螺栓基本知识

2.7、轴向预紧力的确定
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）
2.8、螺栓连接件的特性
连接零件 角螺栓和螺母 凸缘螺栓和螺母
扭矩系数 K
有润滑
0．18 0．23
无润滑
0．26 0．31
4.5.3 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。 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。
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
2.1、螺栓连接受力示意图
请：标出螺栓拧紧过程中所受力
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%
2.2、理论公式
3.2.1 扭矩直接控制法
拧紧曲线:
扭矩 Tmax Tmin
例：飞轮螺栓 拧紧要求为 130-140Nm
扭矩 = OK
时间
3.2.2 扭矩控制 — 转角监控法
在采用扭矩控制的同时,用紧固转角θ f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
3.2.2 扭矩控制 — 转角监控法
扭矩 Tmax Tmin 扭矩 = OK 角度 ：监控
20%
设定角度 θ min θ max
角度
3.2.3 扭矩转角法
原理：分步拧紧，先采用扭矩控制,再采用紧固转角θ f进行控制 的方法。大多数厂家用转角法一般在塑性区
T
TU TL Ts Fs
F
a
a A
A
3.2.3 扭矩转角法
d≤16
8.8
d＞16
9.8
10.9
12.9
公称抗拉 强度
屈服点 屈服强度 N/mm2
N/m m2
300
400
500
600
800
900
1000
1200
公称 max
HRB （max）
180
240
320
300
400
480
640
640
720
900
1080
190
240
340
300
420
480
640
660
720
4.2、拧紧工具的选择
4.2.1 拧紧工具的分类：
根据使用条件分 根据拧紧扭矩分 根据制造商分
4.2、拧紧工具的选择
4.2.1 常用定扭工具对比
定扭工具类型 优缺点
拧紧 精度
控制方式
4.2.2 拧紧工具的选择方法
有扭力要求的工具，应选用定扭工具。 在选用定扭工具时，应考虑哪些因素？
Ⅱ.得到信息后，系统略微停顿，再转10°左右。
3.2.5 螺栓长度法
第四部分 拧紧力矩管理基础
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
4.1、螺纹紧固的四种错误
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。
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（70-110 N· m）机器报警？？？
4.6、加强过程控制
首检
巡检
第五部分 螺纹常见的失效形式与预防措施
常见的失效形式
防止松动的有效措施
5.1 螺纹联接的常见失效形式:
松动 装配拉长
疲劳断裂
延迟断裂
装配断裂
装配脱扣
过载静断
940
1100
伸长率 % min
HRC （max）
25
22
—
95 ——
20
—
—
99.5
12
百度文库12
10
——
9
8
洛氏硬度 HR
32
34
37
39
44
HRB （min)
HRB （min)
52
67
71
——
79
82
89
22 23
——
28 32 39
第二部分 螺纹联接技术及紧固理论
螺栓连接受力示意图和紧固扭矩分配示意图
4.5、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
4.5.1 气压影响
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。
4.5.2 润滑影响
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。
4.5.4
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
4.5.5 拧紧方法的影响
拧紧方法对装配质量有较大的影响， 常用的方法有哪几种？
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）？？？
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（70-110 N· m）机器报警 ？？？
s tg F 1 cos s T d p d w F d p d p tg d w w w 2 cos 2 s 1 tg cos
2.2、理论公式
ＭＡＸ
T=k •D • F TU=kL•D • FU TL=kU • D • FL
T
TU
TL
k Ｋ
ＭＩＮ
FL
FU
F
3.2.1 扭矩直接控制法
紧 固 轴 力 Ff
Fmax Kmin Kmax
塑性区
弹性区
Fmin
紧固力矩T
方法介绍:这是利用扭矩值 与预紧力的线性关系进行控 制的方法，该方法在拧紧时 只对紧固扭矩（T）进行控制， 操作简便。但扭矩控制法受 扭矩系数影响较大，90%以 上用于克服螺纹和支承面摩 擦扭矩，初始预紧力的离散 度随着拧紧时摩擦损耗等因 素的控制程度而变化，因而 离散度较大．精度很低。 应用：一般用在非关键部 位。
螺栓拧紧知识培训
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引 言
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。
4.3、拧紧检具及检测方法
4.3.1 常用的检测工具有：
1）静态检测
2）动态检测
4.3.2 检测工具的选择
曾 用 检 具
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
指针式
NG
“咔嗒”式 装配用工具（非检具），数值不可读取 表盘式 数显式 传感器式 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 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 通过传感器显示出动态或静态测量值，精
Ff = T / K d
紧固力矩T
2.5、影响预紧力（夹紧力）的因素
在采用同一扭矩紧固时摩擦系数与预紧力的关系。
摩擦力 坏的螺纹
普通
润滑后的螺栓
紧固轴力
2.6、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。
抗 拉 强 度
极限抗拉强度
屈服强度 屈服点 失效
60% 50%
弹性区 塑性区
力矩取 值？
应变
第三部分 螺纹联接装配工艺及过程控制
螺纹联接拧紧的几个阶段 螺纹联接装配工艺方法
3.1、螺纹联接拧紧的几个阶段
Fb Fy Fp
Stage 1 Prevailing Torque
Stage 2 Draw Down
度较高
现 用 检 具
OK
4.3.3、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
检具必须定期标定
三种静态检测方法，如何使用？
检测方法 主要内容 力矩变化系数 备注
4.4、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）
扭矩
角度 = OK 扭矩 = OK
△θ
T0
角度 θ1 θ2
扭矩转角法与扭矩法比较
a=(F-TS/KD) /η F
F0 Fyv
T=k •D • F F
Fpv
F0 (0.30.7) Fyv
Fs
a A
T
3.2.4 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；
防松紧固件：
异形牙螺母、镶圈螺母、开槽螺母、带齿螺栓 （螺母）
第六部分 螺纹孔深度加工及攻丝注意事项
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
目
一、常见螺纹联接
录
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
第一部分 常见螺纹联接
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
1.1、 常用螺纹紧固件
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
1.2、螺纹性能等级
国产螺纹的性能等级一般有几种？
1.3、螺纹标记的含义
1.4、等级性能标准对照
机械物理性能
3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8
装配干涉
垫片及被联接件损坏（压陷、破裂）
5.1.1、松动
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？
松动原因？？
5.2、防止松动的有效措施
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
Stage 3 Elastic
Stage 4 Plastic
O 0.2%
b
k

3.2、螺纹联接装配工艺方法 3.2.1 扭矩直接控制法
3.2.2 扭矩控制 — 转角监控法 3.2.3 扭矩+角度控制法
3.2.4 屈服点控制法
3.2.5 螺栓长度法
3.2.1 扭矩直接控制法 扭矩直接控制法原理 Ｋ
3 2 d3 d u i dw为端面摩擦圆等效直径，dw= 1.3d； 2 2 3 du di
du、di分别为摩擦圆的外径及内径； d为螺纹公称直径； 为螺纹升角,粗牙螺纹 250，细牙螺纹 210 为垂直截面内的螺纹牙形半角，约为2958
2.3、拧紧力矩的组成 1）支承面摩擦力矩TW
s tg F 1 cos s T d p d w F d p d p tg d w w w 2 cos 2 s 1 tg cos
式中：s为螺纹副摩擦系数；w为端面摩擦系数； dp为螺栓有效直径,粗牙螺纹，dp 0.906d,细牙螺纹，dp 0.928d；
支承面摩擦力 矩TW 轴力
2）螺纹副摩擦力矩TS
T = Ts + Tw 注：轴向力所产生的力矩为 零。
轴力
螺纹副摩擦 力矩TS
2.4、拧紧力矩和紧固轴力的关系
紧固轴力Ff （预紧力）的计算： 弹性区域内 T = K Ff d
紧 固 轴 力 Ff 塑性区
Fmax Kmin Kmax
弹性区
Fmin