by this (about 0.2%)
螺栓被拉长约0.2%, 通过测量几十个被拧紧螺栓的长度(达到0.2%)来决定梯度降的百分数

?

?
?

? Thanks to this minimum bolts cross section constriction, it’s loses almost none of ?
its strength and can be used. 螺栓的横截面积不会变小很多, 强度没有多少损失. 螺 栓可以被有限再用(1次) The target parameters is to reach in the transition area between elastic and plastic deformation 目标值落在弹性和塑性的变形区的转变的位置

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Key parameters for Yield points methods参数
? Torque monitoring (T- ,T+) and Angle of turn monitoring (A-.A+)扭矩和角度监控
功能 ? Used for error recognition 用于工艺质量错误识别

? The advantages included recognition of :监控功能的优势
? ? ? ? Lot jump in bolts and components 螺栓和工件批次质量变化的识别 Incorrectly used bolts (bolt quality) 识别质量有问题的螺栓 Incompletely cut threads 识别工件坏的机加螺纹。 Angle of turn increase from over twisted threads 乱扣的螺纹上的扭矩增加可 识别

? Limited value definition (T- ,T+) ,(A-.A+).
? Should be done via statistical evaluation (>= 50 tightening ) 监控参数的范 围设置,要通过50次拧紧获得 ? Too small tolerance limits results in a high number of NOK tighten cases; 范 围太小,NOK 的情况会多 ? Too larger tolerance limits impair fault recognition; 范围太大 ,工艺质量事 故无法识别

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Yield point tightening processing 工作过程

? Gmax ,The maximum measured gradient value is recorded when
starting from the torque threshold set in the tightening step (“Gradient active from XXX NM “ of BS 300), e.g. each higher value is stored.
从门槛扭矩开始最大的梯度值被时时检测,不断被更高的值更新。 BOSCH 软件 BS300 设置该参数

? This maximum value is the basis for calculation the yield point
reduction. 这个最大值是屈服点(梯度减少)计算的基础

? The yield point is reached when the set yield point reduction is
reached.(in % of the measured maximum value of gradient) 当设定的梯度减少达到设定的值(XX% of Gmax)屈服点就达到了

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Yield point tightening processing工作过程

? In order to ensure this is not one time occurrence and e.g. it was
caused by irregularities in the tightening process. The tightening continues at defined angle (setting under :Control angle of BS 300),

? The tightening is ended and evaluated if the target function is still
fulfilled once the “control angle” has been reached.

? If the target function is no longer fulfilled .i.e. the yield point is smaller
than the defined value, the tightening will be continued until the set yield point is reached again. Then it’ll be tightened again with the defined control angle etc.

? Control angle of BOSCH 软件 BS 300 功能的设置保证获得准确的屈服


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USE 应用

? 屈服点法 的应用实例 ? The yield point controlled tightening process is mainly used for: ? Ring Gear assembly 环形齿轮装配 ? wheel hub assembly 轮毂中心螺母的装配 ? Fly wheel assembly 飞轮装配 ? Cylinder head assembly 缸盖 装配

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Programming Demo for angle tightening methods演示

Programming for yield point methods EAVEN Demo this function simply

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Angle controlled-tightening method 角度法

Your speaker: Michael Rust
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Angle controlled-tightening method
Angle controlled-tightening method角度法
T [Nm] T+ 扭矩监控 T,范围很宽,如100-200NM

Torque saftey limit 安 全扭矩限制

f Angle controlled,
torque monitored
f Minimum friction influence f Less clamp-load friction/dispersion f Screws not re-useable 角度控制,扭矩监控 摩擦影响小 夹紧力消散小

TT
门槛扭矩

Tightening angle

角 度 公 差

螺栓不能重复使用

f

Application examples
f Cylinder-head assembly f Caliper assembly

A0

TF:A AA+

A [°]

应用实例
缸盖拧紧 卡钳拧紧

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IT ‘s the Trend The Trend 趋势

? Angle control -tightening methods will be more popular. 角度
法 应用 会越来越多

? The reason is new materials (such as: Aluminium bolts&parts) used in
automotives manufacturing .比如新材料在汽车行业的使用更广泛, 比如铝材质 的工件和铝螺栓在汽车行业越来越多的被使用,

? For car weight and raw materials saving smaller and lighter bolts be used widely.
为了节省车重和 原材料 , 小和轻的(铝)螺栓 被广泛使用

? High quality car manufacturing demands ,high quality assembly processing
demands. 高质量的汽车的要求,越来越高的装配工艺质量的要求

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The advantages of Angle tightening processing

? Advantages 角度法的优点 ? Minimization of dispersion of mounting clamp force,
i.e. the tightening factor is almost =1, 夹紧力的消散可能性最小, 拧紧系数几乎=1, (最大夹紧力/最小夹紧力的比值)

? A particularly high bolted connection strength can be attained 。
可以获得特别高的螺栓连接强度

? Minimum friction influence摩擦影响小 ? Less clamp-load dispersion夹紧力消散非常小

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compare with torque methods compare with torque methods与扭矩法比较的优势
1, tightening factor of torque methods is > = 1.4 -1.6(Torque control angle monitoring), 1.7-2.5(CUT OUT TOOLS),2.5 -4.0 (IMPACT TOOLS), 2, dispersion of mounting clamp force is more bigger, and Bigger diameter Bolts have to be used for same level clamp force attained. 3, frictions influences is too much bigger for torque methods . The clamp force is extremely influenced by friction under the bolts head and threads thus constant clamp force will become more difficult to be attained for different case, such as : coating quality changed. wrong Oiled bolts for normal bolts.
在获得夹紧力 效果相同的情况下 , 使用扭矩法的螺栓 的直径比角度法要大。 车的重量必然要增加。 扭矩法的夹紧因数(最大夹紧力/ 最小夹紧力)> = 1.4 -1.6(电动 拧紧机扭矩控制 角度监控), 1.7-2.5(普通切断式定扭工具),2.5 -4.0 。(冲击扳手) 扭矩法的螺栓更加容易松动, 扭矩法的连接所获得的夹紧力 更容易受到摩擦力(螺纹摩擦, 螺头下摩擦)变化的 影响( 错误涂油, 涂层的变化,螺栓质量的变化),恒定的夹紧力更难以获得保证.

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The Features of angle controlled methods
The Features 角度法 特点 The bolts is stretched beyond its yield point until it plastically deforms
螺栓被拉长到 超过屈服点 直到 它的 塑性变形,(绝 大多数落在屈服点后)

?

? The Bolts will be deformed permanently, only can used once.
角度法 的螺栓会永久变形, 只能被使用一次,螺栓被拉长,实际生产中不能被第 二次使用。

? The angle recording is implemented in the measurement transducer.
?
角度的记录 由 带有角度测量的传感器来实现 不受曲线的线形段(扭矩法)摩擦因素的 影响 Reusability of the bolts is limited due to plasting cross section constriction the bolts must not be further tightened by a torque measuring wrench, overloaded.
螺栓的横截面变小,螺栓不可被重复使用。不能用校检力矩扳手复检角度法的螺栓,会过载。该螺栓可能被拉 断,或将来有断的风险。角度法的扭矩范围很宽,如100-200NM。 复检扳手难以测量工件质量。 只要该拧紧轴 被标定仪器标定合格,且拧紧程序的控制参数和监控参数设置正确即可

? Special bolts with sufficient deformation characteristics (e.g. antifatigue-shaft or
Standard bolts with an adequate clamping length) should be used in this process.
角度法 的螺栓 是特殊设计的螺栓,不是普通螺栓。须有足够的变形特性(抗疲劳特性或有足够的夹紧长度)

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Key parameters for angle methods关键参数

? The torque threshold (Tt) :门槛扭矩
? Tt should be at the beginning of linear increase of tightneing graph (as the joining processing of the tightening parts are almost complete) 门槛扭矩在被连接工件贴合后,扭矩曲线的线形增加的位置。经验值

? Torque monitoring(T- ,T+) 扭矩监控.
It used for error recognition for 用于缺陷识别 ? Lot Jumps in bolts and components 螺栓和工件批次质量变化的识别 ? defective bolts and components 有质量问题螺栓和工件的识别

? The final torque range is quite big for example 120-200Nm after angle
step. 通常角度法的最终扭矩范围会很宽,比如120-200NM. 1, 不能用扭矩法代替角
度法,2,复检扳手难以测量该工件质量

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Key parameters for angle methods关键参数

? Limit value difination (T- ,T+)扭矩监控值的选择
? should be done via a statistical evaluation (>= 50 tightening ), 50次 拧紧实践后得出 ? too small tolerance limits results in a higher number of NOK. tightening cases工差太窄,NOK多 ? too larger tolerance limits impair fault recognition 工差太宽 坏件, 坏拧紧识别不出来

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Demands 要求

? The mechanical structure be demanded for angle methods for
accurate angle attained.角度法一定要有辅助机械结构 ? Like HGF tools (Hand Guided Applications) (Hand guided Systems with torque tube or telescopic balancer)带 机械导向结构的电动扳手 ? The mechanical structure should not move when bolting. Especially for jointed supporting arm station. 角度法的设备 的机械结构(如辅 助臂结构)在拧紧时, 各个关节一定要固定不动,保证角度的准确

? Angle tightening methods can not be replaced by torque methods
simply. Because constant clamp force will be different for kinds of situations (such as .different quality of bolts batch). Only chance is when all conditions is as same as in the laboratory occasionally 角度法不能被扭矩法简单的代替。 因为我们真正想要的恒定的的夹紧力 会变得不同,难以保证(比如螺栓的批次质量不一致时)。只有各种条件和 实验室一致时才会偶然碰巧获得一致的夹紧力

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Defined relaxation with angle correction 轴扭变的角度修正

T [Nm] Tact.

Calculating the angle角度计算
实际扭矩

Aact. = A1 - (A2 - A1) Ex. Aact. = 90 - (91.6 - 90) Aact. = 88.4 A1 Angle for actual torque (Tact.) 实际扭矩的角度

门槛扭矩 TS

Aact Angle after reaching Ts (after end of tightening) 到达门槛
扭矩的角度(拧紧结束后)

88°

90°

Aact. A1

92° A[°] A2

Display in operation program: ”Continuous angle display” 显示在操作程序上“连
续角度显示“

Physical display via a real angle真实角度的物理实际
显示

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?

Programming for angle tightening methods

Programming for angle tightening methods EAVEN Demo this function

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Tightening processes拧紧加工方法

? More advantages by using more complex tightening processes ? 高级拧紧方法具有很多优势

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Multi-stage tightening methods in general 常用的多步拧紧

T [Nm]

? Description描述
Search慢速
反转认帽

Rundown 快速旋入贴合

Tightening
拧紧

? Through menu-driven programming, tightening sequences can be freely created 通过菜单多步式编程,
拧紧过程可以自由创造

? Easy adjustment of the tightening sequences on the application拧紧过程非常容易调整 ? Interlink of the standard tightening methods标准拧紧单步通过
互连,可以实现复杂加工

A [°]

? Freely defineable monitoring criteria in every tightening step每一步都可以自由定义监控标准

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?

Thread cutting tightening method (自切螺丝)

T [Nm] Searching 慢速认帽

Cutting 切入

Screw-in 快速旋入贴合 Tightening 拧紧

? Description 描述
? ?Searching“, torque controlled认帽“ 扭矩控制 ? ?Cutting“, angle controlled切入“角度控制 ? ?Screw-in“, torque-controlled贴合” 扭矩控制 ? ?Tightening“, torque controlled angle monitored
拧紧“扭矩控制,角度监控

A [°]

? Application examples
? Bolted joint with sheet metal screws 片状金属拧紧

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?

Tightening of stop and pinching nuts 止动螺母

T [Nm]

? Description
Searching 认帽 Rundown旋入 Tightening拧紧 ? ?Searching“, torque controlled认帽”扭矩控制 ? ?Screw-in“, angle controlled, torque monitored ? ?Tightening“, torque,- angle- or yield-point controlled
“拧紧”扭矩,角度,屈服点法 旋入”角度控制,扭矩监控

Torque curve with “normal“ nut标准螺栓曲线
A[°]

? Application examples
? Tightening with stop and pinching nuts or encapsulated screws止动螺母 封装螺栓

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?

Backout-re-tightening method for reduction of setting influences 减少setting效果的 拧紧方法(松开再拧紧)

T [Nm]

Searching
认帽

Tightening 1
拧紧1

Backout
退出

Tightening 2
拧紧2

? Description
? ?Searching“, torque controlled “认帽”扭矩控制 ? ?Tightening 1“, torque controlled
“拧紧1“扭矩控制

? ?Backout“,

angle controlled“退出”角度控制

? ?Tightening 2“, torque controlled
“拧紧2”扭矩控制

? Application examples
? Tightening of plastic coated or waxed components, sheet metal components 塑料涂层.涂蜡的螺栓应用 片装金属拧紧

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?

Loosening/Tightening Process for Self-Tapping Screws自攻螺丝

T [Nm]

Screw-in Tightening 1
旋入 拧紧1

Backout
退出

Tightening 2
拧紧2

? Description
? ?Tightening 1“, torque-controlled (thread cutting)拧紧1”扭矩控制(
螺纹切入)

? Backout, torque controlled, torque monitored“退出”扭矩控制,
角度监控

? ?Tightening 2“, torque, angle-of-turn or yield point
A [°]

controlled“拧紧2“扭矩,角度,屈服

? Application examples
? Increase pre-tension of self-tapping screws ? 自攻螺丝的增加予张力

点法

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?

Tightening Monitoring 拧紧监控

T [Nm]

Searching
认帽

Screw-in (e.g. thread cutting) 旋入(如:
螺纹切入)

? Description
? “searching“, torque controlled
?认帽“扭矩控制

TI TU T+
旋 入 时 的 扭 矩 上 下 限

RU
上返回角

T-

上 监 控 角 度

TI度

RI
下 返 回 角 度

? “screw-in“, torque controlled, angle monitored

旋入“扭矩控制,角度监控

下监控 角度

? Application examples
? monitoring of self cutting snd metric screws ?监控自切螺栓和公 制螺栓
A [°]
本例需要 复杂的拧 紧控制方 法,需要拧 紧系统有 强大的功 能

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?

Screw in with depth control 深度停止

T [Nm]

? Description
Rundown旋入贴合 ? ?Screw-in“ with depth control (external switch-off signal), Screw-in torque or final torque are monitored External signal 外部信号
带深度控制的 旋入(外部关断信号) 旋入扭矩和 最终扭矩被监控

Incorrect screw-in 不正确的旋入贴合

? Application examples
? Screw-in of adjusted screws 旋入可调整螺栓 ? Screw-in of studs双头螺栓

A [°]

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?

Measuring Average Value with AV and AV monitoring 平均值和平均值监控

T [Nm]

Tightening process step 1

Tightening process step 2

? Description
? Average value monitoring,
?平均值监控

^ AV+
AV+ AV AV-

(1) (3)

e.g. angle of turn, 转角 ∧externally, time controlled
外部,时间控制

^ AV

? AV peak value monitoring throughout the entire angle-of-turn area at ∧ the end of step
∧ 在整个单步骤内整个角度区域的 平均峰值监控

(2)

(1) Actual value AVmax
TF:A A [°]
最大实际值

(2) Actual value AVmin最小实际值 _ ? AV average value monitoring at the end of step步结束的平均值监控 _ (3) Actual value AV 实际值

本例需要复杂的拧紧控制方法, 需要拧紧系统有强大的功能

可用于变速箱轴 承和发动机曲轴 装配后的,检测

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?

Gradient Monitoring梯度监控

? Description
T [Nm] Tightening step 1

with MFG
梯度 监控 步1

Tightening step 2 with MFG
梯度监 控 步2

Δ T Δ A

G=

ΔT ΔA

? continuous calculation of G during tightening
? 梯度=扭矩变化/角度变化 f 拧紧时不断计算梯度值

? Process:加工工艺
? Gradient monitoring active from threshold torque gradient (TTG) 从梯度门槛扭矩开始
监控梯度

G+ GTTG

A[°]
本例需要复杂的拧紧控制方 法,需要拧紧系统有强大的 功能

? Continuous comparison of the gradient values referring to the G- and G+ limits不断和G_/G+比较
梯度值

? If the limits are exceeded, tightening is stopped with NOK (if MFG = switching) 如果超过限制
值,拧紧停止NOK.(如MFg=关断

)

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?

Detection of Errors in a tightening process

? 拧紧过程中错误的诊断

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Tightening basics

Possible Causes for Errors in the Tightening Process拧紧加工NOK可能原因
T [Nm]

X Possible rework steps: 返工步骤 e.g.

Screw was already tight
螺丝已经被拧紧 T+ TF:T T-

Rpm too high when tightening
拧紧时转速太高

Screw is too long (for a closed-end hole) 螺栓太长(对死孔)

OK
Wrong screw quality (torque controlled)螺
丝质量不好(扭矩法时)

f Exchange screws换螺栓 f Rework threads螺纹返工 f Corrective action for find error f修正错误,查找故障原因

Find error,
旋入贴合错误

Wrong screw quality (angle-of-turn controlled)

Screw seized,
螺丝突扣

TS

门 槛 扭 矩 A0

螺栓质量不好(角度控制)

A-

A+

A[°]

本页说明拧紧曲线 和大量曲线存储及 曲线分析的重要性 ,及控制监控功能 多样性的必要

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Tightening basics

Recognition of thread defects设别缺陷螺栓

f Description描述
T [Nm]

Screw-in
旋入

TightBackout退出 ening 1拧紧1

Tightening 2拧紧2

f ?Tightening 1“, torque controlled“
拧紧1“扭矩控制

f Backout, angle controlled, torque monitored“退出”角度控制,扭
矩监控

f ?Tightening 2“, torque-,angle- or yield point controlled (recognizing ?scuffing“)“拧紧2”扭矩,角度,
或屈服点控制(识别螺纹划伤,乱扣,绞丝) A [°]

f Application examples实例
f With rough and brittle materials 粗糙的和脆性的材料

Incorrect tightening (e.g. damaged threads trough “scuffing“)不正确的拧紧(
如:通过划伤而损坏的螺纹)

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Example :Stick slip 蠕动 (举例)

? symptom现象
T [Nm]

Switch-off关 断、

? abnomal sound happened during bolting 拧紧时“咯吱“有异响 Reason:原因 Coating quality isn‘t good ,with rough or painted surfaces 螺栓涂层粗糙,涂层质量问题(e.g. wheel assembly,and chassis bolts). 轮胎和底盘螺栓容易出现 Undisired effect of continual change between static friction and sliding friction when tightening.拧紧时,滑动摩 擦和静态摩擦交替出现,这是不希望的 出现的问题

TStickSlip

Torque peaks

扭矩 峰值

A[°]

Solution:方案 1, check the quality of bolts coating.检查 螺栓涂层质量 2, use ?stick slip“ fuction of tightening system 使用拧紧系统的“蠕动“功能及 时做出判断 3,reduce the speed ,is temporary methods.临时方法:降低转速

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?

Bad habits for tightening process 拧紧加工中的坏习惯

Your speaker: Michael Rust
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1, Pre-tightening torque is too much high
予带螺栓扭矩太高

? Pre-tightening torque is too much high by pre tightened tools of
tightening station (like :by air impact tools),拧紧机的带螺丝的予紧工具把螺栓拧紧的扭
矩过大.比如几十扭米(气动冲击扳手)

? The pre tightened tools just let the nuts into the bolts, the tightening job not this
air tools ‘s responsibility.予紧工具的目标只是让螺母旋入螺栓. 拧紧不是它的责任.

? Correct torque is 0-10NM about .0-10NM 已经足够了
It’s should be at the very beginning of linear increase of tightening graph, Before linear increase of tightening graph.予紧的位置是在拧紧曲线的线形段开始前 It’ll damage the tightening spindle if too much high torque often happened there when spindle has run in very high speed. Overload will be often there .经常的过大
的予紧扭矩,对拧紧轴的寿命有巨大的影响,因为拧紧机的开始过程是在高速旋转,轴在电气和机械上会经常承 受过载的冲击

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1,Pre-tightening torque is too much high
予带螺栓扭矩太高

If this pre-tightened torque is bigger than Threshold torque of Angle control methods/yield point /even torque methods, it causes wrong tightening process but/though final results is OK. 对任何拧紧方法,如果予紧的扭矩 达到曲线的线形段中上位置,并大 于门槛扭矩的话,即使拧紧结果合格 这也是对工艺质量非常不好的事. The bad quality jointing /bolts& components can’t be found. 坏的工件和螺栓,难被发现 Air impact tools is not suitable tools for Nuts screwed in purposes. Too much high speed, too much high uncontrolled torque . even thread will be twisted by it. Or bolts be damaged there. 冲击扳手不是好的予带螺丝工具,转速高,扭矩不可控. 螺纹可能会被 破坏.或螺栓被斜卡在螺纹孔.

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Pre-Torque to high扭矩结果显示OK(落在监控窗口内),但因为不正确选用了
予紧工具,予紧力太高。质量问题螺栓不能识别

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To oil bolts for non-oiled bolts 给不该涂油的螺栓涂油

? If processing demands this bolts with oil ,then you can use oil with ? ? ?
bolts. 如果从产品加工的工艺上规定了该螺栓应该涂油, 你可以涂相应的油 Other wise it’s totally wrong action to oil the bolts for the convenience of nuts/bolts rotated into parts . 否则为了 带螺栓方便而给不该涂油的螺栓涂油. 是极端错误的行为

? The clamp force will become more bigger with oiled bolts abnormally, ? The friction factor changed . ? 夹紧力会因为摩擦系数的变化,而非正常的增大 ? this bolt will be broken off ,or hazards with it though the results of ?
torque is ok after bolted. 该螺栓 有断裂的现象发生,或即使当前的 拧紧结果合格.但有将来非常严 重的断裂的可能性

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Bolt into Aluminium with Oil(铝件,用不该带油却上油的螺栓)

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No mechanical structure for angle methods

角度法的设备 没有固定的机械结构,比如用没有机械结构的手持电扳手使用 角度法

? For Angle controlled methods it is a the mechanical structure
demanded and it must be fixed for all joints when tightening 角度拧紧法的设备, 要有辅助的机械结构, 拧紧时 该结构各个关节不可移 动.

? Parts floating during tightening.拧紧时工件浮动.未固定,(任何拧紧法)

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Rexroth Tightening- and Pressfit-Systems

-Cm/Cmk Value / Accuracy of controlled tightening systems-

Michael Rust

Maschinenf?higkeit设备能力系数CMK/MFU

Capability Test(CMK) / Maschinenf?higkeitsuntersuchung (MFU) ? In a machine capability test we investigate the tolerance demand and the tolerance position of a tightening system. These information are expressed with the cm and cmk value. 设备能力系数测试, 在特定工差要求下.拧紧系统的工差位置.用Cm,Cmk 表示. ? 衡量精度一致性,稳定性的指标

cm: low cmk: low

cm: high cmk: low

cm: high cmk: high

03/2009, DCC/PAT31 ? Bosch Rexroth AG 2009. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights. ? Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.

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Maschinenf?higkeit机械能力 / Abschalttoleranz关断工差

Process

? A given tightening instruction will be executed 50 times on a MFU-Test Bench. ? 在MFU/CMK 测试台,指定的拧紧指令被执行50次测量 ? From the 50* measured values the Standard deviation S and the average value will be
calculated. 从50个测量值, “标准偏差 S” 和“平均值” 被计算

Given Tolerance 被给工差

~maximum deviation最大偏差,

x

3s

3s

*) By statistical reasearches it is confirmed, that the ammount of values covers a range of the Gau?-Graph with ±3s (99,7%) securely.通过统计研究确认,测量值的数量覆盖高斯曲线 的+/- 3S(99.7%)安全的

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Maschinenf?higkeit / Abschalttoleranz

? Under consideration of a maximal tolerance (e.g. ±7% of the target torque) the ? ?
machine capability index?s cm und cmk of the spindle will be calculated. 考虑最大工差(如 目标扭矩+/-7% ) ,拧紧轴的机械能力指数Cm ,Cmk 被计算 The Factor cm shows the range of values within the tolerance. cmk additionally shows the deviation to the given target torque.因数Cm 指示工差内 值的范围。Cmk 指示和被给 目标扭矩的偏差 TO ? TU
c
m

=

6 s

? TO ? x x ? TU ; c mk = Min ? ? 3 3 s s ?
Tolerance 工差 ~Range of values, 100 cycles 100个循环,值的范围 Average Value平均值 中心Center

(

) (

)? ?
? ?

cmk=cm

TU

6s

TO

TO:upper limit of tolerance工差上限 TU: lower limit of tolerance工差下限 s: Standard deviation of the test.测试标准偏差 x: Average value平均值 (δ: Standard deviation overall)总标准偏差
82

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Maschinenf?higkeit / Abschalttoleranz

? The deviation from the average value to target torque can be adjusted in a Rexroth ?
tightening system by the correction factor torque or efficency. 在BOSCH 拧紧系统 中有可调整参数 “扭矩修正因数” “效率”, 去调整平均值到目标值的 偏差。 ? cmk = cm .
Tolerance

Center

cmk=cm

Km

TU

6s

TO

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Maschinenf?higkeit / Abschalttoleranz
? The cm Value shows the width of the values within an tolerance. So the minimal possible ? ? ?
tolerance. Cm 值 指示工差内结果值的宽度,最小可能的工差 We can also say, how accurate is the tightening system working. 也可以说,拧紧系统的精度的好坏
geforderte Abschalttoleranz必需的 关断工差 Streubreite宽度范围 geforderte Abschalttoleranz Streubreite

geforderte Abschalttoleranz Streubreite

cm < 1

cm = 1

cm > 1

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Maschinenf?higkeit / Abschalttoleranz

? Generally the car manufacturing companies giving a cm > 2 and a cmk > 1,67. ? 车厂的要求 cm > 2 and a cmk > 1,67.

Tolerance工差 ~Range范围

50% ? cm = 2

50% ? cm = 2

1s 6s

1s

?
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Maschinenf?higkeit 机械能力指数/ Prozessf?higkeit过程能力指数
? The difference between cm / cmk and cp / cpk?区别 ? cm and cmk are key figures of the machine capability. These values are tested in the ? ? ?
laboratory und ideal conditions. cm and cmk 是机械能力的关键指数。该值在实验室和理想条件下测试出来的 cp and cpk are key figures of the process capability. cp and cpk是过程能力指数的关键数值

Here is the whole process under consideration and the machine capability is just a part of it. Into the process capability also coming in influences like worker, material, all other machine capabilities.
整个生产过程被考虑,机械能力是其中的一部份,过程能力指数被工人,材料,和所有其他机械能力影响

? Typically in A-Class joints the car manufacturers require cp = 1,67 and cpk = 1,33. ? ?
A类螺栓 ,需要cp = 1,67 and cpk = 1,33. To reach this figures the cm ≥ 2 and cmk ≥ 1,67 is nessesary . cm ≥ 2 and cmk ≥ 1,67 是必须的

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Genauigkeit Schraubsystem拧紧系统精度

? Typical graph of the accuracy of a Rexroth- tightening spindle depending on ?
?

the torque. 基于扭矩的Bosch拧紧系统精度的典型曲线 Investigation with tolerance 5%, cm=2 (12s-accuracy)
BOSCH的精度为:在工差5%下,Cm = 2 (12 西格玛的精度),在硬连接和软连接下

12 Toleranz [%]工差

Torque Range扭矩范围
Hard Joint硬连接 Soft Joint软连接

8

5 4

0 0 10% Moment [Nm]扭矩 100%

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Wichtige Gr??en bei Toleranzanforderung工差要求的重要指数

? A general information of the accuracy of +/- 3% is impossible if not all
requirements are known:通常说精度为+/- 3% 是不可能知道所要求的前提 ? Soft Joint / Hard Joint? 软连接/硬连接 ? cm, cmk? 机械能力指数未知,重复精度或精度一致性得不到保证 ? Which target torque is required, with what tolerance?
? 工作的目标扭矩(轴的整个扭矩范围内用哪个扭矩)和工差 未知

Some competitors giving a accuracy of ±3% or similar. Here the 6-Sigma Tolerance band (cm=1) is used. The Rexroth spindles use the 12-Sigma Tolerance band (cm=2) and this is a higher demand. 某些品牌只给出了如 精度为+/-3% 或类似说法。 只是在6-西格玛工差带(Cm=1) 下的结果。 Bosch拧紧轴精度使用的是 12-西格玛 工差带(Cm= 2),下的结果,这是很高的精度 指标
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Michael Rust

Powerful function ,benefit to end user 友善强大的功能

Your speaker: Michael Rust
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1

Benefit to maintenance guys对维修人员的便利
Convenience :方便 All function for trouble shooting within menu” SYSTEM TEST” 所有的故障查询功能在SYSTEM TEST 菜单下 The system can self –check all electrical components by itself, and will Alarm it. proibus , arcnet , canbus status ,Ether net ,device net can be reported by system. 各种总线状态 及所有电气元件状态 系统可以自荐检查. 自报警提醒 “spindle by pass” can bypass fault channel for whole station can continue to work.轴旁通功能 ,可以屏蔽故障轴 让设备继续工作 “sequence test “ function is for malfunction quick check, it’s can recognize the faults is from Bosch system or external PLC .系统测试功能可以让维修人员快速判断, 故障来自BOSCH 还是外部PLC “ Transducer test “ can do transducer check by yourself .传感器自测试, “ Info tightening cell / temperature “ can let you know the temperature of spindle units or controlling unit, especially in summer time.可以检查\各个元件的温度. 夏天有用

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2

Benefit to maintenance guys对维修人员的便利

“ SE/KE I/O interface “ you can check all inner I/O signal ‘s status ,on or off, helpful to trouble shooting
该功能可以实时查看BOSCH 内部控制信号的状态. 非常有用 “SE/KE

error list “and” error frequency “ hundreds of terms ‘s error list let you can know what malfunction happened in last shift , you can do spare part stocked in advance according to error frequency Error statistics on defective unit.
故障记录单和频繁故障表 可以方便用户查找故障原因和提早准备备件

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3

Benefit to quality control guy 质保人员的便利
? ?
All function for trouble shooting within menu” display” 所有的故障查询功能在display 菜单 下 “Actual Value “ trace the results of actual time after tightening job finished, each step ,each actual parameter which spindle done, you can trace it. 实时结果显示, 每一步的状态,每个你 设置的参数的结果都可以查到.

? “Graph “displaying the current graph, 显示实时

? Graph memory 150 graphs within each channel.每通道可以存储150 ?
条曲线 “Graph overlay” you can display several consecutive tightening jobs of
a channel in a group of graphs , 10 条曲线可重叠分析

above function is very helpful to analyze the bolting quality problem or NOK alarm analyzing. 以上功能对分析NOK 报警和工艺质量问题很有用

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4

Benefit to quality control guy 质保人员的便利

? Results storage and statistics window, he BS300 evaluates this data statistically
and also presents the statistics on several index cards in this window.你可以查找结果每个通道的最新 的30000个结果,并根据该数据作以下统计分析工作:

? ? ? ? ? ? ?

Results Index Card Value display index card Evaluation sheet index card, you can do CMK,CMK by BS 300 Good range index card Histogram index card 正态分布图 Xtrans/s index card Xtrans/R index card

? 以上功能对 数据SPC统计分析很有用

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5

Benefit to processing personal (bolting quality)
(涉及装配质量的功能)

工艺人员的便利

Powerful tightening programming function and rich controlling and monitoring parameters can meet any applications for high quality bolting, 8 列40 步的,丰富的参数设置,可以适用任何场合的拧紧加工 1,SYNC STEP.同步 2, REWORK IF Sync .NOK 返工策略 3,Extended tightening step 扩展步骤 4,loosen if NOK 单通道NOK自反松 5,Monitoring parameters setting in tightening program
监控参数设置

6, “NOK branch step “ and “ jump” step make it like flow control chart
如同流程图一样的编程

7,”loosing tightening tool”轴扭变 复位功能 8,KE/SE tightening programming

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6

EAVEN Demo this function

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