螺栓擰緊知識-

1、螺栓擰緊知識培訓(xùn)螺栓擰緊知識培訓(xùn) “星級員工星級員工”培訓(xùn)教材質(zhì)量模塊之培訓(xùn)教材質(zhì)量模塊之 五五 w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(guān)注過。只有在一個個由于螺栓引起的質(zhì)量 事故后，我們才開始重視螺栓在發(fā)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(zhì)量問題,造成的后果是不堪設(shè) 想的。 w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(guān)鍵程度是我們?nèi)粘５难b配工作關(guān) 注的主要對象，力矩的有效控制則能體現(xiàn)出 一個崗位甚至一個班組的質(zhì)量管理水平。 引引 言言 一、常見螺紋聯(lián)接 二、螺紋聯(lián)接技術(shù)及緊固

2、理論介紹 三、裝配工藝開發(fā)及過程控制 四、擰緊力矩的管理基礎(chǔ) 五、螺紋聯(lián)接的常見失效形式與預(yù)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(lián)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：4h4h 6h6h u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：4H4H 6H6H u墊圈墊圈 u其它其它: :雙頭螺柱、雙頭螺柱

3、、 U U型螺栓、螺塞型螺栓、螺塞 1.1、 常用螺紋緊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(chǎn)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 3932282322 HRBHRB （min)min) 898279716752 HRBHRB （min)min) 4439373432 HRC HRC （maxmax） 99.595HRBHRB（maxmax） 洛氏硬度洛氏硬度 HRHR 89101212202225 minmin伸長率伸長率 % % 1100940720660640480420300340240190 m

4、axmax 1080900720640640480400300320240180 公稱公稱 12001000900800600500400300 N/mm2N/mm2 公稱抗拉公稱抗拉 強度強度 12.912.910.910.99.89.8 8.8 8.8 d16 8.8 8.8 d16 6.86.85.85.85.65.64.84.84.64.63.63.6 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(guān)系擰緊力

5、矩和緊固軸力的關(guān)系 影響預(yù)緊力（夾緊力）的因素影響預(yù)緊力（夾緊力）的因素 緊固件擰緊的實質(zhì)緊固件擰緊的實質(zhì) 軸向預(yù)緊力的確定軸向預(yù)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(lián)接技術(shù)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(lián)接緊固扭矩分配示意圖螺紋聯(lián)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% w wp s p w w s s pddddd tgF tg tg F T cos2 1 cos 1 cos 2 2.2、理論公式理論公式 w wp

6、 s p w w s s pddddd tgF tg tg F T cos2 1 cos 1 cos 2 2.2、理論公式理論公式 式中：s為螺紋副摩擦系數(shù)；w為端面摩擦系數(shù)； dp為螺栓有效直徑,粗牙螺紋，dp0.906d,細牙螺紋，dp0.928d； dw為端面摩擦圓等效直徑，dw= 2 i 2 u 3 i 3 u dd dd 3 2 1.3d； du、di分別為摩擦圓的外徑及內(nèi)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(nèi)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 W 2 2）螺紋副摩擦力矩）螺紋副摩擦力矩T TS S

7、 T = Ts + TwT = Ts + Tw 注：軸向力所產(chǎn)生的力矩為注：軸向力所產(chǎn)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(yù)緊力）的計算：（預(yù)緊力）的計算： T = K Ff dT = K Ff d F Ff f = T / K d = T / K d 彈性區(qū)域內(nèi)彈性區(qū)域內(nèi) 緊固力矩T Fmax 彈性區(qū) Fmin KmaxK Kmin min 塑性區(qū) 緊 固 軸 力 Ff 2.4、擰緊力矩和緊固軸力的關(guān)系擰緊力矩和緊固軸力的關(guān)系 在采用同一扭矩緊固時摩擦系數(shù)與預(yù)緊力的關(guān)系。在采用同一扭

8、矩緊固時摩擦系數(shù)與預(yù)緊力的關(guān)系。 摩擦力 潤滑后的螺栓 壞的螺紋 普通 緊固軸力 2.5、影響預(yù)緊力（夾緊力）的因素影響預(yù)緊力（夾緊力）的因素 控制螺紋緊固軸力（預(yù)緊力），保證被連接件所需的夾控制螺紋緊固軸力（預(yù)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， 也容易造成螺紋件的損壞。也容易造成螺紋件的損壞。 2.6、緊固件擰緊的實質(zhì)緊固件擰緊的實質(zhì) 軸向預(yù)緊力下限值：軸向預(yù)緊力下限值： 由連接結(jié)構(gòu)的功能決定，此值必須保

9、證被聯(lián)接件在由連接結(jié)構(gòu)的功能決定，此值必須保證被聯(lián)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(yù)緊力上限值：軸向預(yù)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(lián)接件在預(yù)緊和服役過程中不發(fā)生破壞。證螺栓及被聯(lián)接件在預(yù)緊和服役過程中不發(fā)生破壞。 （如：螺栓拉長、擰斷、脫扣、被聯(lián)接件壓陷（如：螺栓拉長、擰斷、脫扣、被聯(lián)接件壓陷/ /破裂等）破裂等） 2.7、軸向預(yù)緊力的確定軸向預(yù)緊力的確定 抗抗 拉拉 強強 度度 應(yīng)變應(yīng)變 屈服點屈服點 失效失效 彈性區(qū)彈性區(qū)塑性區(qū)塑性區(qū) 屈服強度屈服強度 極限抗拉強度極限抗

10、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(lián)接擰緊的幾個階段螺紋聯(lián)接擰緊的幾個階段 螺紋聯(lián)接裝配工藝方法螺紋聯(lián)接裝配工藝方法 第三部分 螺紋聯(lián)接裝配工藝及過程控制 Stage 1 Prevailing Torque Stage 2 Draw Down Stage 3 Elastic Stage 4 Plastic 0.2% b k Fb Fy Fp O 3.1、螺紋聯(lián)接擰緊的幾個階段螺紋聯(lián)接擰緊的幾個階段 3.2、螺紋聯(lián)接裝配工藝方法螺紋聯(lián)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=kL

11、D D FU FU TL=kU TL=kU D D FL FL T=k T=k D D F F 扭矩直接控制法原理 T F k TU TL FUFL Fmax 彈性區(qū) Fmin KmaxKmin 塑性區(qū) 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 扭矩扭矩 時間時間 扭矩扭矩 = OK Tmin Tmax 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 3.3.2 2.2 .2 扭矩控制扭矩控制 轉(zhuǎn)角監(jiān)控法轉(zhuǎn)角監(jiān)控法 扭矩扭矩 角度角度 扭矩扭矩 = OK

12、 角度角度 ：監(jiān)控：監(jiān)控 Tmax Tmin 20%20% minmax 設(shè)定角度設(shè)定角度 3.3.2 2.2 .2 扭矩控制扭矩控制 轉(zhuǎn)角監(jiān)控法轉(zhuǎn)角監(jiān)控法 Ts T A a a F A TU TL Fs w 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(zhuǎn)角再采用緊固轉(zhuǎn)角ff進行控進行控 制的方法。大多數(shù)廠家用轉(zhuǎn)角法一般在塑性區(qū)制的方法。大多數(shù)廠家用轉(zhuǎn)角法一般在塑性區(qū) 3.3.2 2.3 .3 扭矩扭矩轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 法法 角度角度 = = OK 扭矩扭矩 = = OKOK 扭矩扭矩 角度角度 T T0 0 12 3.3.2 2.3 .3 扭矩轉(zhuǎn)扭矩轉(zhuǎn)角角法法 F0

13、Fyv Fpv F T a Fs F A F0 (0.30.7) Fyv T=k T=k D D F F a=(F-Ta=(F-TS S/KD) /KD) / 扭矩轉(zhuǎn)角法與扭矩法比較扭矩轉(zhuǎn)角法與扭矩法比較 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(chǔ) 緊固作業(yè)者的錯誤：緊固作業(yè)者的錯誤： 忘記緊固，或緊固工具使用

14、不當(dāng)（工具正忘記緊固，或緊固工具使用不當(dāng)（工具正 確）；確）； 緊固方法的錯誤：緊固方法的錯誤： 緊固次序不當(dāng)，或緊固工具選擇欠妥（工具緊固次序不當(dāng)，或緊固工具選擇欠妥（工具 不正確）；不正確）； 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(zhì)不好，螺紋潤滑不良。零部件尺寸超差，材質(zhì)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、擰緊工具的選擇擰緊工具的選擇 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 4.3.1 4.3

15、.1 常用的檢測工具有：常用的檢測工具有： 1）靜態(tài)檢測 2）動態(tài)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 1 1）事后法（靜態(tài)檢測）：）事后法（靜態(tài)檢測）： 擰緊法擰緊法 擰松法擰松法 復(fù)位法復(fù)位法 2 2）過程法（在線動態(tài)檢）過程法（在線動態(tài)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 三種靜態(tài)檢測方法，如何使用？三種靜態(tài)檢測方法，如何使用？ 1 1）連接件表面質(zhì)量及裝配扭矩形成過程的影響）連接件表面質(zhì)量及裝配扭矩形成過程的影響 （表面的粗糙度及硬度等）

16、（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（力矩變化系數(shù)）檢測方法的影響（力矩變化系數(shù)） 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(zhì)量）零部件質(zhì)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 氣壓的穩(wěn)定性對擰緊力矩的影響較大，不同的氣壓，氣壓的穩(wěn)定性對擰緊力矩的影響較大，不同的氣壓， 風(fēng)動工具將輸出不同的力矩。尤其要保證風(fēng)動工具在運轉(zhuǎn)風(fēng)動工具將輸

17、出不同的力矩。尤其要保證風(fēng)動工具在運轉(zhuǎn) 的過程中有一個穩(wěn)定的氣壓。的過程中有一個穩(wěn)定的氣壓。 4.5.1 4.5.1 氣壓影響氣壓影響 在有潤滑的條件下，扭矩系數(shù)在有潤滑的條件下，扭矩系數(shù)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(yù)緊力（夾緊力）成反比；或相同的預(yù)緊力到不同的軸向預(yù)緊力（夾緊力）成反比；或相同的預(yù)緊力 時，扭矩成正比。時，扭矩成正比。 4.5.2 4.5.2 潤滑影響潤滑影響 零部件的質(zhì)量對擰緊力矩的也有一定的影零部件的質(zhì)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

18、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。 4.5.3 4.5.3 零部件質(zhì)量的影響零部件質(zhì)量的影響 連接件表面存在有雜質(zhì)、磕碰、毛刺、定位誤連接件表面存在有雜質(zhì)、磕碰、毛刺、定位誤 差、支撐面變形等，使結(jié)合面產(chǎn)生非正常連接，螺差、支撐面變形等，使結(jié)合面產(chǎn)生非正常連接，螺 紋結(jié)合面將產(chǎn)生咬合現(xiàn)象。使得相同的裝配扭矩所紋結(jié)合面將產(chǎn)生咬合現(xiàn)象。使得相同的裝配扭矩所 產(chǎn)生的軸向預(yù)緊力降低、甚至為零。產(chǎn)生的軸向預(yù)緊力降低、甚至為零。 4.5.4.5.4 4 工具的影響工具的影響 擰緊方法

19、對裝配質(zhì)量有較大的影響，擰緊方法對裝配質(zhì)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？ 4.5.4.5.5 5 擰緊方法的影響擰緊方法的影響 案例一 w 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 （比如凸輪軸蓋螺栓、飛輪螺栓）？（比如凸輪軸蓋螺栓、飛輪螺栓）？ w 案例二、 在轉(zhuǎn)角法中，轉(zhuǎn)角未達到設(shè)定值，而最終力矩值超大出在轉(zhuǎn)角法中，轉(zhuǎn)角未達到設(shè)定值，而最終力矩值超大出 了監(jiān)控范圍（了監(jiān)控范圍（70-110 Nm70-110 Nm）機器報警）機器報警 ？ 案例三 在轉(zhuǎn)角法中，轉(zhuǎn)角已達到設(shè)定值，而最終力矩值超在轉(zhuǎn)角法中，轉(zhuǎn)角已達到設(shè)定值，而最終力矩值超

20、 小出了監(jiān)控范圍（小出了監(jiān)控范圍（70-110 Nm70-110 Nm）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 螺紋常見的失效形式與預(yù)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(lián)接件損壞（壓陷、破裂）墊片及被聯(lián)接件損壞（壓陷、破裂） 5.1 螺紋聯(lián)接的常見失效形式螺紋聯(lián)接的常見失效形式: 概念：預(yù)緊螺栓的軸向力顯著降低至設(shè)計要概念：預(yù)緊螺栓的軸向力顯著降低至設(shè)計要 求的

21、下限以下。求的下限以下。 表現(xiàn)形式有哪些？表現(xiàn)形式有哪些？ 5.1.1、松動松動 松動原因？松動原因？ 確保預(yù)緊力、提高預(yù)緊力：普遍有效確保預(yù)緊力、提高預(yù)緊力：普遍有效 涂膠：適用于振動或橫向?qū)е碌幕剞D(zhuǎn)類松動涂膠：適用于振動或橫向?qū)е碌幕剞D(zhuǎn)類松動 螺栓減細：適用螺栓伸長及被聯(lián)接件減薄的場合螺栓減細：適用螺栓伸長及被聯(lián)接件減薄的場合 改進結(jié)構(gòu)：防止切向載荷、平墊改鑲?cè)Ω倪M結(jié)構(gòu)：防止切向載荷、平墊改鑲?cè)?防松緊固件：防松緊固件： 異形牙螺母、鑲?cè)β菽?、開槽螺母、帶齒螺栓異形牙螺母、鑲?cè)β菽?、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(xiàn)的問題普通絲錐攻螺紋中常出現(xiàn)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 螺紋孔深度加工及攻絲注意事項 6.16.1、螺紋孔加工尺寸和深度計算、螺紋孔加工尺寸和深度計算 6.1.16.1.1、公制螺紋孔加工尺寸計算、公制螺紋孔加工尺寸計算 6.1.26.1.2、英制螺紋孔加工尺寸計算