螺栓基本知识
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w
1 2
F
s p cos
tg
p
w
w
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，dp0.906d,细牙螺纹，dp0.928d；
dw为端面摩擦圆等效直径，dw=
2 3
d
3 u
d
2 u
d
3 i
d
2 i
1.3d；
du、di分别为摩擦圆的外径及内径；
d为螺纹公称直径；
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。
24
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
T=k •D • F
T
TU
TU=kL•D • FU TL
TL=kU • D • FL
ＫＭＡＸ
k ＫＭＩＮ
FL
FU F
23
3.2.1 扭矩直接控制法
紧
固 Fmax 轴
力
Kmin
Ff
Fmin
塑性区 Kmax
弹性区
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，
✓ 螺栓连接受力示意图和紧固扭矩分配示意图 ✓ 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
9
2.1、螺栓连接受力示意图
请：标出螺栓拧紧过程中所受力
10
螺纹联接紧固扭矩分配示意图
螺母&摩擦力 55%
强度
m2
屈服点 屈服强度 N/mm2
公称 180 max 190
伸长率 % min 25
HRB （max）
HRC
洛氏硬度 （max）
HR
HRB （min)
52
HRB （min)
4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
8.8
d≤16
8.8
d＞16
9.8
10.9 12.9
400
500
600
800
900 1000 1200
240 320 300 400 480 640 640 720 900 1080
240 340 300 420 480 640 660 720 940 1100
22
—
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12
12
10
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8
95
99.5
——
——
32
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44
67
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82
89
——
——
22
23
28
32
39
8
第二部分 螺纹联接技术及紧固理论
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
13
2.3、拧紧力矩的组成
支承面摩擦力 轴力
1）支承面摩擦力矩TW 矩TW
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
14
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：
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
5
1.2、螺纹性能等级 ➢ 国产螺纹的性能等级一般有几种？
6
1.3、螺纹标记的含义
7
1.4、等级性能标准对照
机械物理性能 3.6
公称抗拉 N/m 300
2
目录
一、常见螺纹联接 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
3
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
4
1.1、 常用螺纹紧固件
弹性区域内 T = K Ff d Ff = T / K d
紧
固 Fmax 轴
力
Kmin
Ff
Fmin
塑性区 Kmax
弹性区
紧固力矩T
15
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
16
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。
17
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）
夹紧载 荷10%
螺纹摩擦 35%
11
2.2、理论公式
d d T
Hale Waihona Puke Baidu
F 2
s tg
c os
p
1 s tg c os
w
d d d
w
1 2
F
s p cos
tg
p
w
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12
2.2、理论公式
d d T
F 2
s tg
c os
p
1 s tg c os
w
d d d
Stage 2 Draw Down
Stage 3 Elastic
Stage 4 Plastic
O 0.2% b
k
21
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
22
3.2.1 扭矩直接控制法 ➢ 扭矩直接控制法原理
18
2.8、螺栓连接件的特性
抗
拉
强
极限抗拉强度
度
屈服强度
60% 50%
力矩取 值？
弹性区
屈服点 塑性区
失效 应变
19
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
20
3.1、螺纹联接拧紧的几个阶段
Fb Fy Fp
Stage 1 Prevailing Torque
螺栓拧紧知识培训
新员工基本培训资料
1
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。
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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，dp0.906d,细牙螺纹，dp0.928d；
dw为端面摩擦圆等效直径，dw=
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1.3d；
du、di分别为摩擦圆的外径及内径；
d为螺纹公称直径；
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。
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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
T=k •D • F
T
TU
TU=kL•D • FU TL
TL=kU • D • FL
ＫＭＡＸ
k ＫＭＩＮ
FL
FU F
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3.2.1 扭矩直接控制法
紧
固 Fmax 轴
力
Kmin
Ff
Fmin
塑性区 Kmax
弹性区
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，
✓ 螺栓连接受力示意图和紧固扭矩分配示意图 ✓ 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
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2.1、螺栓连接受力示意图
请：标出螺栓拧紧过程中所受力
10
螺纹联接紧固扭矩分配示意图
螺母&摩擦力 55%
强度
m2
屈服点 屈服强度 N/mm2
公称 180 max 190
伸长率 % min 25
HRB （max）
HRC
洛氏硬度 （max）
HR
HRB （min)
52
HRB （min)
4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
8.8
d≤16
8.8
d＞16
9.8
10.9 12.9
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500
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800
900 1000 1200
240 320 300 400 480 640 640 720 900 1080
240 340 300 420 480 640 660 720 940 1100
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第二部分 螺纹联接技术及紧固理论
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
13
2.3、拧紧力矩的组成
支承面摩擦力 轴力
1）支承面摩擦力矩TW 矩TW
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
14
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：
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
5
1.2、螺纹性能等级 ➢ 国产螺纹的性能等级一般有几种？
6
1.3、螺纹标记的含义
7
1.4、等级性能标准对照
机械物理性能 3.6
公称抗拉 N/m 300
2
目录
一、常见螺纹联接 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
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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
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1.1、 常用螺纹紧固件
弹性区域内 T = K Ff d Ff = T / K d
紧
固 Fmax 轴
力
Kmin
Ff
Fmin
塑性区 Kmax
弹性区
紧固力矩T
15
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
16
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。
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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）
夹紧载 荷10%
螺纹摩擦 35%
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2.2、理论公式
d d T
Hale Waihona Puke Baidu
F 2
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1 s tg c os
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2.2、理论公式
d d T
F 2
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1 s tg c os
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d d d
Stage 2 Draw Down
Stage 3 Elastic
Stage 4 Plastic
O 0.2% b
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21
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
22
3.2.1 扭矩直接控制法 ➢ 扭矩直接控制法原理
18
2.8、螺栓连接件的特性
抗
拉
强
极限抗拉强度
度
屈服强度
60% 50%
力矩取 值？
弹性区
屈服点 塑性区
失效 应变
19
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
20
3.1、螺纹联接拧紧的几个阶段
Fb Fy Fp
Stage 1 Prevailing Torque
螺栓拧紧知识培训
新员工基本培训资料
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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。