螺紋擰緊技術

1、螺螺紋紋擰擰緊緊培培訓訓資資料料一一. .螺螺紋紋副副基基本本知知識識1.汽車常用螺紋副類型2.螺紋強度（等級及標記）二二. .螺螺紋紋擰擰緊緊原原理理及及控控制制1.螺紋擰緊原理2.擰緊力矩控制方法三三. .擰擰緊緊力力矩矩的的管管理理基基礎礎1.螺紋緊固的四種錯誤2.螺紋松弛的分類及防松措施2.擰緊工具的選擇3.擰緊檢具及檢測方法4.擰緊力矩的影響因素一.螺紋副基本知識1. 汽車常用螺紋副類型 螺紋聯(lián)接是機械零部件之間結(jié)合的最常用方式之一，與鉚接、焊接等結(jié)合方式相比，具有裝配與維修的方便性，也是標準化程度最高的機械零件。 汽車常用螺紋緊固件主要包括：螺栓、螺柱、螺釘、螺母、彈簧墊圈、平墊圈

2、、鋸齒墊圈、螺塞、擴口式管接件、卡套式管接頭體、錐形管接頭體等。 汽車常用螺紋副如表一：螺紋副緊固件名稱代表件代號簡圖常用品種普通螺紋外螺紋六角螺栓Q150B（粗牙）六角螺栓、六角法蘭面螺栓、六角法蘭承面帶鎖齒螺栓、六角頭螺栓帶墊圈組合件等Q151B（細牙）六角螺桿帶孔螺栓 Q173B（細牙）六角頭頭部帶孔螺栓、六角頭螺桿帶孔螺栓等雙頭螺柱Q128(等長)等長/非等長雙頭螺柱、焊接螺柱等螺釘（十字槽沉頭螺釘）Q254十字槽沉頭螺釘、十字槽盤頭螺釘、十字槽盤頭螺釘帶墊圈組合件等、自攻螺釘（十字槽盤頭自攻螺釘）Q271十字槽沉頭自攻螺釘、十字槽盤頭自攻螺釘、十字槽大半圓頭自攻螺釘?shù)取⒛韭葆敚ㄊ植?/p>

3、沉頭木螺釘）Q296十字槽沉頭木螺釘、十字槽半沉頭木螺釘、十字槽圓頭木螺釘?shù)?、?nèi)螺紋六角螺母Q340B（粗牙）六角螺母、六角薄螺母、六角厚螺母、六角法蘭面螺母、焊接螺母等Q341B（細牙）六角槽形螺母Q381B（細牙）六角槽形螺母、六角槽形薄螺母等管螺紋直通接頭（球面式）直通、彎頭、三通等（分卡套式-標準件、球面式接頭和平面接頭式）直通接頭（平面式）六角穿孔螺栓Q818六角穿孔螺栓錐螺紋錐螺紋直通接頭體 Q805錐螺紋直通接頭體、錐螺紋直角接頭體、錐螺紋三通接頭體等車輪螺母球面螺母Q302球面螺母（左/右旋）、錐面螺母（左右旋）、法蘭球面螺母（左/右旋）內(nèi)螺母Q304內(nèi)螺母（左/右旋）其他碟形

4、螺母、U形螺栓及螺母等2. 螺紋強度（等級及標記）螺紋的性能等級一般有：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。 螺紋標記的含義： 1）8 8第一個數(shù)：表示公稱抗拉強度的 1/100 （即最大抗張應力 N/mm2) 1008 = 800 N/mm2 第二個數(shù)：表示公稱屈服強度與公稱抗拉強度比值的關系（即屈強比） 0.8 = 80% 兩數(shù)相乘得出其屈服強度 ：800* 0.8 = 640 N/mm2 2）BUFO：表示生產(chǎn)商 3）M：表示公制螺紋 材料標準：表二性能等級材料和熱處理化學成分 %回火溫度CPSBminmaxmaxmaxmaxmin3.6碳

5、 鋼0.20.050.06 0.0034.80.555.86.88.8低碳合金鋼（如硼、錳、鉻）0.150.40.035 0.035 0.003425淬火并回火或中碳鋼淬火并回火0.250.5510.9中碳鋼淬火并回火0.250.55 0.035 0.035 0.003425或低、中碳合金鋼（如硼、錳、鉻）0.2淬火并回火或合金鋼淬火并回火0.212.9合金鋼淬火并回火0.280.50.035 0.035 0.003380 其化學成分規(guī)定了含碳量的極限值和雜質(zhì)硫、磷的上限，各性能等級的材料只要滿足上表規(guī)定，材料就符合要求。 等級性能：表三機械物理性能3.64.64.85.65.86.88.8d

6、168.8d169.810.9 12.9公稱抗拉強度N/mm230040050060080090010001200屈服點屈服強度公稱1802403203004004806406407209001080min1902403403004204806406607209401100伸長率 %min25222012121098洛氏硬度HRHRB（max)9599.5HRC（max)3234373944HRB（min)526771798289HRB（in)2223283239 螺紋強度計算：PO = S AS 其中：S 螺紋緊固件的屈服強度，N/mm2 AS 螺紋部分有效面積， mm2 螺紋有效面積AS可

7、查表四：螺紋直徑粗牙螺紋細牙螺紋螺距面積螺距面積M6120.1M81.2536.6139.2M101.558164.51.2561.2M121.7584.31.2592.11.588.1M1421151.5125M1621571.5167M182.51921.5216M202.52451.5272M222.53031.5333M2433532384M2734592496N/mm2二.螺紋擰緊原理及控制1. 螺紋擰緊原理 螺紋原理以傾斜角的線，圍繞圓柱或圓錐運動時，圓柱或圓錐上就形成了螺旋線。沿著螺旋線產(chǎn) 生的溝漕和突起物就是螺紋。圓柱的外側(cè)螺紋叫外螺紋。圓柱的內(nèi)側(cè)螺紋叫內(nèi)螺紋。螺紋是 內(nèi)、外一

8、組同時使用的。 螺紋主要參數(shù)1) 螺距P: 相連兩個螺紋頂尖的距離。2) 導距L: 螺紋旋轉(zhuǎn)一周時，螺紋上一點沿軸線方向前進的距離。 注:一條螺旋線產(chǎn)生的螺紋叫單頭螺紋，螺距與導距相等。 兩條或兩條以上的等間隔的螺旋線產(chǎn)生的螺紋叫多頭螺紋。 3) 螺紋有效直徑:螺距外螺紋內(nèi)螺紋導導距距 = = n n螺螺距距米制螺紋內(nèi)螺紋外螺紋 螺紋擰緊擰緊是用螺栓、螺母把零件連接起來，不能松動。為了不讓其松動，必須在螺栓上施加 一個叫“軸軸向向力力”的適當拉力（擰緊力）。 實際作業(yè)中，因為直接測量軸向力困難，所以螺栓、螺母擰緊時，用“扭扭矩矩”代替。 螺紋緊固件中的受力情況 螺紋緊固件在緊固狀態(tài)下，其受力有

9、三個方面： 1）軸力F：作用在外螺紋件軸向拉力（被連接件夾緊力） 2）支承面摩擦力FW ：螺母或螺栓與被連接件表面間摩擦力 3）螺紋副摩擦力FS ： 外螺紋側(cè)面與內(nèi)螺紋側(cè)面間摩擦力正常情況下，三種受力比率為：螺紋摩擦力FS支承面摩擦力FW軸力F軸力FF Ff f 擰緊力矩和緊固軸力的關系當對螺母施加力時，將產(chǎn)生力矩力矩： 其擰緊力矩由兩部分組成： 1）支承面摩擦力矩TW 2）螺紋副摩擦力矩TS 彈性區(qū)內(nèi)，擰緊力矩和緊固軸力（預緊力）的關系式如下： T = Ts + Tw = K Ff d 預緊力：Ff = T / K d其中，K：扭矩系數(shù)，與支承面粗糙度和潤滑情況、螺紋副精度和潤滑情況等有關。

10、FS40% F FF FL L2 2L LT Ta aT Tb b其其例例：T Ta a= = F F2 2L L = = 2 2T Tb bFmax彈性區(qū)FminKmaxKmin塑性區(qū)緊固扭矩T緊固軸力FfT T = = F FL L 影響預緊力因素在采用同一扭矩緊固時： .摩擦系數(shù)上升，K值變大，則預緊力Ff不足 .摩擦系數(shù)下降，K值變小，則預緊力Ff增大，可導致螺紋連接破壞失效。 緊固件擰緊的實質(zhì)緊固件用螺紋進行緊固，其擰緊實質(zhì)為：控制螺紋的緊固軸力（預緊力），保證 被連接件所需的夾緊力。 夾緊力需適中：過小夾不緊，被連接件容易松動；過大夾過緊，被連接件容易損 傷，同時，也容易造成螺紋件

11、的損壞。 . 軸向預緊力下限值：由聯(lián)接結(jié)構(gòu)的功能決定，此值必須保證被聯(lián)接件在工作過程中始終可靠貼合； . 軸向預緊力上限值：由螺栓（螺母）和被聯(lián)接件的強度決定，此值必須保證螺栓及被聯(lián)接件在預緊和服役過程中不發(fā)生破壞。（如：螺栓拉長、擰斷、脫扣、被聯(lián)接件壓陷/破裂等） 螺紋件緊固特性如下圖：極限抗拉強度屈服強度抗拉強度應變彈性區(qū)塑性區(qū)屈服點斷裂摩擦力潤滑后的螺栓壞的螺紋普通緊固軸力2.2. 擰擰緊緊力力矩矩控控制制方方法法 扭矩直接控制法利用扭矩值與預緊力的線性關系，只 對緊固扭矩（Tf）進行控制，操作簡便。 注注：扭矩控制法受扭矩系數(shù)影響較大， 90%以上用于克服摩擦力，精度很低，一 般使用在

12、非關鍵部位。 扭矩控制 轉(zhuǎn)角監(jiān)控法（或扭矩+角度控制）在采用扭矩控制的同時,用緊固轉(zhuǎn)角 f作為指標對預緊力進行監(jiān)控的控制方法。.20% N扭矩設定轉(zhuǎn)角控制的起始點 .從起始點計算轉(zhuǎn)角，同時記錄扭矩 注:該方法裝配精度高，可控制在5%以內(nèi)，一般用于較高的裝配 部位，抗松動、抗疲勞性能較佳，為擰緊裝配工藝的發(fā)展方向。 屈服點控制法.擰緊系統(tǒng)先將螺栓擰至一起始力矩（50%），然后系統(tǒng)不斷計 算 扭矩/轉(zhuǎn)角 斜率，當螺栓材料達到屈服點（扭矩不再增加，而角度增加很快）斜率急劇 下降，則系統(tǒng)發(fā)出控制信號；.得到信息后，系統(tǒng)略微停頓，再轉(zhuǎn)10左右。注：該方法具有可最大限度地利用螺栓強度的優(yōu)點，同時，對螺栓自

13、身的屈服強 度及抗拉強度有嚴格的要求。（適用：塑性區(qū)域）扭矩角度MaxMinMin Max設定角度起始扭矩時間MaxMin三.擰緊力矩的管理基礎1.螺紋緊固的四種錯誤 緊固作業(yè)者的錯誤：忘記緊固，或緊固工具使用不當（工具正確）； 緊固方法的錯誤：緊固次序不當，或緊固工具選擇欠妥（工具不正確）； 緊固工具的錯誤：工具精度不高，性能不好； 緊固連接件的錯誤：零不見尺寸超差，材質(zhì)不好，螺紋潤滑不良。2.螺紋松弛的分類、原因及防松措施 螺紋松弛的分類與原因 分 類原 因1.初期松弛接觸部分凹凸處由于磨合而變平2.陷沒松弛座面塑性變形3.微動磨損引起的松弛接觸表面橫向變位引起磨損4.密封材料永久變形引起

14、的松弛密封件等老化5.螺栓緊固過緊引起的松弛螺栓塑性變形6.熱因素引起的松弛發(fā)生內(nèi)應力變化，各部分熱膨脹不同7.軸垂直方向振動外力引起的松動8.軸向振動外力引起的松動座面部、螺栓部分相對位移9.軸橫向沖擊力引起的松動10.軸向沖擊力引起的松動沖擊引起螺栓座面部壓縮力消失或減少 防松措施 實際工作中，外載荷有振動、變化、材料高溫蠕變等會造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動，如經(jīng)反復作用，螺紋聯(lián)接就會松馳而失效。螺栓無倒轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的松弛螺栓倒轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的松弛防防松松原原理理 消除（或限制）螺紋副之間的相對運動，或增大相對運動的難度。防防松松措措施施 為防止緊固件

15、松動，除保證有效的軸力（預緊力）外，通常加裝防松元件或采用帶鎖齒螺栓，或直接鎖死。1）摩擦防松 ： 采用雙螺母、彈簧墊圈、自鎖螺母等 注：原則上彈簧墊圈只能用一次，拆后再裝則影響防松效果。2）機械防松： 如：開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈/止動墊片等3）化學防松：粘合（如：螺紋涂密封膠）4）永久防松：端鉚、沖點、點焊3.擰緊工具的選擇 根據(jù)使用條件分：主要有手動、氣動和電動； 根據(jù)擰緊扭矩分：主要有定扭工具和非定扭工具； 根據(jù)制造商分：有進口和國產(chǎn)工具。 擰緊工具的選擇主要是根據(jù)螺栓強度相應的擰緊扭矩而選擇的。 定扭工具（常用見：表五）定扭工具類型優(yōu)缺點擰緊精度控制方式手動定扭工具 定值咔

16、噠扳手 價格便宜、勞動量大8%扭矩控制氣動定扭工具油壓脈沖無反作用力、精度不高10%扭矩控制定扭扳手精度高、有反作用力7%扭矩控制電動定扭工具電動槍方便、但適用扭矩小5%扭矩控制電動擰緊機精度高、價格昂貴3%扭矩+角度控制 非定扭工具 非定扭工具常用的有：沖擊扳手、開口扳手、棘輪扳手、螺絲刀等，用力情況如表六：螺栓大小施力部位主要方法施力大?。ㄩ_口扳）沖擊扳型號（國產(chǎn)）M6以下手腕力用食指、中指和大拇指拿著扳手，僅用手腕力旋轉(zhuǎn)。L=10cm，B6F5KgM6-M10肘力緊緊握住扳手的手柄端部，用臂力旋轉(zhuǎn)。L=12cm，B10F20KgM12-M14臂力緊握住扳手的手柄端部，用臂力旋轉(zhuǎn)。L=15

17、cm，B16F50KgM20以上用力叉開雙腳，盡全身重量和全力來擰緊。L=30cm以上，B20/B30F100Kg手腕力肘力臂力 擰緊工具的選擇有扭力要求的工具，應選用定扭工具。在選用定扭工具時，應考慮：1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工具使用的方便性（能否加反作用力桿）2）現(xiàn)場環(huán)境工具使用的方便性（能否懸掛）、噪音3）工藝參數(shù)工具型號的扭力范圍的適用性及精度等級4）制造廠商工具的可靠性和服務質(zhì)量（盡量集中廠商）5）生產(chǎn)效率工具是否適應裝配線速4.擰緊檢具及檢測方法 常用的擰緊檢具 指針式力矩檢測扳手、表盤式力矩檢測扳手、傳感器式力矩檢測扳手等。 注:檢具必須定期標定。 檢測方法 1）動態(tài)扭矩檢測：在裝配的同時用

18、在線式扭矩傳感器測量 動態(tài)檢測能真實地反映緊固件的擰緊力矩。 2）靜態(tài)扭矩 : 裝配后用扭矩扳手測量 靜態(tài)檢測由于是裝配后檢測，受到力矩衰減、靜摩擦力、檢具的精度等影響， 所測的力矩跟實際值有一定誤差。靜態(tài)檢測的方法有：擰緊法、擰松法、復位法（表七）檢測方法主要內(nèi)容力矩變化系數(shù)備注擰緊法慢慢擰緊螺栓，螺栓轉(zhuǎn)動且力矩回1.004-1.178需均勻用力落后“短暫穩(wěn)定狀態(tài)”下的力矩值擰松法慢慢松開螺栓，螺栓開始轉(zhuǎn)動時值0.696-0.819需重新擰緊或松開后的最大扭矩值復位法先劃線、松螺栓、再均勻用力擰0.819-1.177力矩散差大至原劃線處的力矩值5.擰緊力矩的影響因素 氣壓氣壓的穩(wěn)定性對擰緊力

19、矩的影響較大，不同的氣壓，風動工具將輸出不同的力矩， 尤其要保證風動工具在運轉(zhuǎn)的過程中有一個穩(wěn)定的氣壓。注：目前公司風動工具的氣壓穩(wěn)定值為6.30.3Mpa。 零部件質(zhì)量零部件的質(zhì)量對擰緊力矩的也有一定的影響，如螺紋爛牙、定位尺寸誤差、支撐面變形等。例：輪胎螺栓與鋼圈的定位誤差，易造成“假扭矩”，即力矩達到要求，在地面滾動后， 力 矩急劇下降。 潤滑影響在有潤滑的條件下，扭矩系數(shù)K變小，同一扭矩將得到不同的軸向預緊力（夾緊力） 偏 大；或相同的預緊力時，扭矩 偏小。 連 接 零 件扭矩系數(shù) K有潤滑無潤滑角螺栓和螺母0.180.26凸緣螺栓和螺母0.230.31注：上表中扭矩系數(shù)為日本試驗結(jié)果

20、。 工具的影響1）擰緊工具的精度對擰緊力矩有直接的影響2）檢測工具的精度對力矩檢測結(jié)果有直接的影響 擰緊方法的影響擰緊方法對裝配質(zhì)量有較大的影響。常用的方法有： 1）對角擰 2）分組擰（分序） 3）分步擰 4）重復擰 .分步擰緊 單個螺母可直接一次擰緊，但組合螺母（如 U型螺栓、輪胎螺栓、缸蓋螺栓等）必須分步擰緊，先定位、再復緊，有的需要多步擰緊。例：缸蓋螺栓擰緊要求為 64Nm64Nm + + 松松懈懈 + + 20Nm20Nm + + 90+90+ 9090。 .分序擰緊主要針對組合螺母需按一定次序進行擰緊，或同時擰緊。例：注：特別是容易伸展的板件，按照伸展方向來擰緊使用大直徑的墊片較好。

21、642351圓周分布伸展方向8136542731864275OR附一：標準件屈服與極限緊固軸力值性性能能等等級級 8.88.8 （屈屈服服軸軸力力 / / 極極限限軸軸力力）理理論論螺紋直徑屈服緊固軸力極限緊固軸力粗牙螺紋細牙螺紋粗牙螺紋細牙螺紋扭矩（Nm）軸力（N）扭矩（Nm）軸力（N）扭矩（Nm）軸力（N）扭矩（Nm）軸力（N）M619.61286021.516080M847.623420512508051.32928056.131360M1094.33712010541280103.7464001155160099.53916010948960M121645395018058940180

22、67440198736801725638018970480M14261736002848000028792000312100000M16408100400434106800448125600477133600M18561122800632138200617153600695172800M20796156800884174000875196000972217600M221080193900119021310011802424001310266400M241370225900149024570015002824001640307200M2720102937002170317400221036720

23、02380396800性性能能等等級級 10.910.9 （屈屈服服軸軸力力 / / 極極限限軸軸力力）理理論論螺紋直徑屈服緊固軸力極限緊固軸力粗牙螺紋細牙螺紋粗牙螺紋細牙螺紋扭矩（Nm）軸力（N）扭矩（Nm）軸力（N）扭矩（Nm）軸力（N）扭矩（Nm）軸力（N）M627.51809030.220100M866.93294071.63528073.53660078.739200M10132522001475805014558000161645001395508015261200M12231758702528289025484300277921002417929026588100M14368103500400112500404115000440125000M16574141300610150300631157000671167000M18790172800888194400869192000976216000M201120220500124024480012302450001360272000M221520272700167029970016703030001830333000M241930317700210034560021203530002310