拧紧知识培训课件

拧紧知识培训拧紧知识培训1T主要内容螺纹副基本知识汽车常用螺纹副类型螺纹强度（等级及标记）螺纹拧紧原理及控制

螺纹拧紧原理拧紧力矩控制方法拧紧力矩的管理基础拧紧工具的选择拧紧检具及检测方法拧紧力矩的影响因素螺纹松弛分类、原因及防松措施T主要内容螺纹副基本知识2一.螺纹副基本知识

1.汽车常用螺纹副类型2.螺纹强度（等级及标记）一.螺纹副基本知识31-1汽车常用螺纹副类型螺纹连接是机械零部件之间结合的最常用方式之一—与铆接、焊接等结合方式相比，具有装配与维修的方便性，也是标准化程度最高的机械零件。1-1汽车常用螺纹副类型螺纹连接是机械零部件之间结合的4汽车常用螺纹紧固件主要包括：螺栓、螺柱、螺钉、螺母、螺钉、螺塞、

弹簧垫圈、平垫圈、锯齿垫圈

扩口式管接件、卡套式管接头体、锥形管接头体等。汽车常用螺纹紧固件主要包括：5拧紧知识培训课件6拧紧知识培训课件7一.螺纹副基本知识1.汽车常用螺纹副类型

2.螺纹强度（等级及标记）一.螺纹副基本知识81-2螺纹强度（等级及标记）国产螺纹的性能等级一般有：3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9。螺栓4T5T6T7T8T9T10T螺母4T6T8T注：进口标准件（日/韩）1-2螺纹强度（等级及标记）国产螺纹的性能等级一般有：螺9螺纹标记的含义：1）88第一个数：表示公称抗拉强度的1/100（即最大抗张应力N/mm2)100×8=800N/mm2第二个数：表示公称屈服强度与公称抗拉强度比值的关系（即屈强比）0.8=80%两数相乘得出其屈服强度：800*0.8=640N/mm22）BUFO：表示生产商3）M：表示公制螺纹螺纹标记的含义：1）8810抗拉应力：100×8=800N/mm2屈服应力：800×0.8=640N/mm2应力N/mm²拉伸度屈服失效弹性区抗拉强度80%抗拉强度/屈服：抗拉应力：应力N/mm²拉伸度屈服失效弹性区抗拉强度8011性能等级材料和热处理化学成分%回火温度℃CPSBminmaxmaxmaxmaxmin3.6碳

钢—0.20.050.060.003—4.80.555.86.88.8低碳合金钢（如硼、锰、铬）0.150.40.0350.0350.003425淬火并回火或中碳钢淬火并回火0.250.5510.9中碳钢淬火并回火0.250.550.0350.0350.003425或低、中碳合金钢（如硼、锰、铬）0.2淬火并回火或合金钢淬火并回火0.212.9合金钢淬火并回火0.280.50.0350.0350.003380材料标准：性能材料和热处理化学成分%回火温度℃CPSBminmax12等级性能：N/mm2

3932282322——HRB（min)——898279716752HRB（min)4439373432——HRC（max)——99.595HRB（max)洛氏硬度HR89101212——20—2225min伸长率%1100940720660640480420300340240190min1080900720640640480400300320240180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等级性能：N/mm2

3932282322——HRB（min13等级性能：种类抗拉强度Kgf/mm硬度4T≥40HRB70~977T≥70HRC20~289T≥90HRC28~34种类抗拉强度Kgf/mm硬度4.64.8≥40HRB67~95HRB71~95无9.8≥90HRC28~37日/韩标准对应中国标准等级性能：种类抗拉强度Kgf/mm硬度4T≥40HRB14螺栓强度计算：PO=σS×AS其中：σS—螺纹紧固件的屈服强度，N/mm2AS—螺纹部分有效面积，mm2螺栓强度计算：PO=σS×AS15螺纹直径粗牙螺纹细牙螺纹螺距面积螺距面积M6120.1————M81.2536.6139.2M101.558164.51.2561.2M121.7584.31.2592.11.588.1M1421151.5125M1621571.5167M182.51921.5216M202.52451.5272M222.53031.5333M2433532384M2734592496附表：螺纹有效面积AS螺纹直径粗牙螺纹细牙螺纹螺距面积螺距面积M6120.1———16二.螺纹拧紧原理及控制1.螺纹拧紧原理2.拧紧力矩控制方法二.螺纹拧紧原理及控制172-1螺纹拧紧原理①螺纹原理②螺纹拧紧③螺纹紧固件中的受力情况④拧紧力矩和紧固轴力的关系⑤影响预紧力因素⑥紧固件拧紧的实质2-1螺纹拧紧原理①螺纹原理18①螺纹原理螺距外螺纹内螺纹以倾斜角β的线，围绕圆柱或圆锥运动时，圆柱或圆锥上就形成了螺旋线。沿着螺旋线产生的沟漕和突起物就是螺纹。圆柱的外侧螺纹叫外螺纹。圆柱的内侧螺纹叫内螺纹。螺纹是内、外一组同时使用的。①螺纹原理螺距外螺纹内螺纹以倾斜角β的线，围绕圆19螺纹主要参数螺距P:相连两个螺纹顶尖的距离。导距L:螺纹旋转一周时，螺纹上一点沿轴线方向前进的距离。注:一条螺旋线产生的螺纹叫单头螺纹，螺距与导距相等。两条或两条以上的等间隔的螺旋线产生的螺纹叫多头螺纹。导距=n×螺距螺纹主要参数螺距P:相连两个螺纹顶尖的距离。注:20螺纹主要参数米制螺纹内螺纹外螺纹螺纹有效直径:螺纹主要参数米制螺纹内螺纹外螺纹螺纹有效直径:21②螺纹拧紧拧紧是用螺栓、螺母把零件连接起来，不能松动。为了不让其松动，必须在螺栓上施加一个叫“轴向力”的适当拉力（拧紧力）。实际作业中，因为直接测量轴向力困难，所以螺栓、螺母拧紧时，用“扭矩”代替。②螺纹拧紧拧紧是用螺栓、螺母把零件连接起来，不能松22我们施加扭矩T我们将得到夹紧力FTFFFF拧紧作用

—部件连接夹紧力③螺纹紧固件中的受力情况我们施加扭矩T我们将得到夹紧力FTFFFF拧紧作用③螺纹紧23螺纹紧固件受力分析：张力（轴力）F夹紧力剪切力剪切力张力（轴力）F支承面摩擦力Fw螺纹副摩擦力Fs螺纹紧固件受力分析：张力（轴力）F夹紧力剪切力剪切力24剪切力剪切力张力张力这必须避免!剪切力剪切力张力张力这必须避免!25所施加的扭矩和夹紧力之间的关系：10%所施加的扭矩和夹紧力之间的关系：10%26当对螺母施加力时，将产生力矩：T=F×r其中：Ta=F×2r=2Tb当对螺母施加力时，将产生力矩：T=F×r其中：27拧紧力矩的组成：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轴力轴力拧紧力矩的组成：1）支承面摩擦力矩TW螺纹副摩擦力矩TS支承28紧固轴力Ff

（预紧力）的计算：

其中，K：扭矩系数，与支承面粗糙度和润滑情况、螺纹副精度和润滑情况等有关。T=KFfdFf=T/Kd弹性区域内Fmax弹性区FminKmaxKmin塑性区紧固力矩T紧固轴力Ff④拧紧力矩和紧固轴力的关系紧固轴力Ff（预紧力）的计算：其中，K：扭矩系数，与支承29在采用同一扭矩紧固时：Ⅰ、摩擦系数上升，K值变大，则预紧力Ff不足Ⅱ、摩擦系数下降，K值变小，则预紧力Ff增大，可导致螺纹连接破坏失效。摩擦力润滑后的螺栓坏的螺纹普通紧固轴力⑤影响预紧力（夹紧力）的因素螺纹的摩擦性能主要取决于：螺栓材质、制造精度、表面处理、实际装配工艺条件等。在采用同一扭矩紧固时：摩擦力润滑后的螺栓坏的螺纹普通紧固轴力30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）过小夹不紧，被连接件容易松动；2）过大夹过紧，被连接件容易损伤，同时，

也容易造成螺纹件的损坏。※螺纹连接的可靠性主要取决于螺栓的轴向夹紧力，夹紧力通常只能通过控制拧紧扭矩或转角来实现。⑥紧固件拧紧的实质控制螺纹紧固轴力（预紧力），保证被连接件所需的夹紧力。夹紧力311）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；2）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）轴向预紧力的确定1）轴向预紧力下限值：2）轴向预紧力上限值：轴向预紧力的确定32螺栓连接件的特性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？【关键工序：±7-10%；一般工序：±15%；特殊部位：±3-5%】薄螺母？开槽螺母螺栓连接件的特性抗应变屈服点失效弹性区塑性区屈服强度极限抗拉33被联接件所需夹紧力预紧力Ff屈服预紧力Ff确定扭矩目标值螺纹选型紧固扭矩目标值确定1、确定被联接件的夹紧力得出预紧力Ff2、预紧力Ff螺纹选型（50-60%屈服预紧力）3、通过试验，测其表面及螺纹副状况下K值4、根据公式计算目标扭矩：Tf=KFfd被联接件所需夹紧力预紧力Ff34二.螺纹拧紧原理及控制

1.螺纹拧紧原理

2.拧紧力矩控制方法二.螺纹拧紧原理及控制352-2

拧紧力矩控制方法①扭矩直接控制法②扭矩控制—转角监控法③扭矩+角度控制法④屈服点控制法⑤螺栓长度法2-2拧紧力矩控制方法①扭矩直接控制法36①扭矩直接控制法利用扭矩值与预紧力的线性关系，只对紧固扭矩（T）进行控制，操作简便。

注：扭矩控制法受扭矩系数影响较大，90%以上用于克服摩擦力，精度很低，一般使

用在非关键部位。①扭矩直接控制法37扭矩直接控制法扭矩时间扭矩=OKTminTmax例：轮胎螺栓拧紧要求为287-346Nm扭矩直接控制法扭矩时间扭矩=OKTminTmax例：轮胎38扭矩控制—工具1）小扭矩（≤12Nm）

一般采用电动枪或气动扭力螺丝刀2）大扭矩Ⅰ、风动定扭枪

（传感断气式、油压脉冲、机械离合式—克服反作用力）等Ⅱ、风动非定扭枪+喀哒扳手扭矩控制—工具39②扭矩控制—转角监控法

在采用扭矩控制的同时,用紧固转角θf作

为指标对预紧力进行监控的控制方法。Ⅰ.20%N扭矩设定转角控制的起始点Ⅱ.从起始点计算转角，同时记录扭矩注:该方法装配精度高，可控制在5%以内，一般用于较高的装配部位，抗松动、抗疲劳性能较佳，为拧紧装配工艺的发展方向。②扭矩控制—转角监控法40扭矩控制—转角监控法扭矩角度扭矩=OK角度：监控TmaxTmin20%θ

minθ

max设定角度注：扭矩控制法的一种辅助监控扭矩控制—转角监控法扭矩角度扭矩=OKTmaxTmi41扭矩=OK角度=过高扭矩=OK角度=过低扭矩=OK角度=OK扭矩角度TmaxTmin扭矩=OK扭矩=OK扭矩=OK扭矩角度TmaxT42③扭矩+角度控制法分步拧紧，先采用扭矩控制,再采用紧固转角θf进行控制的方法。

注:一般用在拧紧要求特别高的部位（高强度螺栓）。③扭矩+角度控制法43扭矩+角度控制法扭矩角度扭矩=OK扭矩

=OKT0θ

1θ

2例：缸盖螺栓拧紧要求为64Nm+松懈+20Nm+90°+90°△θ

扭矩+角度控制法扭矩角度扭矩=OKT0θ1θ2例44扭矩、角度控制—工具采用电控装置的电动螺母拧紧机Ⅰ、单个螺母：单轴拧紧机（须克服反作用力）Ⅱ、组合螺母：多轴拧紧机扭矩、角度控制—工具45④屈服点控制法Ⅰ.拧紧系统先将螺栓拧至一起始力矩（50%），然后系统不断计算扭矩/转角斜率，当螺栓材料达到屈服点（扭矩不再增加，而角度增加很快），斜率急剧下降，则系统发出控制信号；Ⅱ.得到信息后，系统略微停顿，再转10°左右。注：该方法具有可最大限度地利用螺栓强度的优点，同时，对螺栓自

身的屈服强度及抗拉强度有严格的要求。（适用：塑性区域）④屈服点控制法Ⅰ.拧紧系统先将螺栓拧至一起始力矩（50%）46扭矩角度贴合点硬连接<30度(ISO5393)XNm<30度扭矩角度贴合点软连接>720度(ISO5393)XNm>720度附：连接和软连接扭矩角度贴合点硬连接XNm<30度扭矩角度贴合点软连接47三.拧紧力矩的管理基础

1.螺纹紧固的四种错误

2.拧紧工具的选择

3.拧紧检具及检测方法

4.拧紧力矩的影响因素

5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施

三.拧紧力矩的管理基础48①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）；②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）；③紧固工具的错误：工具精度不高，性能不好；④紧固连接件的错误：零不见尺寸超差，材质不好，螺纹润滑不良。3-1.螺纹紧固的四种错误①紧固作业者的错误：3-1.螺纹紧固的四种错误49三.拧紧力矩的管理基础

1.螺纹紧固的四种错误

2.拧紧工具的选择

3.拧紧检具及检测方法

4.拧紧力矩的影响因素

5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施

三.拧紧力矩的管理基础503-2拧紧工具的选择根据使用条件分：主要有手动、气动和电动；根据拧紧扭矩分：主要有定扭工具和非定扭工具；根据制造商分：有进口和国产工具。拧紧工具的选择：主要是根据螺栓强度相应的拧紧扭矩、控制要求而选择的。3-2拧紧工具的选择根据使用条件分：主要有手动、气动和电51紧固件保证系统紧固件保证系统52拧紧工具检定系统拧紧工具检定系统53定扭工具动力式作业工具反力臂弯头式电动螺丝刀气动螺丝刀动力式作业工具反力臂弯头式电动螺丝刀气动螺丝刀54定值扭力扳手套筒式（喀哒扳手）开口棘轮头式可换头式手动式作业工具套筒式（喀哒扳手）开口棘轮头式可换头式手动式作业工具55可换式头部开口头梅花头六角头驱动方头棘轮头管扳手头开口头梅花头六角头驱棘管扳手头56机动套筒手动套筒机动套筒手动套筒57数显监控扭矩扭矩显示仪数显监控扭矩扭矩显示仪58时控扭矩时控控制器时控扭矩时控控制器59扭矩控制系统扭矩控制器打印机电磁阀扭矩控制器打印机电磁阀60多轴螺母拧紧机多轴拧紧系统电控系统多轴螺母拧紧机多轴拧紧系统电控系统61定扭工具类型优缺点拧紧精度控制方式手动定扭工具定值咔哒扳手价格便宜、劳动量大10%扭矩控制气动定扭工具油压脉冲无反作用力、精度不高10%扭矩控制定扭扳手精度高、有反作用力7%扭矩控制电动定扭工具电动枪方便、但适用扭矩小5%扭矩控制电动拧紧机精度高、价格昂贵3%扭矩+角度控制常用定扭工具对比定扭工具类型优缺点拧紧控制方式手动定扭工具定值咔哒扳手价格便62螺栓大小施力部位主要方法施力大小（开口扳）冲击扳型号

（国产）M6以下手腕力用食指、中指和大拇指拿着扳手，仅用手腕力旋转。L=10cm，B6F≈5KgM6-M10肘力紧紧握住扳手的手柄端部，用臂力旋转。L=12cm，B10F≈20KgM12-M14臂力紧握住扳手的手柄端部，用臂力旋转。L=15cm，B16F≈50KgM20以上用力叉开双脚，尽全身重量和全力来拧紧。L=30cm以上，B20/B30F≈100Kg非定扭工具常用的有：冲击扳手、开口扳手、棘轮扳手、螺丝刀等注：目前我公司进口非定扭工具主要为日本东空、三研等产品。螺栓大小施力部位主要方法施力大小（开口扳）冲击扳型号63

拧紧工具的选择有扭力要求的工具，应选用定扭工具。在选用定扭工具时，应考虑：1）产品结构——工具使用的方便性（能否加反作用力杆）2）现场环境——工具使用的方便性（能否悬挂）、噪音3）工艺参数——工具型号的扭力范围的适用性及精度等级4）制造厂商——工具的可靠性和服务质量（尽量集中厂商）5）生产效率——工具是否适应装配线速拧紧工具的选择有扭力要求的工具，应选用定扭工具。64三.拧紧力矩的管理基础

1.螺纹紧固的四种错误

2.拧紧工具的选择

3.拧紧检具及检测方法

4.拧紧力矩的影响因素

5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施

三.拧紧力矩的管理基础653-3拧紧检具及检测方法常用的检测工具有：1）静态检测指针式力矩检测扳手、表盘式力矩检测扳手、数显式力矩检测扳手等2）动态检测传感器式力矩检测扳手等3-3拧紧检具及检测方法常用的检测工具有：66检测工具的选择曾用检具指针式指针式扭力杆钢性较差，使用后扭矩值下降，且使用寿命低，精度低，测量值瞬时读取NG“咔嗒”式装配用工具（非检具），数值不可读取现用检具表盘式传力杆上有指示扭矩值的表盘，主动指针指示瞬时值、从动指针指示最大值OK数显式直接显示扭矩值，随扭矩的变化而显示出瞬时值，可记录打印，精度较高传感器式通过传感器显示出动态或静态测量值，精度较高检具必须定期标定

检测工具的选择曾用检具指针式指针式扭力杆钢性较差，使用后扭矩67力矩检测式扳手数显式表盘式力矩检测式扳手数显式表盘式68力矩检测式扳手可换头式T型手柄式力矩检测式扳手可换头式T型手柄式69扭力螺丝刀—检测扭力螺丝刀—检测70常用检测方法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）：↓传感器法注：静态检测由于是装配后检测，受到力矩衰减、静摩擦力、检具的精度等影响，所测的力矩跟实际值有一定误差。动态检测能真实地反映紧固件的拧紧力矩。常用检测方法1）事后法（静态检测）：注：静态检测由于是装配71检测方法主要内容力矩变化系数备注拧紧法慢慢拧紧螺栓，螺栓转动且力矩回落后“短暂稳定状态”下的力矩值1.004-1.178需均匀用力拧松法慢慢松开螺栓，螺栓开始转动、松开后的最大扭矩值0.696-0.819需重新拧紧复位法先划线、松螺栓、再均匀用力拧至原划线处的力矩值0.819-1.177力矩散差大另：螺栓伸长法也是一种检测方法，主要应用在校准、标定和试验开发中。检测方法主要内容力矩变化系数备注拧紧法慢慢拧紧螺栓，螺栓转动72力矩检测的主要影响因素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）力矩检测的主要影响因素1）连接件表面质量及装配扭矩形成过程的73三.拧紧力矩的管理基础

1.螺纹紧固的四种错误

2.拧紧工具的选择

3.拧紧检具及检测方法

4.拧紧力矩的影响因素

5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施

三.拧紧力矩的管理基础743-4拧紧力矩的影响因素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3-4拧紧力矩的影响因素影响拧紧力矩的主要因素：75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。注：目前公司风动工具的气压稳定值为6.3±0.3Mpa。气压影响气压的稳定性对拧紧力矩的影响较大，气压影响76拧紧知识培训课件77润滑影响连接零件扭矩系数K有润滑无润滑角螺栓和螺母0．180．26凸缘螺栓和螺母0．230．31注：上表中扭矩系数为日本试验结果。在有润滑的条件下，扭矩系数K变小，同一扭矩将得到不同的轴向预紧力（夹紧力）—偏大；或相同的预紧力时，扭矩—偏小。润滑影响连接零件扭矩系数K有润滑无润滑角螺栓和螺母078零部件质量的影响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。零部件质量的影响零部件的质量对拧紧力矩的也有一定的影79“假扭矩”现象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。（假力矩的控制…）“假扭矩”现象连接件表面存在有杂质、磕碰、毛刺、定位80工具的影响拧紧工具的精度对拧紧力矩有直接的影响检测工具的精度对力矩检测结果有直接的影响工具的影响拧紧工具的精度对拧紧力矩有直接的影响81拧紧方法的影响拧紧方法对装配质量有较大的影响常用的方法有：↓对角拧↓分组拧（分序）↓分步拧↓重复拧拧紧方法的影响拧紧方法对装配质量有较大的影响82

642351圆周分布