01.拧紧技术基础
螺栓拧紧技术
螺栓拧紧技术一、本文的目的螺栓连接的目的是使连接件之间产生适当的压紧力。
压紧力使连接件实现设计的连接。
但压紧力不容易直接检测到，在实际使用中，通常通过扭矩的控制与测量来实现。
螺栓连接要正确使用，首先需要设计者计算压紧力、计算强度、选择尺寸以及使用多大的力矩来拧紧。
这些只是工作的初步完成。
还需要在车间里使用适当的工具将螺栓拧紧到一定的程度，来产生所需的压紧力。
而如何选择适当的工具和拧紧方法，这就是本文的目的。
二、拧紧控制原理电机电缆切断信号合格/不合格指示灯电机控制减速齿轮传感器电缆系统传感器扭矩/角度信号输出轴三、拧紧过程的一些基本概念3.1拧紧过程当螺纹连接被拧紧时，由于螺纹的几何形变，使螺栓受拉，被连接件受压。
如下图所示（压紧力与螺栓角位移之间的关系）。
螺栓（或螺母）到达配合面后，拧紧过程真正开始。
初始阶段，由于螺牙的误差及微观表面不平，曲线不呈线性。
这段非曲线之后，压紧力的上升与转角一般呈线性状态，一直到达到材料的屈服极限为止。
然后螺栓开始塑性变形，压紧力增加很少。
如继续拧紧，螺栓被拉长变细，最终断裂。
3.2 硬性连接与软性连接螺纹连接可以为硬性连接与软性连接，或者介于二者之间。
硬性连接一般指材料刚性大、螺栓短的连接。
如发动机上飞轮与曲轴的连接。
软性连接通常在连接刚性小、连接件之间有橡胶、弹垫等。
软性连接有一定的柔性。
对硬性连接，螺母到达配合面后，只需很小的转动角度就可达到预定的力矩，并获得压紧力；而软性连接则相反，需要转动大的角度。
3.3 力矩的分配拧紧力矩需要产生压紧力，同时克服螺栓头与连接件接触面上的摩擦力以及螺纹牙间的摩擦力。
10%转化为压紧力50% 40%螺栓头与连接件螺纹牙间的摩擦力接触面上的摩擦力它们之间的关系如下：T=F(0.161p+0.583d2*U1+0.5D k* U2)T --- 力矩F --- 压紧力P --- 螺距d2 --- 螺钉或螺母的中经U1--- 螺牙间接触面的摩擦系数U2 --- 螺栓头或螺母与被连接件接触面的摩擦系数D k --- 螺栓头或螺母与被连接件接触面的直径3.4 螺栓中的应力如果可以提高螺栓中的应力，那么螺栓的数量就可以减少或尺寸可以减少。
螺栓基本拧紧技术
σδ1
δ1
δ2
变形
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Joint Diagrams
施加的扭矩并不象夹紧力那么简单
力 (F), 力臂 (L) = 扭矩(M) 螺栓旋转的越多，得到的扭矩越大
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, 10% 螺纹副中的摩 擦了, 40% 螺栓头下表面的 摩擦力, 50%
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原因:静态摩擦力
40
20 时间
X=92,43
=1,13
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硬连接
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8 101.84 0.67 2.01
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112 111.1 1.4 4.1
• 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
Torque
Angle of rotation
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螺栓标识系统
生产商 第一个数 = 1/100 的最小抗拉 强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2 第二个数 =屈服强度与最小抗拉 强度之间的关系 0.8 = 80% 两数相乘得出屈服应力 800* 0.8 = 640 N/mm2
扭矩
扭矩 = OK 角度 = 过低
扭矩 = OK 角度 = 过高
角度
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结论：
螺栓装配质量对产品的最终质量有着直接影响
拧紧技术简介
装配工艺的确定
采用直接控制预紧力的方式控制联接质量是最有效的，但目前还不太可能 在流水线上通过直接控制预紧力来装配螺栓联接，只能通过控制和预紧力相 关的其它参数(如扭矩, 螺栓头或螺母转角,螺栓伸长量)来间接控制预紧力。目 前主要有以下几种装配工艺方法: 扭矩控制法 扭矩-转角控制法 扭矩-斜率控制法（屈服点控制法） 其它的控制方法
扭矩事后易复检 预紧力离散度大 受摩擦系数偏差影响大 螺栓材料利用率低
富奥紧固件分公司
FAWER
典型装配工艺介绍-扭矩法
VW 01126-1规定了弹性区装配标准扭矩值及预紧力最大值和最小值 。内六角螺钉类产品（小支承面）和法兰面螺栓类产品（大支承面）所给 数值有所差别，理论上该值不会造成螺栓屈服，但当装配条件处于以下恶 劣条件时可能达到螺栓的屈服极限。 1. 扭紧力矩超过了标准值 15 %； 2. 螺栓强度为相应强度等级的下限值Rmmin； 3. 摩擦系数 fG=fK=0.1 4. 舍入表的数值偏离实际计算出的数值+ 10 %。
富奥紧固件分公司
FAWER
拧紧工艺的重要性
紧固的三个阶段
设计
+
制造
+
装配
=
整车的正 常运行
-设计是前提 -制造是关键 -装配是最终的保障
富奥紧固件分公司
FAWER
预紧力离散度影响因素
联接副的 摩擦系数
使用的拧 紧工具及它 们的精度
预紧 力离 散
装配 工艺
富奥紧固件分公司
FAWER
拧紧精度分级
FAWER
螺纹紧固件预紧原理
摩擦性能试验机 国外研制此类设备主要公司： 德国Schatz, 德国Reck-Engineering, 美国RS-Technology, 法国Automatic;
基本拧紧技术
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.
拧紧设备技术要求
拧紧设备技术要求1.功率和扭矩：拧紧设备的功率和扭矩是其最基本的要求。
不同类型的紧固件需要不同的扭矩水平来实现指定的紧固力，因此拧紧设备必须能够提供足够的扭矩范围。
此外，拧紧设备还应具有足够的功率以满足不同规格和尺寸的紧固器件的需求。
2.精度和稳定性：拧紧设备在施加扭矩时必须具有高度的精度和稳定性。
这对于确保紧固件达到所需的紧固力非常重要。
拧紧设备必须具有恒定的扭矩输出，以减少紧固件之间的差异性。
此外，拧紧设备还应具有高度的重复性，以确保在多次使用时能够提供一致的效果。
3.控制和监测：拧紧设备应具备先进的控制和监测功能。
这包括实时监测扭矩和角度，以确保在达到所需的紧固力后停止施力。
拧紧设备还可以集成传感器和显示屏，以便操作员能够实时监测和掌握紧固过程的各项参数。
此外，拧紧设备还应具有报警功能，以便在紧固力不足或过大时发出警报。
4.多功能性：拧紧设备应该是多功能的，能够适应不同的紧固要求。
它应该具有可调节的扭矩和角度设置，以适应不同尺寸和类型的紧固件。
此外，拧紧设备还可以提供预置功能，以便在实际紧固过程中能够更加快速和高效。
5.可靠性和维护：拧紧设备应该具有高度的可靠性和稳定性，以便能够长时间稳定地工作。
它应该有坚固耐用的外壳和零部件，并且易于维修和维护。
此外，拧紧设备还应具备自动校准和故障检测功能，以便在发生故障时能够及时修复。
总之，拧紧设备技术要求包括功率和扭矩、精度和稳定性、控制和监测、多功能性、以及可靠性和维护等方面。
这些要求确保了拧紧设备能够满足不同紧固需求，并且能够提供高效可靠的紧固效果。
拧紧基础中文
真正测量动态扭矩， 将螺栓旋转很小的角度2-4°
动态扭矩
静态扭矩 峰值
扭矩, T
动态测量时 的残留扭矩
门槛 扭矩 转动角度 2° - 4°
角度, q
工件连接基础知识
工件连接基础知识
硬连接 - 30° 或更少 - 较高扭矩斜率 软连接 - 720° 或更大 -较低扭矩斜率
拧紧基础知识
霍伟光
英格索兰 2015年
工具形式及选择
冲击扳手
优点： 动力与重量比高 快速 无反作用力 不需要技术保养 紧凑 价格便宜
缺点： 较少的控制 有嘈音 有震动
冲击扳手结构
液压脉冲扳手
优点 • 输出扭矩大 • 快速 • 无反作用力 • 低噪音 • 在断气时达到扭矩 • 体积小
缺点 • 需要专业人员维修 • 适合中等连接使用
角度上限
角度, q
塑性变形区
拧紧曲线
自由拧紧：在螺栓头/螺母与接 触面没有接触之前。
塑性变形/屈 服点
弹性夹紧
门槛扭矩: 螺栓和与连接面对 正后 弹性夹紧: 扭矩/角度斜率均 匀，工具将能量传递给装配 件。
门槛扭矩
自由拧紧
塑性变形/屈服点：螺栓永久 变形或螺纹、连接和垫片达 到屈服点。
拧紧方法
扭矩控制拧紧过程
夹紧力的分散由于螺栓强度的分散而不是摩擦力的分 散引起的 螺栓的强度控制要比摩擦力的控制要容易
夹紧力和理想扭矩
Thread Size M4 x 0.7 PRELOAD, N Grade Range Minimum Maximum Minimum Maximum Minimum Maximum Minimum Maximum Minimum Maximum Minimum Maximum Minimum Maximum Minimum Maximum Minimum Maximum 8.8 4,400 5,600 7,200 9,200 10,200 13,000 18,600 23,800 29,800 38,000 43,400 54,400 59,400 75,600 82,500 105,000 99,200 127,000 10.9 6,200 7,600 10,000 12,400 14,200 17,600 26,200 32,200 41,600 51,200 60,700 74,900 83,300 102,000 115,000 141,000 139,000 171,000 12.9 7,300 8,800 12,200 14,600 16,100 20,500 31,400 37,800 50,000 60,000 72,900 87,700 100,000 120,000 138,000 166,000 167,000 201,000 EXPECTED TORQUE, Nm Grade 8.8 3.1 4.3 6.4 8.7 11 15 25 36 52 71 92 127 144 200 228 310 305 420 10.9 4.4 6 9 12 14 20 37 51 73 99 128 173 205 280 322 450 430 595 12.9 5.3 7.2 11 15 18 24 44 60 88 119 156 207 244 335 383 520 510 710
拧紧技术介绍
Atlas电动工具的拧紧网络系统设计
底层总线结构
Ethernet TCP/IP für SDOK Server Interbus zur Fördertechnikanbindung PF3000 Master RS232 Scanner
ü IO Expander ber mehr mö glich
连接件
扭矩 (Nm)
塑性拧紧 弹性拧紧 屈服点
预拧紧
贴合点
拧紧角度值 (o)
抗拉强度 / 屈服
应力 N/mm²
抗拉强度
失效 75 % 抗拉应力 100* 8=800 N/mm2 屈服应力 800* 0,8=640 N/mm2 屈服 弹性区
拉伸度
螺栓连接形式
Torque
X Nm
< 30 deg
Hard Joint
Torque
Cp & Cpk
High Cp-value Low Cpk-value
High Cp-value High Cpk-value
Demands vary in MVI : Ford accept Cpk > 1.33 Volvo accept Cpk > 2
能力计算
We did a test on a joint that should be tightened at 50+/- 5 Nm. We got an average of 49 Nm and =0.8 Nm.
屈服点控制法
优点：屈服点控制法的优点是将螺栓拧 至其屈服点,最大限度地发挥了螺 纹件强度的潜力。
缺点：屈服点法对拧紧全过程进行控制和监 测。它对干扰因素比较敏感, 同时对螺 栓的性能及结构设计要求极高, 控制难 度较大。因此拧紧工具价格十分昂贵。
拧紧技术分类
拧紧技术分类拧紧技术是指将螺栓、螺母等紧固件与工件连接时所使用的技术。
在工业生产中，拧紧是非常重要的工序，也是确保产品质量和安全的关键环节。
根据不同的应用需求，拧紧技术可以分为手动拧紧、气动拧紧和电动拧紧三大类。
手动拧紧技术是最基础、最常见的拧紧方式之一。
手动拧紧工具主要包括扳手和扳手套筒。
扳手通过人工操作来进行拧紧，一般适用于较小的螺栓和螺母。
手动拧紧技术的优点是操作简单、成本低廉，但由于依赖人工力量，拧紧力度难以控制，容易造成过紧或不紧的情况。
气动拧紧技术是利用气动工具完成拧紧动作的一种方式。
气动拧紧工具主要包括气动扳手和气动扳手套筒。
气动拧紧工具通过将压缩空气转化为旋转力矩，实现螺栓和螺母的拧紧。
相比于手动拧紧，气动拧紧具有拧紧力度可控、速度快、效率高的优点。
气动拧紧技术广泛应用于汽车制造、机械制造等领域。
电动拧紧技术是利用电动工具完成拧紧动作的一种方式。
电动拧紧工具主要包括电动扳手和电动扳手套筒。
电动拧紧工具通过电动机驱动，实现螺栓和螺母的拧紧。
相比于气动拧紧，电动拧紧具有更高的拧紧力矩和更精确的拧紧控制。
电动拧紧技术广泛应用于航空航天、电子设备等对拧紧力度和精度要求较高的领域。
除了按照动力来源分类，拧紧技术还可以根据拧紧方式进行分类。
常见的拧紧方式包括角度控制拧紧、力矩控制拧紧和拉伸控制拧紧。
角度控制拧紧是通过控制扭矩扳手或角度扳手的角度来实现拧紧。
该方式适用于对拧紧角度要求较高的场合，如汽车发动机的缸盖螺栓拧紧。
角度控制拧紧可以确保螺栓和螺母之间的摩擦力符合要求，从而保证连接的可靠性和稳定性。
力矩控制拧紧是通过控制扭矩扳手的扭矩大小来实现拧紧。
该方式适用于对拧紧力矩要求较高，但对角度要求不严格的场合。
力矩控制拧紧可以确保螺栓和螺母之间的压力符合要求，从而保证连接的紧固效果。
拉伸控制拧紧是通过控制液压扭力器或液压螺栓拉伸器来实现拧紧。
该方式适用于对拧紧力矩和拉伸力要求较高的场合，如桥梁、高层建筑的连接。
拧紧工艺方法
拧紧工艺方法摘要：一、拧紧工艺方法概述二、拧紧工艺方法的分类与特点1.手动拧紧2.自动拧紧3.气动拧紧4.液压拧紧5.电动拧紧三、拧紧工艺的应用领域四、拧紧工艺方法的选择与实施步骤五、拧紧工艺中的注意事项六、未来发展趋势与展望正文：一、拧紧工艺方法概述拧紧工艺方法是指通过一定的方式和工具，对两个零件进行连接或固定的一种工艺方法。
在制造业、汽车制造、电子产品等领域广泛应用。
拧紧工艺的质量直接影响到产品的质量和性能，因此在生产过程中至关重要。
二、拧紧工艺方法的分类与特点1.手动拧紧手动拧紧是传统的一种拧紧方法，操作简单，但对工人的技术要求较高，劳动强度大，效率较低。
主要用于小型工厂和维修领域。
2.自动拧紧自动拧紧采用自动化设备进行拧紧操作，具有较高的精度、一致性和效率。
适用于大规模生产线，特别是高精度、高强度螺纹连接的场合。
3.气动拧紧气动拧紧是利用压缩空气驱动拧紧工具进行紧固的一种方法。
具有操作简便、速度快、扭矩稳定等特点，适用于各种气动工具和设备的拧紧作业。
4.液压拧紧液压拧紧利用液压驱动来实现紧固力的大小和速度的控制，具有较大的扭矩输出和良好的控制性能。
适用于大型设备、重型机械等高压、高扭矩连接场合。
5.电动拧紧电动拧紧是通过电动机驱动拧紧工具，实现螺栓的紧固。
具有结构简单、操作方便、能耗低、便于自动化控制等优点。
适用于各种电动拧紧设备和生产线。
三、拧紧工艺的应用领域拧紧工艺方法广泛应用于制造业、汽车制造、航空航天、电子产品、建筑等领域。
在这些行业中，拧紧工艺对于保证产品质量和安全性具有重要意义。
四、拧紧工艺方法的选择与实施步骤1.根据连接件的类型、尺寸和紧固要求选择合适的拧紧工具和设备。
2.确定拧紧顺序和紧固力要求，遵循相关标准和技术规范。
3.实施拧紧作业，确保紧固质量。
4.对拧紧过程进行监控和检测，确保产品质量。
五、拧紧工艺中的注意事项1.选择合适的拧紧工具和设备，确保拧紧力矩的准确控制。
《拧紧基础知识讲解》课件
原因：润滑油不足、润滑油老化、润滑油污染等 影响：导致螺栓松动、螺栓断裂、螺栓磨损等 解决方案：定期检查润滑油、更换润滑油、清洗润滑油等 注意事项：避免过度拧紧、避免使用劣质润滑油等
原因：材料选择不当、加工工 艺不良、设计不合理等
影响：降低产品性能、缩短使 用寿命、增加维修成本等
解决方案：选择合适的材料、 优化加工工艺、改进产品设计 等
自动化工具：自动拧紧机、自动拧 紧系统等
检测设备：扭矩计、扭力扳手等
螺栓与螺母的材 质：选择合适的 材质，如不锈钢、 碳钢、合金钢等
螺栓与螺母的规 格：根据拧紧的 扭矩和螺栓的直 径选择合适的规 格
螺栓与螺母的表 面处理：选择合 适的表面处理， 如电镀、热处理 等
螺栓与螺母的防 松措施：选择合 适的防松措施， 如使用弹簧垫圈、 锁紧螺母等
检测结果的准 确性：确保检 测结果的准确 性，避免误判
检测结果的及 时性：及时反 馈检测结果， 以便及时采取
措施
检测结果的全 面性：全面评 估检测结果， 包括拧紧力、
拧紧角度等
检测结果的改 进：根据检测 结果，对拧紧 工艺进行改进， 提高产品质量
建立完善的质量管理体系 制定严格的质量控制标准 定期进行质量检测和评估
电动拧紧工具：电动螺丝刀、 电动扳手等
电动拧紧原理：通过电动机驱 动，实现快速、精确的拧紧
电动拧紧优点：提高工作效率， 减少人工操作误差
电动拧紧注意事项：选择合适 的工具和拧紧参数，确保拧紧 质量
手动工具：扳手、螺丝刀等
电动工具：电动扳手、电动螺丝刀 等
气动工具：气动扳手、气动螺丝刀 等
液压工具：液压扳手、液压螺丝刀 等
机械拧紧工具：扳手、螺丝刀、电动螺丝刀等 拧紧方法：顺时针拧紧、逆时针拧松 拧紧顺序：先紧固大螺栓，后紧固小螺栓 拧紧力度：根据螺栓规格和材质选择合适的拧紧力度
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
基本拧紧技术
Yield （屈服点）
Failure （失效）
Elastic part （弹性变形区）
Elongation % （拉伸度）
11.B
螺栓标识系统
.
公制螺纹
生产商
第一个数 = 1/100 的最小抗拉强度 (N/mm2) 100×8 = 800 N/mm2
第二个数 =屈服强度与最小抗拉强度之间的 关系 0.8 = 80%
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8
101.84 0.67 2.01
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112
111.1 1.4 4.1
软连接
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
92 94 91 92 94 92 92
X=92,43
=1,13
静态扭矩
(Nm)
103 106 103 100 100 103 100
X=102,14
=2,27
扭矩 (Nm)
120
110
工具输出
100
（动态扭矩）
80
60
40
20
扭力扳手、 （静态扭矩）
原因:静态摩擦力
时间
硬连接
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
第一部分 拧紧基本概念 第二部分 连接类型 第三部分 扭矩测量
第一部分 拧紧基本概念
内容
– 螺纹紧固件 – 什么是连接件？ – 扭矩，摩擦力和夹紧力的关系 – 关于扭紧的几个基本概念 – 抗拉强度和屈服点
1. 螺纹紧固件
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。
8--螺丝拧紧的知识(基础篇)
4.50
（Ｌ）
4.30
5.50
5.10
＋螺纹基本直径
×
6.60
6.80
１～1.5倍
9.00
8.60
（参考值）
11.00
10.40
13.50
12.20
15.50
14.20
17.50
底孔直径的参考值 ＝ 基本直径（ｄ） － 牙距（Ｐ）
６．螺丝部品和被拧紧物体的正确组合２
１０
与加工母螺纹的配合条件
与螺母的配合条件
螺丝部品的形状和名 称
螺杆 六角
带凸缘 六角
四角 内六角
椭圆 按钮 １２点式
螺杆
盆头 盘形 圆盘形 结合
桁架
圆
平
头
头
驱动部的形状及工具
切口(－) 十字孔(＋) 六角孔 齿槽型 TORX 四角 六角
基本直 径
头部形状＝名称
螺杆长 度
※引线（旋转一周前进的距离） ＝ 牙距×条数 ◎实装机器上使用的螺丝是一条螺纹
配合长度 Ｌ
基本直径 ｄ ２牙（２牙距）以上
７．钢板材关于 “配合”的条件管理
１１
直接螺纹加工
螺纹部特殊加工
板厚在0.5ｄ～１ｄ以上
冲压加工
焊接螺母
确保配合部分在０．５ｄ以上！
设计时，考虑使用材质，安全率等因素对拧紧力距做出指示
８
１）注意相同的基本直径的头的形状(厚度)之下驱动条件是有变化的
内六角螺栓 （标准螺栓）
低头内六角螺栓 驱动部浅⇒拧紧力度不强
薄头内六角螺栓 驱动部小⇒拧紧力度不强
内六角定位螺丝 （标准定位螺丝）
驱动部小⇒拧紧力度不强
２）注意驱动部大小
螺栓拧紧装配基本知识
螺栓拧紧装配基本知识目 录目 录ONTENTS1231.1、拉伸曲线发展1）当载荷为零时，伸长量ΔL也为零2）当载荷逐渐由零增大到Fe时，试样的伸长量与载荷成正比增长，材料处于弹性变形阶段——载荷卸除，试样能完全恢复到原来的形状和尺寸；3)当载荷超过Fe时，试样除了弹性变形外，还开始出现塑性变形（即永久变形），载荷卸除后，试样不能完全恢复到原来的形状和尺寸；1.1、拉伸曲线发展4）当载荷增加到Fs后，在曲线上开始出现水平（或锯齿形）线段），即表示载荷不增加，试样却继续伸长，这种现象成为屈服；5）载荷超过Fs后，试样的伸长量又随载荷的增加而增大，此时试样已产生严重塑性变形；6）当载荷增到最大值Fb时，试样开始产生局部截面变小，出现“缩颈”，此时载荷逐渐减小到K点，试样被拉断。
1.1、拉伸曲线发展注意一点：铸铁、高碳钢等高强度材料在拉伸实验中没有明显的屈服现象，因此测定σs使很困难。
国标中规定塑性变形量为试样标距长度的0.2%时的应力为其屈服强度（即σ 0.2—非比例屈服强度）添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容1）抗拉强度 是材料被拉断前所能承受的最大应力值σb=Fb/S0 抗拉强度表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力；2）弹性模量 是指金属材料在弹性变形阶段应力（σ）与 应变（ε）的比值：E=σ/ε MPa ；3）塑性 金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力δ=（Lk-L0）/L0×100%4）硬度 是指金属材料抵抗比它硬度更高的物体压入其表面的能力，即抵抗局部塑性变形的能力1.2、基本概念添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容5）疲劳断裂 金属在循环载荷作用下产生疲劳裂纹并使其扩展而导致的断裂称为疲劳断裂。
特点：疲劳断裂不产生明显的塑性变形，断裂是突然发生的，有很大危险性，常造成严重事故。
6）疲劳强度 工程上规定，材料经受无数次应力循环而不产生断裂的最大应力称为疲劳强度。
拧紧技术培训
1 扭矩与拧紧技术原理 1. 上半年联合评审供应商一览 2. 螺栓拧紧的方法
2 扭矩测量与质量控制 1.对拧紧结果的检测方法 2.螺栓拧紧常用的控制方法 3.螺栓拧紧常用的控制方法 4.对拧紧工作中出现的一些问题的分析
SGM-PTQ ChenGang 2011.7.1
引言
螺栓的拧紧应用于机械行业的装配是一个普遍现象，以前人们只是考虑 在装配时，把螺栓（或螺母）拧到最紧的程度。后来人们才发现，这个“最 紧”不过是一个非常模糊的概念，它是因人而异的。一台机器有几十，以至 成百上千个零件采用螺栓紧固装配，在大生产中又是由多数人在不同的时间 里完成的。而且每天又要装配几十或几百台机器，这个“最紧”的离散度将 是可想而知的。另外，还有些零件（如汽车发动机中的连杆大头孔），在生 产车间需要用螺栓装配起来进行加工，而到了装配车间进行整机组装时，又 先要松开螺栓，拆下瓦盖，套到曲轴上后再重新拧紧，如用这个“最紧”来 进行，可想而知，其结果将是非常危险的。因而，如何有效的控制“拧紧”， 并使其达到“最佳”，也就成为了机械行业十分关注的课题。这样，不仅对 于拧紧的控制方法探讨及其采用成为了热门话题，而且对于自动拧紧机的应 用也日益广泛了。
此，其精度比单纯的拧矩法高。从图5可见，扭矩—转角控制法对螺栓轴向预
紧因力 此精，度为影了响 获最得大较高的的是拧测紧量精转度角，的应起注点意，对即S图点中的TS研所究对。应扭的矩S1—（转或角S2控）制点法。与
扭矩控制法最大的不同在于：扭矩控制法通常将最大螺栓轴向预紧力限定 在螺栓弹性极限的90％处，即图6中Y点处；而扭矩—转角控制法一般以Y-M 区为标准，最理想的是控制在屈服点偏后。
二、螺栓拧紧的方法
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
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(B) 扭力扳手 (静态扭矩)
原因:静态摩擦力
40
20 时间
X=92,43
=1,13
动静态扭矩之间的关系
由于存在静态摩擦力，静态扭矩产生比动态扭矩要高的趋势。在某些情况下，我们也会测量到 比动态扭矩更高的静态扭矩。这个并不意味着有更大的夹紧力，而仅仅是静摩擦力的影响。
动静态扭矩之间的关系
弹性衰减使静态扭矩产生比动态扭矩要偏小的趋势
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
硬连接上的扭矩实测值
T (Nm)
动力工具 输出扭矩
92 94 91 92 94 92 92 扭力扳手 静态扭矩 103 106 103 100 100 103 100 X=102,14 =2,27
(A)工具输出 120 (动态扭矩) 110 100 80 60
拧紧结果的正态分布, 高斯曲线
频率
x
扭矩
2s=68% 4s=94%
6s=99,7%
均值偏差
频率 软连接件 硬连接件
扭矩
均值变量
联合分布
频率 软连接件
硬连接件
扭矩
联合平均值 联合分布
精度？
精度＝100%×3S/平均值
软连接和硬连接
扭矩
X Nm < 30 度
硬连接
< 30 度 (ISO 5393)
角度 扭矩
X Nm
贴合点
> 720 度
软连接
> 720 度 (ISO 5393)
角度
贴合点
软、硬连接的均值偏差
扭矩
过扭
均值偏差
目标
硬连接 软连接
贴合点
角度
动态扭矩和静态扭矩
动态扭矩:在拧紧螺栓的同时用在线式扭矩传感器测量 静态扭矩:安装后用扭矩扳手测量
螺纹副中摩擦力 40%
10%
螺纹副中摩擦力 40%
夹紧力 15%
螺纹副中摩擦力 45%
5%
摩擦力对夹紧力的影响
摩擦力
坏的螺纹 普通 润滑后的螺栓
夹紧力
螺栓连接的特性
扭矩
屈服应力极限
夹紧力
弹性松弛对夹紧力的影响
Time
材料弹性松弛会使夹紧力衰减!
衰减的时间
牛米
断气 衰减
时间 • 60-70%的衰减发生在30毫秒以内
软连接 上实测 值
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
均值 标准偏差 (Sigma) 3 Sigma
x-x 0 0.1 0.2 -0.3 0 0.2 0.1 -0.3 -0.2 0.2 0
x-x 0 1 -1 -2 2 0 -1 2 -2 1 0
(x-x)2 0 1 1 4 4 0 1 4 4 1
0.36
20
精度
扭矩
低精度 高精度
目标
拧紧数
拧紧数
扭矩
扭矩
6 sigma (99,7 %)
6 sigma (99,7 %)
Very high load
Very high load
Average load (80% of yield)
影响静态扭矩和动态扭矩关系的因素
连接
拧紧工具和策略
连接的材料：铝件偏软 螺栓的直径：直径小偏软 螺栓的长度：螺栓长偏软 涂层的材料：特殊涂层偏软 是否有垫片：有垫片偏软 温度变化：情况复杂 …:…
T
我们能够测量的是扭矩T
F
F F
我们想要得到的是夹紧力F
F
50-40-10 规则
擦力
螺纹副中 40%
扭矩
100%
夹紧力与摩擦力的关系
通常的情况
螺栓头下摩擦力 50%
在螺栓头下加润滑油 螺栓头下摩擦力 45% 螺纹副中有杂质、生锈或螺纹受损 螺栓头下摩擦力 50%
张力 抗张力 夹紧力
剪切力 剪切力 抗张力 张力
连接件受力
螺栓连接必须能抵抗外力作用，使已被装配的零件不会向分离的方向移动。否则会造成螺栓接头 的松动、破坏或脱落。 用螺栓连接方式进行装配，其任务是使被装配的零部件牢牢地紧固在一起，使外力不能将它们分 开。 张应力
剪切力
剪切力
张应力
测量拧紧效果
工具：冲击扳手容易产生弹性衰减 策略：速度过快容易产生弹性衰减 …:…
检测工具
选择正确的工具：排除操作人员影 响，反映连接真实情况
工具精度
很难预测工具的精度，这是因为:
软,硬，联合连接件有着精度差异
如果工具使用在扭矩范围的高端与低端处，则 会产生精度差异
两件工具应如何比较？
工具 A 扭矩 10 10.1 10.2 9.7 10.0 10.2 10.1 9.7 9.8 10.2 x =10.0 工具 B (x-x)2 扭矩 0 0.01 0.04 0.09 0 0.04 0.01 0.09 0.04 0.04 10 11 9 8 12 10 9 12 8 11 x =10.0
基本拧紧技术
2017.08
内容
扭矩，摩擦力和夹紧力 软连接和硬连接 动态扭矩和静态扭矩 工具精度的含义
扭矩，摩擦力和夹紧力
为什么使用螺栓连接
• 装配简单 • 拆卸方便 • 效率高 • 成本低
紧固件（连接件）是通过螺栓联接两个以上部件的可拆卸的联接装置——VDI 2230
连接件受力分析
硬连接 上另一 实测值
装配 (动态) 102.6 102.6 101.4 101.2 102.4 100.9 102.1 102.4 101.0 101.8 101.84 0.67 2.01
手测 (静态) 112 110 111 110 113 109 110 111 113 112 111.1 1.4 4.1