基本拧紧技术
机器人螺栓拧紧技术在发动机装配的应用
纹线 有 关 的 主要 参数 的意 义及 设 置 方 法 ，设 置 完 成
… Ｉ 于世 忠． 基于 Ｕ Ｇ零件建模 与数控仿 真加工应 用［ Ｊ 】 ． 机 械工
图 ３ 螺纹加工轨迹及仿真加工结果
程师 ， ２ ０ １ ３ ， ４ ５ （ １ １ ） ： ９ ４ — ９ ５ ．
Байду номын сангаас
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｕ Ｇ； ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｍｉ ｎ ； ｔ ｈ ｒ ｅ ａ ｄ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ
（ 上接第 ７ ｌ 页）
３ 结束 语
自动化 、柔性化是发动机装配线一个重要发展 方向 ，装配线的柔性生产能力成为评价装配性能 的 重要 指标 。机 器人 拧 紧技 术 的柔性 和 稳定性 ， 使 其 在 发 动机装 配 领域 运用 越来 越 多 。当然 ， 机 器人 拧 紧也 存 在一 些 问 题 ， 如对 装 配 定 位要 求 高 ， 否 则 容易 出现 套 筒 对不 准 螺 栓 的问 题 ，机 器 人携 带 拧 紧轴 数 量 较 少， 拧紧效率较低等 ， 在机器人拧紧技术快速发展过
【 ２ 】 吴正洪 ， 朱建能 ， 卢耀晖 ， 等． 基于 Ｕ Ｇ Ｎ Ｘ的数控 车削编程
３ 结束语
螺 纹零 件 的建 模是 自动 编程 的基 础 ， 在 Ｕ Ｇ ８ ． ５数
及加工［ Ｊ １ ． 机械制造 ， ２ ０ １ ３ ， ５ １ （ ０ ８ ） ： ５ ４ — ５ ６ ．
［ ３ ］ 嘉
Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｐｒ ０ ｇ ｒ ａ ｍｍｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ＮＣ Ｌ ａ ｔ ｈ ｅ Ｔｈ ｒ ｅ ａ ｄ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＵＧ ＮＸ
螺纹拧紧技术
【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 /
实际目标扭矩通常是屈服扭矩的50% to 85% 用在拴紧弹性区域 90%的加载扭矩用于克服摩擦力 Also known as: 扭矩，垂直扭矩
预紧力正确度± 25%
【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 /
内部分析
平均加载 (80%屈服)
如我们恰巧看到螺纹与支承面连接表面，我们注意此处压痕 非常高，因为螺栓伸长远端出现屈服以及这些区域出现崩溃 而使夹紧力减少。
二、螺栓拧紧的方法
【超过15年刀具应用经验，不仅仅是专业】 /
拧紧，实际上就是要使两被连接体间具备足够的压紧力，反映到被拧紧的螺 栓上就是它的轴向预紧力（即轴向拉应力）。而不论是两被连接体间的压紧 力还是螺栓上的轴向预紧力，在工作现场均很难检测，也就很难予以直接控 制，因而，人们采取了下述几种方法予以间接控制。 1.扭矩控制法（T）： 扭矩控制法是最开始同时也是最简单的控制方法，它是当拧紧扭矩达到某一 设定的控制值Tc时，立即停止拧紧的控制方法。它是基于当螺纹连接时，螺 栓轴向预紧力F与拧紧时所施加的拧紧扭矩T成正比的关系。它们之间的关系 可用： T ＝ K F （2） 来表示。其中K为扭矩系数，其值大小主要由接触面之间、螺纹牙之间的摩擦 阻力Fμ来决定。在实际应用中，K值的大小常用下列公式计算： K=0.161p+0.585μd2+0.25μ(De+Di) （3） 其中: p为螺纹的螺距；μ为综合摩擦系数 ；d2为螺纹的中径； De为支承面的有效外径；Di为支承面的内径 螺栓和工件设计完成后，p、d2、De、Di均为确定值，而μ值随加工情况的不 同而不同。所以，在拧紧时主要影响K值波动的因素是综合摩擦系数μ。 有试验证明，一般情况下，K值大约在0.2－0.4之间，然而，有的甚至可能在 0.1－0.5之间。故摩擦阻力的变化对所获得的螺栓轴向预紧力影响较大，相 同的扭矩拧紧两个不同摩擦阻力的连接时，所获得的螺栓轴向预紧力相差很 大（摩擦系数μ对螺栓轴向预紧力的影响参见图4 ）。
拧紧技术
Information of Tightening technique
Volvo Construction Equipment
衰减
Nm
装配停止
衰减
时间
60-70%的衰减发生在30毫秒以内
Information of Tightening technique
Volvo Construction Equipment
装配 (动态) 100.2 100.5 100.7 100.3 100.4 100.8 100.5 100.2 100.2 100.4 100.42 0.21 0.63
手测 (静态) 88 84 92 86 90 88 86 85 84 84 86.7 2.8 8.3
平均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
1. Snug level or prevailing torque: Torque control; Angle monitoring. SPC check of angle at prevailing torque
Tightening
2. Final step: Torque control and maintain toeque; Torque rate monitoring
Volvo Construction Equipment
扭距与夹紧力
夹紧力 (kN)
M10 12.9 m=0
m=0.10 m=0.18
60
F1
F2
50 40 30 20 10
se=ss
扭距 (T)
10 20 30 40 50 60 70 80 (Nm)
Information of Tightening technique
Bosch拧紧技术基础,螺栓紧固,扭矩转角法
Underhead friction approx. 40% . . . 50%螺栓头 摩擦
Clamp load 夹紧力
Electric Drives and Controls
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.
Rexroth tightening and Press-fit Systems
- Tightening basics -
BOSCH拧紧技术基础
Your speaker: Michael Rust
Demands of a bolted joint螺栓连接的要求
Demands of a bolted joint螺栓连接的要求
FM max
Electric Drives and Controls © Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, bei uns.
Influence of friction 摩擦的影响(扭矩法举例)
Tightening Torque 扭矩 100%
Approx. 10%
Underhead and thread
01.拧紧技术-螺拴的受力分析,扭矩工艺的确定
螺拴和零件的变形
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基本螺拴连接分析图
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外力的影响
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考虑到不同的拧紧方 式导致扭矩的分散， VDI引入拧紧因数 (tightening factor )。 VDI的一个表格给出 了拧紧系数的参考值
FMmax Maximum Preload αA = = FMmin Minimum Preload
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对扭矩控制方式，VDI 提 供了方程式计算和查表两 种方式来选取目标扭矩。 使用最低可能的摩擦系数 以防止过拧的发生。过拧 即螺拴被拧断或屈服。
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螺拴上的负荷=？
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为了便于分析，假设螺拴材料的硬度 非常低，像弹簧一样
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现在是螺拴拧紧后的状态
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影响紧固件扭力衰减的因素及应对方法
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4、扭力衰减
4.4扭力衰减的影响因素
影响因素举例说明：
3、过快的装配速度、不合理的装配动作
③拧紧的次序
螺纹联接时紧固力和紧固顺序相当重要，如紧固力与紧固顺序配合不当，表面看起来螺纹其实都以紧固完
成，实质上螺纹在经过震动、冲击和交变运动后，很快就会松动。所以在成组螺钉、螺母紧固时，一定按
静态扭矩的测 量
返松法
标记法
拧紧法
瞬时松 动法
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夹紧力 的测量
超声波
垫片传感 器
分析设计、工艺参数， 找到并控制影响夹紧 力衰减的因素
确定特定状态下夹 紧力衰减后的值
建立动态扭矩、静态 扭矩及夹紧力关系， 可作为相同连接状态 的检验标准
衰减后夹紧力不满 足要求
衰减后夹紧力满足 要求
降低衰减直至满足 要求
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4、扭力衰减
4.3静态扭力的测量方法
• 方法1 咔哒扳手法（只能作为产品复检手段）
咔哒扳手:只能检测扭矩过低（通常设为扭矩下限的0%） 无法准确检测静态扭矩
因其操作简单，目前生产过程中运用比较多的方法
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4、扭力衰减
4.3静态扭力的测量方法
一种检测监控手段，用数显 扳手+测量方法控制
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4、扭力衰减
4.1扭矩衰减的定义
扭矩衰减:拧紧工作完毕后发生在紧固件上的扭矩降低现象即为扭矩衰 减,衰减后的扭矩低于目标值但较为稳定,一般在拧紧操作完成后的30ms 内会完成60%以上的扭矩衰减。
验证过程 一般静置 5分钟左右
1_1基本拧紧技术讲解
螺纹副摩擦力Friction in the threads
40 %
40 %
塑料垫圈plastic washer 40%
40%
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改变摩擦力 – 加润滑friction change-lubrication
螺纹里的润滑lubrication
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扭矩和夹紧力的关系torque and clamp force
(弹性区域的终点 The ‘end point’ of elastic range)
失效Failure 角度Angular displacement
螺栓扭紧过程定义Tightening cycle
基本定义definition：
扭矩Torque
屈服点yield point
寻帽Fastener finding (Search socket) 快速旋进Run down 最终扭紧Final 线性区Elastic area. 半线性区Semi-elastic area.
But why?
• 设计简单Simplicity of design
• 零部件标准化Standardized
• 装配简单，拆卸方便（可逆）Easy assembly and disassembly
• 效率高High productivity
• 成本低COST efficient • 可控（螺栓张力可控）well controlled
100%
夹紧力取决于扭矩和其他因素-摩擦力
Clamping force is dependent of torque and other factors – mainly friction
• Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
拧紧的基本知识
气动工具 - 打滑式, 断气式, 或 离合器工具 电动工具 – 不用于电动工具
扭矩监测
扭矩
装配基础知识
上限 下限
门槛扭矩
时间
装配基础知识
扭矩监测/角度监测
扭矩
角度计量门槛值 扭矩门槛值
转角 0º
转角上限
转角下限Angle Low Limit
扭矩上限 扭矩下限
装配基础知识
装配基础知识
扭矩 作用在物体上的切向力 力和力臂的乘积
装配基础知识
扭矩 = 作用力 X 力臂 螺栓
作用力
力臂
单位: Newton-Meters, Ft. - lbs, Inch-lbs, Kg-meters, Kg-cm
装配基础知识
转角 从一个制定的扭矩值开始紧固件旋转的角度值 典型应用-安装油滤
装配基础知识
扭矩
扭矩上限 扭矩下限
角度计量门槛值
转角上限 转角下限
转角
0º
装配基础知识
影响扭矩和转角的因素
摩擦力 连接类型
摩擦损失
装配基础知识
螺纹副 - 40% 螺栓头和螺帽与接触面之间摩擦力 - 50%
螺栓拉伸 - 10%
装配基础知识
润滑螺纹的影响 减少了螺纹副的摩擦力 减少了其他接触面的摩擦力 结论: 使用扭矩作为夹紧力的标识方法,螺栓拉伸会
的扭矩值,控制箱发出信号,工具停止转动.角度解码器传 输角度信息给控制箱. 控制箱把角度信息和设的角度上下 限比较,显示拧紧的状态.
* 这种拧紧策略目前被广泛采用 * 这种拧紧策略适用于气动和电动工具
转角上限 转角下限
装配基础知识
扭矩控制/角度监测
扭矩上限
螺纹拧紧技术要点
螺纹拧紧培训资料一.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）二.螺纹拧紧原理及控制1.螺纹拧紧原理2.拧紧力矩控制方法三.拧紧力矩的管理基础1.螺纹紧固的四种错误2.螺纹松弛的分类及防松措施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一.螺纹副基本知识1. 汽车常用螺纹副类型螺纹联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。
汽车常用螺纹紧固件主要包括：螺栓、螺柱、螺钉、螺母、弹簧垫圈、平垫圈、锯齿垫圈、螺塞、扩口式管接件、卡套式管接头体、锥形管接头体等。
汽车常用螺纹副如表一：Q150B（粗牙）Q151B（细牙）Q173B（细牙）Q128(等长)Q254Q271Q296Q340B（粗牙）Q341B（细牙）六角槽形螺母Q381B（细牙）————六角穿孔螺栓Q818锥螺纹直通接头体Q805球面螺母Q302内螺母Q304内螺母（左/右旋）直通、弯头、三通等（分卡套式--标准件、球面式接头和平面接头式）六角穿孔螺栓直通接头（平面式）其他碟形螺母、U形螺栓及螺母等锥螺纹管螺纹车轮螺母直通接头（球面式）锥螺纹直通接头体、锥螺纹直角接头体、锥螺纹三通接头体等球面螺母（左/右旋）、锥面螺母（左右旋）、法兰球面螺母（左/右旋）等长/非等长双头螺柱、焊接螺柱等内螺纹普通螺纹六角头头部带孔螺栓、六角头螺杆带孔螺栓等十字槽沉头螺钉、十字槽盘头螺钉、十字槽盘头螺钉带垫圈组合件等、十字槽沉头自攻螺钉、十字槽盘头自攻螺钉、十字槽大半圆头自攻螺钉等、六角槽形螺母、六角槽形薄螺母等六角螺栓六角螺杆带孔螺栓六角螺母、六角薄螺母、六角厚螺母、六角法兰面螺母、焊接螺母等代表件代号螺纹副外螺纹六角螺母常用品种简图十字槽沉头木螺钉、十字槽半沉头木螺钉、十字槽圆头木螺钉等、自攻螺钉（十字槽盘头自攻螺钉）木螺钉（十字槽沉头木螺钉）紧固件名称双头螺柱螺钉（十字槽沉头螺钉）六角螺栓、六角法兰面螺栓、六角法兰承面带锁齿螺栓、六角头螺栓带垫圈组合件等2. 螺纹强度（等级及标记）螺纹的性能等级一般有：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。
基本拧紧技术(共42张PPT)
小结
▪ 各种力的关系 ▪ 软硬连接 ▪ 动静态扭矩
We are committed to your superior productivity through interaction and innovation.
通过互动与创新，我们承诺您实现卓越生产力。
42
硬连接上－－由于较高的静态摩擦力，静态扭矩可比动态扭矩要高。右下图中倒V的拐点即 是扭力扳手测得的硬连接上的静态扭矩
硬连接上的扭矩实测值
动力工具 输出扭矩
92 94
91 92
94 92 92
X=92,43
=1,13
扭力扳手 静态扭矩
103
106 103 100 100 103
100
X=102,14
软连接上实 测值均值 标准偏ຫໍສະໝຸດ (Sigma)3 Sigma
装配
(动态)
100.2
100.5 100.7 100.3 100.4
100.8 100.5 100.2 100.2
100.4
100.42 0.21
0.63
手测 (静态)
88
84 92 86 90
88 86 85 84
84
86.7 2.8
8.4
=2,27
T (Nm)
(A)工具输出 (动态扭矩) 120
110 100
80 60 40
20
(B) 扭力扳手 (静态扭矩)
原因:静态摩擦力
时间
装配
硬连接上另
一实测值 标准偏差 (Sigma)
扭矩的过扭程度受连接件硬度以及工具转速影响。 螺纹副中摩擦力
(动态) 102.6 102.6 101.4
40%
拧紧技术
拧紧技术及拧紧机螺栓拧紧技术及拧紧机螺栓拧紧在机械制造业中的应用非常广泛，机械制造中零部件的连接与装配，机械整体的装配等等，可以说几乎是都离不开螺栓拧紧。
第一节螺栓拧紧的基本概念及拧紧的方法任何机体均是由多种零件连接（即组装）起来的，而零件的连接有多种，采用螺栓连接就是其中最常用的一种，而欲采用螺栓连接就必须应用拧紧，因而这“拧紧”也就成了装配工作中应用得极为广泛的概念。
零件采用螺栓连接的目的就是要使两被连接体紧密贴合，并为承受一定的动载荷，还需要两被连接体间具备足够的压紧力，以确保被连接零件的可靠连接和正常工作。
这样就要求作为连接用的螺栓，在拧紧后要具有足够的轴向预紧力（即轴向拉应力）。
然而这些力的施加，也都是依靠“拧紧”来实现的。
因而，我们很有必要了解一些有关拧紧的基本概念。
一．螺栓拧紧的基本概念1．拧紧过程中各量的变化在螺栓拧紧时，总体的受力情况是，螺栓受拉，连接件受压；但在拧紧的整个过程中，受力的大小是不同的（见图1），大体上分为下述几个阶段：⑴在开始拧紧时，由于螺栓未靠座，故压紧力F为零；但由于存在摩擦力，故扭矩T保持在一个较小的数值。
⑵当靠座后(Z点)，真正的拧紧才开始，压紧力F和拧矩T随转角A 的增加而迅速上升。
TF屈服断裂A图 1ZTF23⑶达到屈服点，螺栓开始朔性变形，转角增加较大而压紧力和扭矩却增加较小，甚至不变。
⑷再继续拧紧，力矩T 和压紧力F 下降，直至螺栓产生断裂。
2．力矩率力矩率R 所表示的是力矩增量△T 对转角△A 的比值（见图2），即：R ＝△T /△A （1）硬性连接的R 值高，软性连接的R 值低。
R 值与螺栓的长度、连接中各件之间的摩擦以及连接件垫圈的弹性有关。
摩擦系数的变化，是影响力矩率的主要因素。
此外，再加上垫圈、密封垫片等引起的弹性变化，装配线上同样螺纹连接之间的力矩率变化可能超过百分之百，这样，力矩/转角的曲线就可能落在图3斜线中的任何位置。
3．摩擦与力矩对压紧力的影响 从图4中可见，同一力矩T 值， 而由于摩擦系数μ值的不同，压紧力 F 可能相差很大。
拧紧技术及拧紧机
螺栓拧紧技术及拧紧机螺栓拧紧在机械制造业中的应用非常广泛，机械制造中零部件的连接与装配，机械整体的装配等等，可以说几乎是都离不开螺栓拧紧。
第一节螺栓拧紧的基本概念及拧紧的方法任何机体均是由多种零件连接（即组装）起来的，而零件的连接有多种，采用螺栓连接就是其中最常用的一种，而欲采用螺栓连接就必须应用拧紧，因而这“拧紧”也就成了装配工作中应用得极为广泛的概念。
零件采用螺栓连接的目的就是要使两被连接体紧密贴合，并为承受一定的动载荷，还需要两被连接体间具备足够的压紧力，以确保被连接零件的可靠连接和正常工作。
这样就要求作为连接用的螺栓，在拧紧后要具有足够的轴向预紧力（即轴向拉应力）。
然而这些力的施加，也都是依靠“拧紧”来实现的。
因而，我们很有必要了解一些有关拧紧的基本概念。
一．螺栓拧紧的基本概念1．拧紧过程中各量的变化在螺栓拧紧时，总体的受力情况是，螺栓受拉，连接件受压；但在拧紧的整个过程中，受力的大小是不同的（见图1），大体上分为下述几个阶段：⑴在开始拧紧时，由于螺栓未靠座，故压紧力F为零；但由于存在摩擦力，故扭矩T保持在一个较小的数值。
⑵当靠座后(Z点)，真正的拧紧才开始，压紧力F和拧矩T随转角A 的增加而迅速上升。
图 1⑶达到屈服点，螺栓开始朔性变形，转角增加较大而压紧力和扭矩却增加较小，甚至不变。
⑷再继续拧紧，力矩T 和压紧力F 下降，直至螺栓产生断裂。
2．力矩率力矩率R 所表示的是力矩增量△T 对转角△A 的比值（见图2），即：R ＝△T /△A （1）硬性连接的R 值高，软性连接的R 值低。
R 值与螺栓的长度、连接中各件之间的摩擦以及连接件垫圈的弹性有关。
摩擦系数的变化，是影响力矩率的主要因素。
此外，再加上垫圈、密封垫片等引起的弹性变化，装配线上同样螺纹连接之间的力矩率变化可能超过百分之百，这样，力矩/转角的曲线就可能落在图3斜线中的任何位置。
3．摩擦与力矩对压紧力的影响 从图4中可见，同一力矩T 值， 而由于摩擦系数μ值的不同，压紧力 F 可能相差很大。
扭矩与拧紧技术原理
3．摩擦与力矩对压紧力的影响 从图 4 中可见，同一力矩 T 值，而由于摩擦 系数μ值的不同，压紧力 F 可能相差很大。 所以，摩擦系数μ对压紧力 F 的影响是非常 大的。 这里的摩擦系数主要是指螺纹接触面、 螺栓与被连接件支撑面间的摩擦系数。
装配工作按精度等级分为三类
安全等级
质量等级
客户定义等级
施加的扭矩不要超过使用极限
螺栓连接件的特性 · 施加的扭矩过大会使螺 栓过度伸长 · 安全余量取决于: – 拧紧精度 – 材料等级
扭矩夹紧力
旋转转角
螺栓连接件的特性
抗拉强度/屈服特性
· 抗拉应力 100*8=800 N/mm · 屈服应力 800*0.8=640 N/mm
2 2
螺栓标识系统
生产商 第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm ) 100×8 = 800 N/mm
但是, · 90% 的扭矩被摩擦力消耗 · 只有 10%的扭矩转化为夹紧力
夹紧力与摩擦力的关系
通常的情况
在螺栓头支承面下加润滑油
螺纹副中有缺陷，如杂质、磕碰等
一定要确保施加的扭矩达到最小需要扭矩
· 夹紧力一定要高于外部载荷 · 安全余量载荷的影响因素: – 振动 – 摩擦力的变化 – 连接件尺寸变化 – 拧紧精度
� 摩擦力未减小 � 允许每次拧紧的观察扭矩转角 � 螺栓能再使用 � 关键词： 屈服扭矩
预紧力正确度±8%
4. 落座点—转角控制法（SPA） 落座点—转角控制法是最近新出现的一种控制方法，它是在 TA 法基础上发 展起来的（在日本已经开始应用） 。TA 法是以某一预扭矩 TS 为转角的起点， 而 SPA 法计算转角的起点，采用扭矩曲线的线性段与转角 A 坐标的交点 S（见 图 8） 。图中；F1 是 TA 法最大螺栓轴 向预紧力误差，F2 是 SPA 法最大螺栓 轴 向预紧力误差。从图 8 可见，采用 TA 法 时 ， 由 于 预 扭 矩 TS 的 误 差 （ Δ TS=TS2-TS1，对应产生了螺栓轴向预 紧力误差ΔFS）,在转过相同的转角 A1 后，相对于两个弹性系数高低不同 的拧紧工况，其螺栓轴向预紧力误差 为 F1；即使是弹性系数相等的，但由 于ΔTS 的存在， 也有一定的误差 （见 图 8 中的ΔF1、ΔF2） 。如若采用 SPA 法，由于是均从落座点 S 开始转过 A2 转角后，相对于两个弹性系数高低不同的拧紧工况，其螺栓轴向预紧力误差
(完整版)汽车螺栓拧紧方式及拧紧质量评价
汽车螺栓拧紧方式及拧紧质量评价拧紧技术目前在我国并没有被引起足够的重视,对于拧紧技术的研究基本上还处于起步阶段，但是随着大家对拧紧技术认识的不断深入，该技术在国内必将有长足的发展。
在汽车制造业中，将各种汽车零部件装配成整车的过程，需要很多种不同类型的联接，比如焊接、螺栓联接和粘胶联接等。
其中螺栓联接是最重要的联接方法之一.由于螺栓联接可以获得很高的联接强度，又便于装拆,具有互换性,通过标准化实现了大批量生产，成本低而且价格便宜，经常被应用到发动机、变速箱和底盘等重要位置的装配中。
所以，螺栓的拧紧质量直接影响到产品的安全性和可靠性。
图1 转角拧紧法的拧紧曲线螺栓联接质量控制原理螺栓联接的实质是通过将螺栓的轴向预紧力控制到适当范围，从而将两个工件可靠地联接在一起.为了确保螺纹联接的刚性、密封性、防松能力和受拉螺栓的疲劳强度,联接螺栓对预紧力的精度要求是相当高的.所以，轴向预紧力是评价螺栓联接可靠性的重要指标.轴向预紧力的最低限是由联接结构的用途决定的,该值必须保证被联接工件在工作过程中始终可靠贴合。
轴向预紧力的最高值必须保证螺栓及被联接工件在预紧和工作过程中不会发生脱扣、剪断和疲劳断裂等损坏.怎样控制和监控预紧力的数值，使之能够达到产品要求显然是一个值得研究的课题。
螺栓拧紧方法螺栓拧紧方法主要有两类,分别是弹性拧紧和塑性拧紧。
弹性拧紧一般指扭矩拧紧法，塑性拧紧主要包括转角拧紧法、屈服点拧紧法等.1.扭矩拧紧法扭矩拧紧法的原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。
通过将拧紧工具设置到某个扭矩值来控制被联接件的预紧力。
在工艺过程、零件质量等因素稳定的前提下,该拧紧方式操作简单、直观,目前被广泛采用。
根据经验，在拧紧螺栓时，有50％的扭矩消耗在螺栓端面的摩擦上，有40%消耗在螺纹的摩擦上，仅有10%的扭矩用来产生预紧力。
由于外界不稳定条件对扭矩拧紧法的影响很多，所以通过控制拧紧扭矩间接地实施预紧力控制的扭矩法将导致对轴向预紧力控制精度低.而且有极少数的螺栓联接，扭矩已达到规定值，而螺栓头还未完全与被联接件贴合或间隙有时很小，目视不容易发现。
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标准拧紧曲线
夹紧力
预拧紧
弹性变形 塑性变形 屈服点
贴合点
角度
预拧紧阶段，螺栓头部以及螺纹部分的摩擦力很小，扭矩也非常小，螺栓未被拉 伸
从贴合点开始，随着拧紧角度增加，螺栓被拉伸，相应的夹紧力也同样增加。这 一阶段螺栓的拉伸变形是可逆的，即弹性变形
从屈服点开始，螺栓的拉伸变形超过了螺栓的强度，角度增加，夹紧力不再增加， 螺栓发生不可逆变形，即塑性变形
CP 和 CPK 计算
In capability calculations-we compare the natural variation to the tolerance demands in the application. Capability calculations
Sigma=0.165 (For Cp, 6Xsigma should smaller than 16.2-13.8=2.4X75%=1.8Nm.)
Accuracy calculations: % 3 sigma=3 X sigma/mean value X 100 = +/- % % 6 sigma=6 X sigma/mean value X 100 = %/2=+/- %
(100 =100% of the tolerance interval)
value. Accuracy comes from the specified times of tightening of the specific tool. 2 In capability calculations-we compare the natural variation to the tolerance demands in the application. Cp and Cpk is the process capability indexes of a tool. When calculating Cpk also the target value is considered. When calculating Cpk also the target value is considered.
硬连接
软连接
Torque
贴合点 30o
720o
Angle
扭矩的测定
静态扭矩和动态扭矩
－静态扭矩是指连接件在静态状态下测得的扭矩值 －动态扭矩是连接件在拧紧过程中测得的实时扭矩
静态扭矩验证和动态扭矩验证
－静态扭矩的测量一般使用扭力扳手实现，即在完成连接件的拧 紧后，使用扭力扳手对连接件的扭矩进行验证。 －动态扭矩的测量是通过在线式的扭矩传感器对拧紧全过程进行 实时的检屈服点
连接件特性
根据ISO5393的规定，从贴合点到最终扭矩，螺栓旋转角度<30o
的称为硬连接；从贴合点到最终扭矩，螺栓旋转角度>720o的称 为软连接。
硬连接通常是很短的金属螺栓直接连接
软连接通常指较长的螺栓、垫片、弹簧垫圈、软质材料如塑料、 木材等。
第二个数=抗张应力与屈服之间 的关系（ %）
两数相乘得出屈服应力
螺栓
螺栓等级从3.6、4.6、4.8、6.8、8.8、10.9、12.9。
常用螺栓
5.8
8.8
10.9
M3
0.77Nm
1.20Nm
1.70Nm
M6
6.10Nm
9.80Nm
14.0Nm
M10
29.0Nm
47.0Nm
65.0Nm
M12
51.0Nm
效率 效率 反作 硬连接 软连接 用力
电动传感器工具 5%
电流工具
7.5%
气动离合器工具 10%
脉冲工具
10-15%
冲击扳手
无
好
一般
差
低
低
CP和CPK
当平均值=中间值时 CP=CPK
CP值和CPK值
拧紧精度计算
In accuracy calculations-we compare the natural variation to the mean value.
拧紧基本技术
Jan, 2009
紧固就是将两个或多个零件连接在一 起 （方法很多，有焊接、粘接、铆接或 螺纹连接等）
螺纹紧固是机械组件中最常用的方法：
机械紧固可以将简单的零件组装成组件 同时可以把组件拆卸为零件。
螺纹紧固可以提供比较高的夹紧负载。
螺纹副连接在各行各业都有着十分广泛 的应用，尤其在汽车、内燃机、压缩机等 机械行业的装配作业中占有重要地位。鉴 于螺纹连接与产品质量休切相关，随着企 业质量意识的加强，如何对其实施有效的 监测和控制已日益受到人们的关注和重视。
通常情况下，同一个连接件的静态扭矩和动态扭矩是不同的！
扭力扳手的缺点
扭力扳手精度低，需要经常校验 只能检测扭矩是否过低（咔嗒扳手） 扭力扳手人为误差较大
扭力扳手无法如实反应连接件和拧紧是实际状况
静态扭矩和动态扭矩
Torque
硬连接
静态扭矩>动态扭矩 原因：静态摩擦力
Angle
弹性应力释放
Cm 和 Cmk 与Cp 和 Cpk 区别
Cm and Cmk / Cp and Cpk
拧紧工具的精度，CP和CPK值
Accuracy of tightenings of a tool 1 In accuracy calculations-we compare the natural variation to the mean
螺纹紧固件
螺纹连接件的受力分析
剪切力
剪切力
扭矩=力×力臂（Nm）
扭矩的单位
牛顿×米 · 公斤力× 英尺×磅 英寸×磅
N·m Kg-m Kg-cm ft·Ibs in·Ibs
扭矩的概念
力N
力臂 m
扭矩和夹紧力的关系
螺栓头底部摩擦力50％ 螺纹付摩擦力40％ 夹紧力10％
夹紧力
螺栓头底部摩擦力
81.0Nm
114.0Nm
THANK YOU!
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软连接
静态扭矩<动态扭矩 原因：弹性应力释放
如何获得合格的拧紧
NOK
High
Target OK
Low
NOK
Torque
Angle Low
High
单纯的扭矩控制无法获得高精度的拧紧 角度监控可以检测摩擦力的影响 扭矩和角度全部OK才能得到合格的拧紧
不同工具的选择
高
高
价格
功能
拧紧轴
精度 3%
Target (torque) value, mean value, mean shift, standard deviation, six sigma distribution, Cp and Cpk, accuracy, Cm and Cmk.
螺栓等级：
第一个数=1/100的最大抗张应 力（N/mm2）
3 Cpk=1, Cp=2, Accuracy%=3 (usual)
基本拧紧技术要点
Training Takeaways: 1 Torque 2 Clamp Force 3 Angle-Grip length 4 Friction 5 Fastener Physical Properties 6 Elastic / Plastic Deformation 7 Hard Joint and Soft Joint 8 Dynamic Torque and Static Torque 9 Torque and Angle OK 10 Statistics
螺纹付摩擦力
Clamping Force
摩擦力对夹紧力的影响
摩擦力太小
标准摩擦力
摩擦力太大
Torque
标准摩擦力，夹紧力=10％扭矩 摩擦力太大，夹紧力<10％扭矩
螺纹公差大、螺纹中有杂物、螺纹表面粗糙。未达到要求夹紧力，拧紧 不合格
摩擦力太小，夹紧力>10％扭矩
螺纹过润滑，螺栓被过度拉伸，夹紧力超过要求，拧紧不合格
拧紧精度计算
% 3 sigma=3 X sigma/mean value X 100 = +/- % % 6 sigma=6 X sigma/mean value X 100 = %/2=+/- % (100 =100% of the tolerance interval)
Mean Value=15.275 and Sigma=0.165 %3 sigma=3X0.165/15.275X100=+/-3.24%
Cpk tells us whether we are on target or not. Cp tells us whether a good or bad Cpk value is because of the centering of the process or because of the spread. Cm=Cp, Cmk=Cpk when they are done under very controlled circumstances, preferably in a tool crib.