1、螺栓擰緊知識培訓螺栓擰緊知識培訓“星級員工星級員工”培訓教材質量模塊之培訓教材質量模塊之五五螺栓雖是一個小小的零部件，甚至并不起眼，我們對螺栓的擰緊力矩也沒有真正的關注過。只有在一個個由于螺栓引起的質量事故后，我們才開始重視螺栓在發動機及整車上的重要性，尤其在汽車安全件上，如果是由于螺栓的質量問題,造成的后果是不堪設想的。深入的了解螺栓螺紋擰緊的原理及螺紋知識，有助于我們對螺栓的充分認識，螺栓擰緊的必要性和關鍵程度是我們日常的裝配工作關注的主要對象，力矩的有效控制則能體現出一個崗位甚至一個班組的質量管理水平。引引 言言一、常見螺紋聯接二、螺紋聯接技術及緊固理論介紹三、裝配工藝開發及過程控制四、

2、擰緊力矩的管理基礎五、螺紋聯接的常見失效形式與預防六、螺紋孔深度加工及攻絲注意事項目目 錄錄 常用螺紋緊固件常用螺紋緊固件 螺紋性能等級螺紋性能等級 螺紋標記的含義螺紋標記的含義 等級性能標準對照等級性能標準對照 第一部分 常見螺紋聯接u螺栓螺栓強度級別：強度級別：3.63.6級級 12.912.9級（共級（共1010個等級）個等級） 螺紋精度：螺紋精度：4 4h h 6h6hu螺母螺母強度級別：強度級別：4 4級級 1212級（級（7 7個等級）個等級）螺紋精度：螺紋精度：4 4H H 6H6Hu墊圈墊圈u其它其它: :雙頭螺柱、雙頭螺柱、 U U型螺栓、螺塞型螺栓、螺塞1.1、 常用螺紋緊

3、固件常用螺紋緊固件1.2、螺紋性能等級螺紋性能等級 國產螺紋的性能等級一般有幾種？ 1.3、螺紋標記的含義螺紋標記的含義1.4、等級性能標準對照等級性能標準對照3932282322HRBHRB（min)min)898279716752HRBHRB（min)min)4439373432HRC HRC （maxmax）99.595HRBHRB（maxmax）洛氏硬度洛氏硬度HRHR89101212202225minmin伸長率伸長率 % %1100940720660640480420300340240190maxmax1080900720640640480400300320240180公稱公稱12

4、001000900800600500400300N/mm2N/mm2公稱抗拉公稱抗拉強度強度12.912.910.910.99.89.88.8 8.8 d168.8 8.8 d166.86.85.85.85.65.64.84.84.64.63.63.6機械物理性能機械物理性能屈服點屈服點 屈服強度屈服強度N/mm2N/mm2 螺栓連接受力示意圖和螺栓連接受力示意圖和緊固扭矩分配示意圖緊固扭矩分配示意圖 理論公式理論公式 擰緊力矩的組成擰緊力矩的組成 擰緊力矩和緊固軸力的關系擰緊力矩和緊固軸力的關系 影響影響預緊預緊力（夾緊力）的因素力（夾緊力）的因素 緊固件擰緊的實質緊固件擰緊的實質 軸向預緊

5、力的確定軸向預緊力的確定 螺栓連接件的特性螺栓連接件的特性第二部分 螺紋聯接技術及緊固理論 2.1、螺栓連接受力示意圖螺栓連接受力示意圖請：標出螺栓擰緊過程中所受力請：標出螺栓擰緊過程中所受力螺紋聯接緊固扭矩分配示意圖螺紋聯接緊固扭矩分配示意圖螺母螺母&摩擦力摩擦力55%夾緊載夾緊載荷荷10%螺紋摩擦螺紋摩擦35%wwpspwwsspdddddtgFtgtgFTcos21cos1cos22.2、理論公式理論公式wwpspwwsspdddddtgFtgtgFTcos21cos1cos22.2、理論公式理論公式式中：s為螺紋副摩擦系數；w為端面摩擦系數； dp為螺栓有效直徑,粗牙螺紋，dp

6、0.906d,細牙螺紋，dp0.928d； dw為端面摩擦圓等效直徑，dw=2i2u3i3udddd321.3d； du、di分別為摩擦圓的外徑及內徑； d為螺紋公稱直徑； 為螺紋升角,粗牙螺紋250，細牙螺紋210 為垂直截面內的螺紋牙形半角，約為2958 1 1）支承面摩擦力矩）支承面摩擦力矩T TW W2 2）螺紋副摩擦力矩）螺紋副摩擦力矩T TS ST = Ts + TwT = Ts + Tw注：軸向力所產生的力矩為注：軸向力所產生的力矩為零。零。螺紋副摩擦力矩TS支承面摩擦力矩TW軸力軸力2.3、擰緊力矩的組成擰緊力矩的組成 緊固軸力緊固軸力Ff Ff （預緊力）的計算：（預緊力）的

7、計算： T = K Ff dT = K Ff dF Ff f = T / K d = T / K d彈性區域內彈性區域內緊固力矩TFmax彈性區FminKmaxK Kminmin塑性區緊固軸力Ff2.4、擰緊力矩和緊固軸力的關系擰緊力矩和緊固軸力的關系 在采用同一扭矩緊固時摩擦系數與預緊力的關系。在采用同一扭矩緊固時摩擦系數與預緊力的關系。摩擦力潤滑后的螺栓壞的螺紋普通緊固軸力2.5、影響影響預緊預緊力（夾緊力）的因素力（夾緊力）的因素 控制螺紋緊固軸力（預緊力），保證被連接件所需的夾控制螺紋緊固軸力（預緊力），保證被連接件所需的夾緊力。緊力。夾緊力需適中：夾緊力需適中： 1 1）夾緊力夾緊力

8、過小，被連接件容易松動；過小，被連接件容易松動； 2 2）夾緊力夾緊力過大，被連接件容易損傷，同時，過大，被連接件容易損傷，同時， 也容易也容易造成螺紋件的損壞。造成螺紋件的損壞。2.6、緊固件擰緊的實質緊固件擰緊的實質 軸向預緊力下限值：軸向預緊力下限值： 由連接結構的功能決定，此值必須保證被聯接件在由連接結構的功能決定，此值必須保證被聯接件在工作過程中始終可靠貼合；工作過程中始終可靠貼合； 軸向預緊力上限值：軸向預緊力上限值： 由螺栓（螺母）和被連接件的強度決定，此值必須保由螺栓（螺母）和被連接件的強度決定，此值必須保證螺栓及被聯接件在預緊和服役過程中不發生破壞。證螺栓及被聯接件在預緊和服

9、役過程中不發生破壞。（如：螺栓拉長、擰斷、脫扣、被聯接件壓陷（如：螺栓拉長、擰斷、脫扣、被聯接件壓陷/ /破裂等）破裂等）2.7、軸向預緊力的確定軸向預緊力的確定抗抗拉拉強強度度應變應變屈服點屈服點失效失效彈性區彈性區塑性區塑性區屈服強度屈服強度極限抗拉強度極限抗拉強度60%60%50%50%力矩取力矩取值？值？2.8、螺栓連接件的特性螺栓連接件的特性 螺紋聯接擰緊的幾個階段螺紋聯接擰緊的幾個階段 螺紋聯接裝配工藝方法螺紋聯接裝配工藝方法第三部分 螺紋聯接裝配工藝及過程控制Stage 1PrevailingTorqueStage 2Draw DownStage 3ElasticStage 4P

10、lastic 0.2% b kFbFyFpO3.1、螺紋聯接擰緊的幾個階段螺紋聯接擰緊的幾個階段3.2.1 扭矩直接控制法3.2.2 扭矩控制 轉角監控法3.2.3 扭矩+角度控制法3.2.4 屈服點控制法3.2.5 螺栓長度法3.2、螺紋聯接裝配工藝方法螺紋聯接裝配工藝方法 3.3.2 2.1 .1 扭矩直接控制法扭矩直接控制法TU=kLTU=kLD D FU FUTL=kU TL=kU D D FL FLT=k T=k D D F F 扭矩直接控制法原理TFkTUTLFUFL 方法介紹方法介紹: :這是利用扭矩這是利用扭矩值與預緊力的線性關系進行值與預緊力的線性關系進行控制的方法，該方法在

11、擰緊控制的方法，該方法在擰緊時只對緊固扭矩（時只對緊固扭矩（T T）進行控）進行控制，操作簡便。但扭矩控制制，操作簡便。但扭矩控制法受扭矩系數影響較大，法受扭矩系數影響較大，90%90%以上用于克服螺紋和支承面以上用于克服螺紋和支承面摩擦扭矩，初始預緊力的離摩擦扭矩，初始預緊力的離散度隨著擰緊時摩擦損耗等散度隨著擰緊時摩擦損耗等因素的控制程度而變化，因因素的控制程度而變化，因而離散度較大而離散度較大精度很低。精度很低。 應用：應用：一般用在非關鍵部一般用在非關鍵部位。位。Fmax彈性區FminKmaxKmin塑性區緊固力矩T緊固軸力Ff 3.3.2 2.1 .1 扭矩直接控制法扭矩直接控制法扭

12、矩扭矩時間時間扭矩扭矩 = OKTminTmax 擰緊曲線擰緊曲線: :例：飛輪螺栓例：飛輪螺栓擰緊要求為擰緊要求為130-140Nm130-140Nm 3.3.2 2.1 .1 扭矩直接控制法扭矩直接控制法 在采用扭矩控制的同時在采用扭矩控制的同時, ,用緊固轉角用緊固轉角f f作為指標對預緊力作為指標對預緊力進行監控的控制方法。進行監控的控制方法。 .20% N.20% N扭矩設定轉角控制的起始點扭矩設定轉角控制的起始點 .從起始點計算轉角，同時記錄扭矩從起始點計算轉角，同時記錄扭矩 3.3.2 2.2 .2 扭矩控制扭矩控制 轉角監控法轉角監控法扭矩扭矩角度角度扭矩扭矩 = OK角度角度

13、 ：監控：監控TmaxTmin20%20%minmax設定角度設定角度 3.3.2 2.2 .2 扭矩控制扭矩控制 轉角監控法轉角監控法TsTA aaFA TUTLFs 原理：原理：分步擰緊，先采用扭矩控制分步擰緊，先采用扭矩控制, ,再采用緊固轉角再采用緊固轉角ff進行控進行控制的方法。大多數廠家用轉角法一般在塑性區制的方法。大多數廠家用轉角法一般在塑性區 3.3.2 2.3 .3 扭矩扭矩轉角轉角法法角度角度 = = OK扭矩扭矩 = = OKOK扭矩扭矩角度角度T T0 012 3.3.2 2.3 .3 扭矩轉扭矩轉角角法法F0 FyvFpvFTaFsFA F0 (0.30.7) Fyv

14、T=k T=k D D F Fa=(F-Ta=(F-TS S/KD) /KD) / 扭矩轉角法與扭矩法比較扭矩轉角法與扭矩法比較 .擰緊系統先將螺栓擰至一起始力矩（50%），然后系統不斷計算扭矩/轉角斜率，當螺栓材料達到屈服點（扭矩不再增加，而角度增加很快），斜率急劇下降，則系統發出控制信號； .得到信息后，系統略微停頓，再轉10左右。 3.3.2 2.4 .4 屈服點控制法屈服點控制法 3.3.2 2.5 .5 螺栓長度法螺栓長度法 螺紋緊固的四種錯誤螺紋緊固的四種錯誤 擰緊工具的選擇擰緊工具的選擇 擰緊檢具及檢測方法擰緊檢具及檢測方法 力矩檢測影響因素力矩檢測影響因素 擰緊力矩的影響因素擰

15、緊力矩的影響因素 加強過程控制加強過程控制第四部分 擰緊力矩管理基礎 緊固作業者的錯誤：緊固作業者的錯誤： 忘記緊固，或緊固工具使用不當（工具正確）；忘記緊固，或緊固工具使用不當（工具正確）； 緊固方法的錯誤：緊固方法的錯誤： 緊固次序不當，或緊固工具選擇欠妥（工具不緊固次序不當，或緊固工具選擇欠妥（工具不正確）；正確）； 緊固工具的錯誤：緊固工具的錯誤： 工具精度不高，性能不好；工具精度不高，性能不好； 緊固連接件的錯誤：緊固連接件的錯誤： 零部件尺寸超差，材質不好，螺紋潤滑不良。零部件尺寸超差，材質不好，螺紋潤滑不良。4.1、螺紋緊固的四種錯誤螺紋緊固的四種錯誤4.2.1 4.2.1 擰緊

16、工具的分類：擰緊工具的分類：w 根據使用條件分w 根據擰緊扭矩分w 根據制造商分4.2、擰緊工具的選擇擰緊工具的選擇定扭工具類型優缺點擰緊精度控制方式4.2.1 4.2.1 常用定扭工具對比常用定扭工具對比4.2、擰緊工具的選擇擰緊工具的選擇 4.2.2 4.2.2 擰緊工具的選擇方法擰緊工具的選擇方法 有扭力要求的工具，應選用定扭工具。 在選用定扭工具時，應考慮哪些因素？ 4.3.1 4.3.1 常用的檢測工具有：常用的檢測工具有：1）靜態檢測 2）動態檢測 4.3、擰緊檢具及檢測方法擰緊檢具及檢測方法4.3.2 4.3.2 檢測工具的選擇檢測工具的選擇曾用檢具指針式指針式扭力桿鋼性較差，使

17、用后扭矩值下降，且使用壽命低，精度低，測量值瞬時讀取NGNG“咔嗒”式裝配用工具（非檢具），數值不可讀取現用檢具表盤式傳力桿上有指示扭矩值的表盤，主動指針指示瞬時值、從動指針指示最大值OKOK數顯式直接顯示扭矩值，隨扭矩的變化而顯示出瞬時值，可記錄打印，精度較高傳感器式通過傳感器顯示出動態或靜態測量值，精度較高1 1）事后法（靜態檢測）：）事后法（靜態檢測）： 擰緊法擰緊法 擰松法擰松法 復位法復位法2 2）過程法（在線動態檢）過程法（在線動態檢測）：測）： 傳感器法傳感器法4.3.34.3.3、常用檢測方法、常用檢測方法檢具必須定期標定檢具必須定期標定 檢測方法主要內容力矩變化系數備注三種靜

18、態檢測方法，如何使用？三種靜態檢測方法，如何使用？1 1）連接件表面質量及裝配扭矩形成過程的影響）連接件表面質量及裝配扭矩形成過程的影響 （表面的粗糙度及硬度等）（表面的粗糙度及硬度等）2 2）檢測工具的影響（精度）檢測工具的影響（精度）3 3）檢測方法的影響（）檢測方法的影響（力矩變化系數）力矩變化系數）4.4、力矩檢測的主要影響因素力矩檢測的主要影響因素影響擰緊力矩的主要因素：影響擰緊力矩的主要因素： 1 1）氣壓情況）氣壓情況 2 2）潤滑情況潤滑情況 3 3）零部件質量零部件質量 4 4）擰緊工具）擰緊工具 5 5）擰緊方法）擰緊方法4.5、擰緊力矩的影響因素擰緊力矩的影響因素 氣壓的

19、穩定性對擰緊力矩的影響較大，不同的氣壓，氣壓的穩定性對擰緊力矩的影響較大，不同的氣壓，風動工具將輸出不同的力矩。尤其要保證風動工具在運轉風動工具將輸出不同的力矩。尤其要保證風動工具在運轉的過程中有一個穩定的氣壓。的過程中有一個穩定的氣壓。4.54.5.1 .1 氣壓影響氣壓影響連 接 零 件扭矩系數 K有潤滑無潤滑角螺栓和螺母018026凸緣螺栓和螺母023031 在有潤滑的條件下，扭矩系數在有潤滑的條件下，扭矩系數K K變化，同一扭矩將得變化，同一扭矩將得到不同的軸向預緊力（夾緊力）成反比；到不同的軸向預緊力（夾緊力）成反比；或相同的預或相同的預緊力緊力時，扭矩成正比。時，扭矩成正比。4.5

20、4.5.2 .2 潤滑影響潤滑影響 零部件的質量對擰緊力矩的也有一定的影零部件的質量對擰緊力矩的也有一定的影響，如螺紋爛牙、定位尺寸誤差、支撐面變形響，如螺紋爛牙、定位尺寸誤差、支撐面變形等。等。 例：輪胎螺栓與鋼圈的定位誤差，易造成例：輪胎螺栓與鋼圈的定位誤差，易造成“假扭矩假扭矩”，即力矩達到要求，在地面滾動后，即力矩達到要求，在地面滾動后，力矩急劇下降。力矩急劇下降。4.54.5.3 .3 零部件質量的影響零部件質量的影響 連接件表面存在有雜質、磕碰、毛刺、定位誤連接件表面存在有雜質、磕碰、毛刺、定位誤差、支撐面變形等，使結合面產生非正常連接，螺差、支撐面變形等，使結合面產生非正常連接，

21、螺紋結合面將產生咬合現象。使得相同的裝配扭矩所紋結合面將產生咬合現象。使得相同的裝配扭矩所產生的軸向預緊力降低、甚至為零。產生的軸向預緊力降低、甚至為零。 擰緊工具的精度對擰緊力擰緊工具的精度對擰緊力矩有直接的影響矩有直接的影響 檢測工具的精度對力矩檢檢測工具的精度對力矩檢測結果有直接的影響測結果有直接的影響4 4.5.5. .4 4 工具的影響工具的影響擰緊方法對裝配質量有較大的影響，擰緊方法對裝配質量有較大的影響，常用的方法有哪幾種？常用的方法有哪幾種？ 4 4. .5.5.5 5 擰緊方法的影響擰緊方法的影響案例一 人工檢測的力矩值大于螺母擰緊機顯示值人工檢測的力矩值大于螺母擰緊機顯示值

22、（比如凸輪軸蓋螺栓、飛輪螺栓）？（比如凸輪軸蓋螺栓、飛輪螺栓）？ 案例二、 在轉角法中，轉角未達到設定值，而最終力矩值超大出在轉角法中，轉角未達到設定值，而最終力矩值超大出了監控范圍（了監控范圍（70-110 N70-110 Nm m）機器報警）機器報警 ？ 案例三 在轉角法中，轉角已達到設定值，而最終力矩值超在轉角法中，轉角已達到設定值，而最終力矩值超小出了監控范圍（小出了監控范圍（70-110 N70-110 Nm m）機器報警？）機器報警？ 4.4.6 6、加強過程控制、加強過程控制 首檢 巡檢 常見的失效形式常見的失效形式 防止松動的有效措施防止松動的有效措施第五部分 螺紋常見的失效形

23、式與預防措施松動松動 裝配拉長裝配拉長疲勞斷裂疲勞斷裂 裝配斷裂裝配斷裂延遲斷裂延遲斷裂 裝配脫扣裝配脫扣過載靜斷過載靜斷 裝配干涉裝配干涉墊片及被聯接件損壞（壓陷、破裂）墊片及被聯接件損壞（壓陷、破裂）5.1 螺紋聯接的常見失效形式螺紋聯接的常見失效形式: 概念：預緊螺栓的軸向力顯著降低至設計要概念：預緊螺栓的軸向力顯著降低至設計要求的下限以下。求的下限以下。 表現形式有哪些？表現形式有哪些？ 5.1.1、松動松動 松動原因？松動原因？ 確保預緊力、提高預緊力：普遍有效確保預緊力、提高預緊力：普遍有效 涂膠：適用于振動或橫向導致的回轉類松動涂膠：適用于振動或橫向導致的回轉類松動 螺栓減細：適用螺栓伸長及被聯接件減薄的場合螺栓減細：適用螺栓伸長及被聯接件減薄的場合 改進結構：防止切向載荷、平墊改鑲圈改進結構：防止切向載荷、平墊改鑲圈 防松緊固件：防松緊固件： 異形牙螺母、鑲圈螺母、開槽螺母、帶齒螺栓異形牙螺母、鑲圈螺母、開槽螺母、帶齒螺栓（螺母）（螺母）5.2、防止松動的有效措施防止松動的有效措施 螺紋孔加工尺寸和深度計算螺紋孔加工尺寸和深度計算 普通螺紋手動攻絲方法及注意事項普通螺紋手動攻絲方法及注意事項 普通絲錐攻螺紋中常出現的問題普通絲錐攻螺紋中常出現的問題 從螺孔中取出折斷絲錐的方法從螺孔中取出折斷絲錐的方法 第六部分 螺紋孔