螺栓拧紧知识

第一页，共135页。螺栓——虽是一个小小的零部件，甚至并不起眼，我们对螺栓的拧紧力矩也没有真正的关注过。只有在一个个由于螺栓引起的质量事故后，我们才开始重视螺栓在发动机及整车上的重要性，尤其在汽车安全件上，如果是由于螺栓的质量问题,造成的后果是不堪设想的。深入的了解螺栓螺纹拧紧的原理及螺纹知识，有助于我们对螺栓的充分认识，螺栓拧紧的必要性和关键程度是我们日常的装配工作关注的主要对象，力矩的有效控制则能体现出一个岗位甚至一个班组的质量管理水平。引言第二页，共135页。第三页，共135页。一、常见螺纹联接二、螺纹联接技术及紧固理论介绍三、装配工艺开发及过程控制四、拧紧力矩的管理基础五、螺纹联接的常见失效形式与预防六、螺纹孔深度加工及攻丝注意事项目录第四页，共135页。第五页，共135页。常用螺纹紧固件

螺纹性能等级螺纹标记的含义等级性能标准对照

第一部分常见螺纹联接第六页，共135页。第七页，共135页。螺栓强度级别：3.6级12.9级（共10个等级）螺纹精度：4h6h螺母强度级别：4级12级（7个等级）螺纹精度：4H6H垫圈其它:双头螺柱、U型螺栓、螺塞1.1、

常用螺纹紧固件第八页，共135页。第九页，共135页。1.2、螺纹性能等级

国产螺纹的性能等级一般有几种？

第十页，共135页。第十一页，共135页。1.3、螺纹标记的含义第十二页，共135页。第十三页，共135页。1.4、等级性能标准对照3932282322——HRB（min)——898279716752HRB（min)4439373432——HRC（max）——99.595HRB（max）洛氏硬度HR89101212——20—2225min伸长率%1100940720660640480420300340240190max1080900720640640480400300320240180公称12001000900800600500400300N/mm2公称抗拉强度12.910.99.88.8d＞16

8.8d≤16

6.85.85.64.84.63.6机械物理性能屈服点屈服强度N/mm2第十四页，共135页。第十五页，共135页。

螺栓连接受力示意图和紧固扭矩分配示意图

理论公式拧紧力矩的组成拧紧力矩和紧固轴力的关系

影响预紧力（夹紧力）的因素

紧固件拧紧的实质轴向预紧力的确定

螺栓连接件的特性第二部分螺纹联接技术及紧固理论第十六页，共135页。第十七页，共135页。2.1、螺栓连接受力示意图请：标出螺栓拧紧过程中所受力第十八页，共135页。第十九页，共135页。螺纹联接紧固扭矩分配示意图螺母&摩擦力55%夹紧载荷10%螺纹摩擦35%第二十页，共135页。第二十一页，共135页。2.2、理论公式第二十二页，共135页。第二十三页，共135页。2.2、理论公式第二十四页，共135页。第二十五页，共135页。1）支承面摩擦力矩TW2）螺纹副摩擦力矩TST=Ts+Tw注：轴向力所产生的力矩为零。螺纹副摩擦力矩TS支承面摩擦力矩TW轴力轴力2.3、拧紧力矩的组成第二十六页，共135页。第二十七页，共135页。紧固轴力Ff（预紧力）的计算：

T=KFfdFf=T/Kd弹性区域内紧固力矩TFmax弹性区FminKmaxKmin塑性区紧固轴力Ff2.4、拧紧力矩和紧固轴力的关系第二十八页，共135页。第二十九页，共135页。在采用同一扭矩紧固时摩擦系数与预紧力的关系。摩擦力润滑后的螺栓坏的螺纹普通紧固轴力2.5、影响预紧力（夹紧力）的因素第三十页，共135页。第三十一页，共135页。控制螺纹紧固轴力（预紧力），保证被连接件所需的夹紧力。夹紧力需适中：

1）夹紧力过小，被连接件容易松动；

2）夹紧力过大，被连接件容易损伤，同时，也容易造成螺纹件的损坏。2.6、紧固件拧紧的实质

第三十二页，共135页。第三十三页，共135页。轴向预紧力下限值：由连接结构的功能决定，此值必须保证被联接件在工作过程中始终可靠贴合；轴向预紧力上限值：由螺栓（螺母）和被连接件的强度决定，此值必须保证螺栓及被联接件在预紧和服役过程中不发生破坏。（如：螺栓拉长、拧断、脱扣、被联接件压陷/破裂等）2.7、轴向预紧力的确定第三十四页，共135页。第三十五页，共135页。抗拉强度应变屈服点失效弹性区塑性区屈服强度极限抗拉强度60%50%力矩取值？2.8、螺栓连接件的特性第三十六页，共135页。第三十七页，共135页。螺纹联接拧紧的几个阶段

螺纹联接装配工艺方法第三部分

螺纹联接装配工艺及过程控制第三十八页，共135页。第三十九页，共135页。Stage1Prevailing

TorqueStage2DrawDownStage3ElasticStage4Plastic0.2%bkFbFyFpO3.1、螺纹联接拧紧的几个阶段第四十页，共135页。第四十一页，共135页。3.2、螺纹联接装配工艺方法第四十二页，共135页。第四十三页，共135页。

3.2.1扭矩直接控制法TU=kL•D•FUTL=kU•D•FLT=k•D•F

扭矩直接控制法原理TFkTUTLFUFLＫＭＩＮＫＭＡＸ第四十四页，共135页。第四十五页，共135页。Fmax弹性区FminKmaxKmin塑性区紧固力矩T紧固轴力Ff

3.2.1扭矩直接控制法第四十六页，共135页。第四十七页，共135页。扭矩时间扭矩=OKTminTmax例：飞轮螺栓拧紧要求为130-140Nm

3.2.1扭矩直接控制法第四十八页，共135页。第四十九页，共135页。

3.2.2扭矩控制—转角监控法第五十页，共135页。第五十一页，共135页。扭矩角度扭矩=OK角度：监控TmaxTmin20%θ

minθ

max设定角度

3.2.2扭矩控制—转角监控法第五十二页，共135页。第五十三页，共135页。TsTA

aaFA

TUTLFs

原理：分步拧紧，先采用扭矩控制,再采用紧固转角θf进行控制的方法。大多数厂家用转角法一般在塑性区

3.2.3扭矩转角法第五十四页，共135页。第五十五页，共135页。角度=

OK扭矩=OK扭矩角度T0θ

1θ

2△θ

3.2.3扭矩转角法第五十六页，共135页。第五十七页，共135页。F0FyvFpvFTaFsFA

F0(0.30.7)FyvT=k•D•Fa=(F-TS/KD)/η扭矩转角法与扭矩法比较第五十八页，共135页。第五十九页，共135页。

3.2.4屈服点控制法第六十页，共135页。第六十一页，共135页。

3.2.5螺栓长度法第六十二页，共135页。第六十三页，共135页。螺纹紧固的四种错误拧紧工具的选择拧紧检具及检测方法力矩检测影响因素拧紧力矩的影响因素加强过程控制第四部分拧紧力矩管理基础第六十四页，共135页。第六十五页，共135页。紧固作业者的错误：忘记紧固，或紧固工具使用不当（工具正确）；紧固方法的错误：紧固次序不当，或紧固工具选择欠妥（工具不正确）；紧固工具的错误：工具精度不高，性能不好；紧固连接件的错误：零部件尺寸超差，材质不好，螺纹润滑不良。4.1、螺纹紧固的四种错误第六十六页，共135页。第六十七页，共135页。4.2、拧紧工具的选择第六十八页，共135页。第六十九页，共135页。4.2.1常用定扭工具对比4.2、拧紧工具的选择第七十页，共135页。第七十一页，共135页。第七十二页，共135页。第七十三页，共135页。4.3.1常用的检测工具有：1）静态检测

2）动态检测

4.3、拧紧检具及检测方法第七十四页，共135页。第七十五页，共135页。4.3.2检测工具的选择第七十六页，共135页。第七十七页，共135页。1）事后法（静态检测）：拧紧法拧松法复位法2）过程法（在线动态检测）：传感器法4.3.3、常用检测方法检具必须定期标定

第七十八页，共135页。第七十九页，共135页。三种静态检测方法，如何使用？第八十页，共135页。第八十一页，共135页。1）连接件表面质量及装配扭矩形成过程的影响（表面的粗糙度及硬度等）2）检测工具的影响（精度）3）检测方法的影响（力矩变化系数）4.4、力矩检测的主要影响因素第八十二页，共135页。第八十三页，共135页。影响拧紧力矩的主要因素：

1）气压情况

2）润滑情况

3）零部件质量

4）拧紧工具

5）拧紧方法4.5、拧紧力矩的影响因素第八十四页，共135页。第八十五页，共135页。

气压的稳定性对拧紧力矩的影响较大，不同的气压，风动工具将输出不同的力矩。尤其要保证风动工具在运转的过程中有一个稳定的气压。4.5.1气压影响第八十六页，共135页。第八十七页，共135页。

在有润滑的条件下，扭矩系数K变化，同一扭矩将得到不同的轴向预紧力（夹紧力）成反比；或相同的预紧力时，扭矩成正比。4.5.2润滑影响第八十八页，共135页。第八十九页，共135页。

零部件的质量对拧紧力矩的也有一定的影响，如螺纹烂牙、定位尺寸误差、支撑面变形等。例：轮胎螺栓与钢圈的定位误差，易造成“假扭矩”，即力矩达到要求，在地面滚动后，力矩急剧下降。4.5.3零部件质量的影响

连接件表面存在有杂质、磕碰、毛刺、定位误差、支撑面变形等，使结合面产生非正常连接，螺纹结合面将产生咬合现象。使得相同的装配扭矩所产生的轴向预紧力降低、甚至为零。第九十页，共135页。第九十一页，共135页。4.5.4

工具的影响第九十二页，共135页。第九十三页，共135页。拧紧方法对装配质量有较大的影响，常用的方法有哪几种？

4.5.5

拧紧方法的影响第九十四页，共135页。第九十五页，共135页。案例一人工检测的力矩值大于螺母拧紧机显示值（比如凸轮轴盖螺栓、飞轮螺栓）？？？

第九十六页，共135页。第九十七页，共135页。案例二、在转角法中，转角未达到设定值，而最终力矩值超大出了监控范围（70-110N·m）机器报警？？？

第九十八页，共135页。第九十九页，共135页。案例三在转角法中，转角已达到设定值，而最终力矩值超小出了监控范围（70-110N·m）机器报警？？？

第一百页，共135页。第一百零一页，共135页。4.6、加强过程控制首检

巡检第一百零二页，共135页。第一百零三页，共135页。常见的失效形式防止松动的有效措施第五部分

螺纹常见的失效形式与预防措施第一百零四页，共135页。第一百零五页，共135页。松动

装配拉长疲劳断裂装配断裂延迟断裂装配脱扣过载静断装配干涉垫片及被联接件损坏（压陷、破裂）5.1螺纹联接的常见失效形式:第一百零六页，共135页。第一百零七页，共135页。概念：预紧螺栓的轴向力显著降低至设计要求的下限以下。表现形式有哪些？5.1.1、松动

松动原因？？

第一百零八页，共135页。第一百零九页，共135页。确保预紧力、提高预紧力：普遍有效涂胶：适用于振动或横向导致的回转类松动螺栓减细：适用螺栓伸长及被联接件减薄的场合改进结构：防止切向载荷、平垫改镶圈防松紧固件：异形牙螺母、镶圈螺母、开槽螺母、带齿螺栓（螺母）5.2、防止松动的有效措施第一百一十页，共135页。第一百一十一页，共135页。第一百一十二页，共135页。第一百一十三页，共135页。第一百一十四页，共135页。第一百一十五页，共135页。第一百一十六页，共135页。第一百一十七页，共135页。螺纹孔加工尺寸和深度计算普通螺纹手动攻丝方法及注意事项普通丝锥攻螺纹中常出现的问题从螺孔中取出折断丝锥的方法第六部分

螺纹孔深度加工及攻丝注意事项第一百一十八页，共135页。第一百一十九页，共135页。6.1、螺纹孔加工尺寸和深度计算6.1.1、公制螺纹孔加工尺寸计算6.1.2、英制螺纹孔加工尺寸计算第一百二十页，共135页。第一百二十一页，共135页。攻丝底孔深度的确定，钻孔深度要大于所需的螺孔深度。攻盲孔螺纹时，由于丝锥切削部分不能切出完整的螺纹牙型，所以钻孔深度要大于所需的螺孔深度，防止丝锥到底了还