汽车总装力矩技术培训

F1 (0.75 ~ 0.80)*[ ]* A
一、螺纹连接产品设计的工艺验证
1.2 常用螺纹连接标准件工艺核算方法
1、松螺栓联接
2.1 只受预紧力
2、紧螺栓联接
2.2受预紧力和工作载荷
2.3受剪螺栓联接
d1
4F [ ]
d1 1.29
F’ [ ]
5.2F0 d12
[ ]
栓杆的抗剪切强度
4F d12 m
汽车总装力矩技术培训
20XX-05-30
目录
一 螺纹连接产品设计的工艺验证 二 螺纹连接工艺设计方法 三 螺纹连接质量判断 四 常用拧紧工具
一、螺纹连接产品设计的工艺验证
螺纹联接是汽车零部件之间四种常用联接方式（螺纹联接、焊接、铆接和粘胶联接）之 一，它具有精度高、装配方便、零件拆装方便等优点，是汽车制造技术中的基础，也是标 准化程度最高的机械零件。
三、螺纹连接质量判断
3.1 不同拧紧工艺方法采用的检查方法
拧紧方式
检测方法
扭矩控制法
目视、手感 紧固法
转角控制法 目视、设备标定
屈服点控制法 目视、设备标定
备注
紧固扭矩≤4Nm 操作者目视紧固件贴合、手感紧固件牢 靠即可判断拧紧扭矩合格
紧固扭矩＞4Nm 数显力矩扳手校核
操作者目视设备显示屏通过即可判断拧 紧扭矩合格 定期进行设备标定保证设备性能稳定 注：日常生产可以通过数显力矩扳手进 行测量监控力矩，但只能测量1次，并且 通过返松法测量，测量后将漆点拧回原 有位置。
扳手手柄与校准仪连接轴线水平方向角度偏 差≤±3° 扳手校准过程旋转角度≤10°
三、螺纹连接质量判断
3.4 静态力矩检查合格规定
3.4.1 静态力矩合格标准
* 硬连接和中性连接检测扭矩
*软连接检测扭矩
定期优化和调整拧紧过程和控制界限，保证确定的控制界限更合理有效。 出现以下情况时应重新采集样本计算控制界限： ➢ 所采集样本不能代表被测量点整体特征而影响控制界限的有效性； ➢ 螺栓或零件发生更改； ➢ 拧紧工具／设备发生更改； ➢ 工艺要求的力矩发生更改； ➢ 拧紧程序发生更改。
K值
有润滑 0.10
无润滑 0.12
0.13～0.15
0.18～0.21
0.20 0.18 —
0.24 0.22 0.26～0.30
* 拧紧系数K是分析常见拧紧问题的源头和基础。
二、螺纹连接的工艺设计方法
2.1 扭矩控制法
通过找到拧紧力矩 T 与螺栓预紧力 F0 之间对应关系而发展起来的一种
最广泛的拧紧方法。
四、常用拧紧工具
4.1 电动拧紧机
4.1.2 保养要求
保养周期要求： 按照产品说明书要求定期保养，通常拧紧机保养周期要求如下： ➢ ATLAS电动拧紧机保养周期为1年或者35万次； ➢ CP电动拧紧机保养周期为20万次； ➢ BOSCH电动拧紧机为免保养； 保养项目： ➢ 更换工具润滑油脂； ➢ 清洗传动齿轮； ➢ 检查传动齿轮磨损情况；如磨损已影响拧紧机精度，则更换传动齿轮； ➢ 电动拧紧机保养后应重新进行工具标定。
四、常用拧紧工具
4.2 充电式拧紧工具
4.2.1 选型指标
量程要求：额定量程完全覆盖其紧固点力矩范围； 转速要求：大于350r/min。 精度要求：为示值±10%，电量20%-100%时拧紧精度不受影响。 重量要求：不超过2.0KG（枪式、含电池） 电机要求：为减少维修及保养成本采用无刷电机。 使用寿命要求： ➢单次充电拧紧次数不少于600次。 ➢有效使用拧紧次数不低于100万次。 ➢电池可充放电1000次以上。 ➢单次保养周期间隔不低于10万次有效拧紧。 其他功能要求： ➢20%低电量报警功能。 ➢电池单次充电时间不超过1小时。 ➢工具执行完一次拧紧操作后，恢复时间不超过0.7秒。 ➢具备速度可调整功能，转速可在额定转速范围内调整。 ➢具备声、光指示合格/不合格信号。 ➢单手可方便完成正/反转切换。 ➢拧紧全程具备照明功能，照明前端无盲区。 ➢充电式拧紧工具具备机械式防护。
1 2
3
6
4
5
校准时所安装的拧紧头必须与生产 现场一致。 输出端与动态力矩检测仪之间连接 零件不得超出1个，并且为刚性直 接连接。
设备生准阶段校准合格范围： (动态力矩检测仪测量值-工具控制器显示值)/动态力矩检测仪测量值≤±3%。 量产阶段校准合格范围： (动态力矩检测仪测量值-工具控制器显示值)/动态力矩检测仪测量值≤±5%。 电动拧紧机校准合格要求： 连续七点数据应均处于合格范围内，且数据不连续上升或连续下降。
四、常用拧紧工具
4.2 充电式拧紧工具 4.2.2 校准要求
检定校准周期要求： ➢ 正常使用工具要求为每5000次拧紧校准一次或每半个月校准1次。 ➢ 三个月内使用不满5000次扳手的校准周期为3个月。 ➢ 备用从未使用过的扳手校准周期为半年。 校准仪器的要求： ➢ 校准仪器直接测量工具输出动态扭矩。 ➢ 校准仪器测量精度不超过±1%。 校准方法及合格要求： ➢ 校准时所安装的拧紧头必须与生产现场一致。 ➢ 校准合格范围为工具设定目标值的±7%以内。 ➢ 连续采集有效校准数据3个并且都合格，则判断工具合格。 ➢ 在校准记录表中连续七次但数据呈连续上升或连续下降，工具需返厂维修。
紧固件400种、3000个、40kg 成本占整车1.5%-2%
本部分内容用于生产准备过程和正式生产过程中的出现的工艺判断和分析
一、螺纹连接产品设计的工艺验证
螺纹连接的目的： 使被联接零件保持稳定的连接在一起，并且能克服运动过程中产生的
拉伸和冲击等外力。
总扭矩
端面摩擦力
螺纹联接按照其装配方式，在理论 设计阶段需给定螺纹联接预紧力的 下限和上限两个重要指标。
安全系数较之扭矩控制法提高 40%
屈服点控制法 （航空航天应用多）
拧紧精度非常高
缺点
螺栓预紧力离散度大 高精度联接需试验 — —
—
不适用材料延展性不好的螺栓 不适用于短螺栓 重复使用次数小于4次 螺栓不能重复使用 需要配备带扭矩、转角和扭矩斜率等综合 控制和监控功能的扳手
联接螺栓性能要求较高，零件 成本高
优点 1、预紧力控制准确。 2、螺栓利用率高。 3、拧紧结果受摩擦系数影响小。 4、能检查出有问题螺栓。
缺点 1、拧紧工艺复杂； 2、拧紧机成本高； 3、螺栓不能多次重复使用 （一般在4次以下）。
二、螺纹连接的工艺设计方法
2.3 屈服点控制法（航空航天应用多）
利用材料的屈服现象而发展起来的一种高精度拧紧方法。
四、常用拧紧工具
4.1 电动拧紧机
4.1.3 校准要求
校准周期要求： ➢ 正常使用的拧紧机每50000次有效拧紧或者使用时间达到3个月。 ➢ 备用的从未使用过的拧紧机，校准周期为1年。 ➢ 生产现场出现异常或新投入电动拧紧机，应标定合格后方可投入使用。 校准仪器的要求： ➢ 校准仪器直接测量电动拧紧机的输出动态扭矩值及拧紧曲线； ➢ 校准仪器的测量精度应不超过±1%；
联接的预紧力和摩擦 力忽略不计。按剪切 强度校核强度。
垫片类型
金属垫片或无垫片 皮革垫片 铜皮石棉垫片 橡胶垫片
c2 相对刚度系数
0.2~0.3
0.7
0.8
0.9
预紧力上限工艺核算方法： c1 c2
一般取被联接件破坏的强度极限和联接螺栓、螺母材料屈服极限的80%二者之间的小值，大多数情况取联接
件
屈服极限的75%～80%作为上限。
3.2.2 设备条件要求： ➢使用数显扭矩扳手进行检测； ➢数显扭矩扳手精度要求达到±1%； ➢数显扭矩扳手设备过程能力指数（CmK）高于1.33。
三、螺纹连接质量判断
3.3 静态力矩检查合格规定
3.3.1 静态力矩 是对已处于拧紧状态螺纹紧固件继续拧紧且螺纹旋合面之间刚刚发生转 动时的摩擦扭矩。它是一个主观测量值，随时存在变化。 3.3.2 静态力矩的检测 1）检测扭矩依据是产品图纸设计的紧固扭矩（T0， T1）给出。 2）联接件、螺纹副、操作人员、工T具1 和方法等应处于稳定状态。 3）基于SPC理论统计和分析出静态力矩的合格标准。 4）采用数显力矩扳手对静态力矩进行检测。
预紧力
工艺装配过程就是将预紧力控制在 上限和下限之间。保证使用过程不 发生松脱和断裂等质量问题。
螺纹摩擦力
预紧力下限 满足联接件端面联接强度，保证被联接件在工作过程中可靠贴合，一般通过受力
分析得到理论需要的端面压力，由螺纹联接结构功能决定。 预紧力上限
保证被联接件和螺栓在工作过程中不发生脱扣、剪断和疲劳断裂等损坏，由螺栓 (螺母)和被联接件强度决定。
[ ]
栓杆与被联接件孔壁的抗挤压强度
F dh[ p ]
一、螺纹连接产品设计的工艺验证
1.3 常用螺纹连接拧紧力矩工艺核算方法
T
T1
T2
F0
tan(
v
)
d2 2
F0
1* 3
DW 3 DW 2
d
3 0
d02
KF0d(Ngmm)
摩擦表面状态
精加工表面 一般加工表面
表面氧化 镀锌
干燥粗加工表面
一、螺纹连接产品设计的工艺验证
1.1 常用螺纹连接预紧力上、下限工艺核算方法
预紧力下限工艺核算方法：
1、松螺栓联接
2பைடு நூலகம்紧螺栓联接
2.1 只受预紧力
2.2受预紧力和工作载荷
2.3受剪螺栓联接
一般吊挂过程使用，其
螺栓的受力为轴向拉力 F0
F0
KF m
F0
F 'F
c1
c1 c2
F ' F"F c2
c1 c2
优点 1、工艺及工具简单，控制成本低； 2、螺栓可以反复利用。
缺点 1、预紧力波动大，拧紧结果不稳定； 2、螺栓利用率低。
二、螺纹连接的工艺设计方法
2.2 扭矩+转角控制法（T/A法）
在扭矩控制法基础上发展起来的一种高精度拧紧方法。通过确定螺栓转角 与螺栓预紧力之间的关系而获得螺栓预紧力的一种高精度拧紧方法。
操作者目视设备显示屏通过即可判断拧 紧扭矩合格 定期进行设备标定保证设备性能稳定
三、螺纹连接质量判断
3.2 扭矩检查的通用要求
3.2.1 螺纹检测时间要求： ➢普通螺栓硬连接和中性连接紧固于30min（含）内进行检测； ➢螺纹软连接紧固于15min（含）内进行检测； ➢表面含厌氧胶或胶囊胶的紧固件3min（含）内进行检测； ➢螺纹端面有防松齿的螺栓和螺帽在3min（含）内进行检测。
优点 1、预紧力控制准确。 2、螺栓利用率高。 3、能检查出有问题螺栓。 缺点 1、拧紧工艺复杂； 2、拧紧机成本高； 3、螺栓不能重复使用， 只能使用1次。
二、螺纹连接的工艺设计方法
2.4 三种拧紧方法优缺点综合比较
拧紧控制方法
优点
扭矩控制法 扭矩+转角控制法
拧紧工具选择广泛 扭矩参数容易测量 螺栓可重复使用 便于产品和工艺设计的选择 可以满足二级精度以下的螺栓联 接质量，用于绝大多数螺栓联接 预紧力精度高，离散度小
3.5.3 动态力矩的检测合格要求（针对伺服拧紧工具）
四、常用拧紧工具
4.1 电动拧紧机 4.1.1 选型指标
量程要求：所选电动拧紧机工作范围处于量程的20%-80%； 转速要求： ➢最大扭矩大于200Nm的工具，其额定转速应大于270r/min； ➢最大扭矩小于200Nm的工具，其额定转速应大于350r/min； ➢所选电动拧紧机的负载转速应在额定转速内任意可设定； 精度要求：扭矩及角度精度应不超过示值的±3%（正常保养）。 工具能力指标要求：Cpk≥1.33，Cmk≥1.67； 工具保护等级要求：不低于IP54，满足GB4208-1990 IP防护等级标准； 工具噪音要求：≤65dB，满足GB/T12348-2008； 工具使用寿命要求：有效拧紧次数需达到500万次以上（含保养）。 工具保养周期要求：所选工具单次保养周期应不低于20万次有效拧紧。 其他：拧紧力矩在60Nm以上的拧紧点建议采用电动拧紧机紧固。 其他特殊要求各公司自行制定。
三、螺纹连接质量判断
3.5 动态力矩检查合格规定
3.5.1 动态力矩
当紧固件在被固定的过程中测量得到的最大峰值。它是一个客观设计值，保持不变。
3.5.2 动态力矩的检测
1）检测扭矩依据是工艺设定扭矩目标值给出。 2）拧紧设备应处于稳定状态。 3）基于拧紧工具能力和产品公差范围得出动态力矩的合格标准。 4）采用动态力矩检测仪对动态力矩进行检测。
四、常用拧紧工具
4.3 定值力矩扳手
定义：可以预先设置一个特定扭矩值的无数据显示的螺栓拧紧工具， 当拧紧工具施加的扭矩到达预先设置好的扭矩时，拧紧工具将发出 简单的（可以听见的、可以看见的、可以感觉到的）信号。
4.3.1 操作要求
垂直操作要求：
水平操作要求
扳手手柄与校准仪连接轴线垂直方向角度 偏差≤±3° 扳手校准过程旋转角度≤10°