《汽車緊固連接螺栓軸力測(cè)試超聲波壓電陶瓷片法》征求意見稿

ICS43.040

T33

QC

中華人民共和國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

QC/T1613—2014

汽車緊固連接螺栓軸力測(cè)試超聲波壓電

陶瓷片法

BoltTensionTestProcedureforAutomotiveThreadedJoints--UltrasonicMethod

byPiezoelectricceramics

（工作組討論稿）

QC/TXXXXX—XXXX

汽車緊固連接螺栓軸力測(cè)試超聲波壓電陶瓷片法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽車緊固連接螺栓軸力測(cè)試超聲波壓電陶瓷片法的測(cè)試裝置和測(cè)試方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于M6～M27的螺栓，夾持長(zhǎng)度不小于2.5d。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用是必不可少的。凡是注明日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本

文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T3103.1緊固件公差螺栓、螺釘、螺柱和螺母

GB/T16823.2-1997螺紋緊固件緊固通則

GB/T16823.3-2010緊固件扭矩-夾緊力試驗(yàn)

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T16823.2-1997規(guī)定的下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

螺紋連接體Boltedjoint

由螺紋緊固件和被連接件構(gòu)成的總體

3.2

屈服緊固軸力Yieldclampingforce

擰緊時(shí)螺栓達(dá)到屈服的軸力

3.3

屈服緊固扭矩Yieldtighteningtorque

擰緊時(shí)達(dá)到屈服緊固軸力的扭矩

3.4

極限緊固軸力Ultimateclampingforce

擰緊時(shí)螺栓發(fā)生斷裂的軸力

4測(cè)試設(shè)備

4.1扭矩角度傳感器

1

QC/TXXXXX—XXXX

扭矩測(cè)量允許誤差在2%范圍內(nèi)，角度測(cè)量允許誤差為±1°。

4.2軸力傳感器

軸力傳感器測(cè)量允許誤差在1%范圍內(nèi)。

4.3超聲波測(cè)量裝置

數(shù)據(jù)采集頻率應(yīng)大于1000Hz，信號(hào)靈敏，顯示分辨率能夠區(qū)分0.1ns的回波時(shí)間差。測(cè)量裝置應(yīng)包

含溫度補(bǔ)償接口。

4.4壓電陶瓷片

壓電陶瓷片的使用頻率應(yīng)介于2MHz~10MHz之間。

4.5標(biāo)定墊塊

標(biāo)定墊塊用于調(diào)整標(biāo)定時(shí)的夾持長(zhǎng)度，其剛度應(yīng)符合GB/T16823.3-20106.2的要求，能承受緊固軸

力和支撐面摩擦扭矩的復(fù)合載荷，而不應(yīng)產(chǎn)生永久變形和位移。

5試驗(yàn)樣品

5.1試驗(yàn)螺栓

試驗(yàn)螺栓的狀態(tài)應(yīng)與實(shí)車應(yīng)用的狀態(tài)一致，應(yīng)保證其清潔，不允許螺紋的磕碰傷，以防止改變螺栓

的摩擦系數(shù)。

如無(wú)特殊約定，樣本至少10個(gè)。

5.2被夾持零件和螺母

被夾持零件和螺母應(yīng)與實(shí)車應(yīng)用的狀態(tài)一致，運(yùn)輸途中應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行保護(hù)，保證其清潔及防止磕碰，

以模擬實(shí)際的連接狀態(tài)。

被夾持零件可在不影響螺紋連接體模擬的情況下，進(jìn)行切割取樣，以方便裝夾或運(yùn)輸。

6測(cè)試程序

6.1試件的預(yù)制備

試驗(yàn)前螺栓頭部和尾部需加工成平面，如圖1所示，并在其一端粘貼壓電陶瓷片。加工過(guò)程中，應(yīng)

保持螺栓表面清潔、干燥，避免對(duì)螺紋及其它表面造成污染或磕碰傷，從而影響螺栓的扭矩軸力關(guān)系；

加工過(guò)程中，還應(yīng)減少對(duì)扳擰高度的影響。

2

QC/TXXXXX—XXXX

公稱直徑d（mm）6≤d≤1010<d≤1616<d≤27

t（mm）0.050.080.14

說(shuō)明：

1）基準(zhǔn)A應(yīng)盡可能靠近頭部，并在距頭部0.5d以內(nèi);基準(zhǔn)A可以是光桿或螺紋部分，但不應(yīng)包括螺

紋收尾或頭下圓角部分。（引用GB/T3103.1）

2）MD表示以螺紋大徑軸線為基準(zhǔn)軸線。

圖1試件加工尺寸公差示意圖

6.2螺栓軸力標(biāo)定

6.2.1檢查試驗(yàn)零件數(shù)量和狀態(tài)。

6.2.2選擇適當(dāng)量程的擰緊工具、扭矩角度傳感器和軸力傳感器，并配置好超聲波測(cè)試裝置。

6.2.3螺栓軸力標(biāo)定的試驗(yàn)裝夾應(yīng)符合GB/T16823.3-20106.2的要求，螺栓可旋入試驗(yàn)支承圓盤內(nèi)螺紋

孔或?qū)嶋H試驗(yàn)螺母，調(diào)整軸力傳感器上墊塊的厚度，確保螺栓夾持長(zhǎng)度與實(shí)際連接點(diǎn)相同。

6.2.4擰緊緊固件至合適扭矩或轉(zhuǎn)角值，記錄螺栓軸力和超聲波傳播的時(shí)間差，如無(wú)特殊說(shuō)明，應(yīng)擰緊

過(guò)螺栓的極限緊固軸力點(diǎn)。

6.2.5重復(fù)步驟6.2.1-6.2.4，螺栓軸力標(biāo)定試驗(yàn)最小樣本量為5個(gè)。

6.2.6擬合生成螺栓軸力的標(biāo)定曲線如圖2所示。

3

QC/TXXXXX—XXXX

圖2軸力與時(shí)間差的標(biāo)定曲線

6.3螺栓裝配軸力試驗(yàn)

6.3.1檢查試驗(yàn)零件數(shù)量和狀態(tài)。

6.3.2安裝試樣到夾具或T型槽臺(tái),優(yōu)先保證測(cè)試螺栓的位置為豎直或水平,裝夾牢固以保證緊固中試

樣不發(fā)生跟轉(zhuǎn)或滑移。

6.3.3選擇適當(dāng)量程的擰緊工具、扭矩角度傳感器，并配置好超聲波測(cè)試裝置如圖3所示。

圖3超聲波壓電陶瓷片法軸力測(cè)試示意圖

6.3.4若無(wú)特殊要求，應(yīng)在螺栓擰緊前15分鐘內(nèi)進(jìn)行回波時(shí)長(zhǎng)清零，即以此時(shí)螺栓回波時(shí)長(zhǎng)作為零位基

4

QC/TXXXXX—XXXX

準(zhǔn)，并記錄此時(shí)的溫度，若后續(xù)螺栓軸力測(cè)試時(shí)，環(huán)境溫度超過(guò)此基準(zhǔn)溫度±5℃時(shí)應(yīng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，

溫度補(bǔ)償方法參見各超聲波測(cè)量裝置設(shè)備的使用說(shuō)明，可使用設(shè)備供應(yīng)商推薦的理論補(bǔ)償系數(shù)，或采用

實(shí)際螺栓標(biāo)定的補(bǔ)償曲線進(jìn)行補(bǔ)償。

6.3.5若無(wú)特殊要求，工具按照實(shí)際裝配的參數(shù)設(shè)置，并補(bǔ)償螺栓測(cè)試時(shí)與清零時(shí)環(huán)境的溫度差，擰緊

后記錄扭矩－軸力－角度曲線。

6.3.6重復(fù)6.3.1至6.3.5步驟，完成所有樣本的測(cè)試。

6.4殘余軸力試驗(yàn)

6.4.1檢查試驗(yàn)零件數(shù)量和狀態(tài)，如果連接點(diǎn)經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)載荷驗(yàn)證，溫度有變化，應(yīng)在常溫下靜置足夠長(zhǎng)

時(shí)間，以保證恢復(fù)到環(huán)境溫度。

6.4.2設(shè)置好超聲波測(cè)試裝置，測(cè)試螺栓的殘余軸力，并補(bǔ)償螺栓測(cè)試與清零時(shí)環(huán)境的溫度差。

6.4.3如果螺栓采用扭矩法在彈性區(qū)域擰緊，則直接測(cè)試目前螺栓相對(duì)于擰緊前的時(shí)間差，比對(duì)螺栓擰

緊時(shí)的標(biāo)定曲線，直接讀出殘余軸力值。

6.4.4如果螺栓采用扭矩轉(zhuǎn)角法擰緊至屈服區(qū)域，以目前螺栓傳播的時(shí)間為基準(zhǔn)，將螺栓松開，測(cè)試松

開后螺栓傳播的時(shí)間差，并取絕對(duì)值。然后將該螺栓在軸力傳感器上進(jìn)行標(biāo)定，生成該已屈服螺栓的標(biāo)

定曲線，通過(guò)時(shí)間差的絕對(duì)值在該標(biāo)定曲線上直接比對(duì)螺栓的殘余軸力。

7測(cè)試報(bào)告

測(cè)試報(bào)告應(yīng)包含如下內(nèi)容：

a)緊固件描述：零件號(hào)及規(guī)格、樣本數(shù)量、狀態(tài)；

b)試驗(yàn)設(shè)備信息：型號(hào)、量程；

c)試驗(yàn)條件：夾持長(zhǎng)度、擰緊扭矩參數(shù)、溫度；

d)試驗(yàn)日期和持續(xù)時(shí)間；

e)與本標(biāo)準(zhǔn)所述流程的任何不同之處；

f)試驗(yàn)曲線：為方便數(shù)據(jù)分析，試驗(yàn)后記錄的扭矩－軸力－角度曲線，可合并在一張圖上，并對(duì)齊

到目標(biāo)扭矩或轉(zhuǎn)角起始點(diǎn)扭矩，如圖4所示。

g)試驗(yàn)數(shù)據(jù):試驗(yàn)數(shù)據(jù)可按照表1的格式進(jìn)行處理。

5

QC/TXXXXX—XXXX

圖4試驗(yàn)曲線處理示意圖

6

QC/TXXXXX—XXXX

表1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理

貼合點(diǎn)貼合點(diǎn)貼合點(diǎn)轉(zhuǎn)角起轉(zhuǎn)角起轉(zhuǎn)角起目標(biāo)值目標(biāo)值目標(biāo)值

扭矩角度軸力始點(diǎn)扭始點(diǎn)角始點(diǎn)軸點(diǎn)扭矩點(diǎn)角度點(diǎn)軸力

矩度力

Nm°kNNm°kNNm°kN

樣本1

樣本2

---

樣本n

平均值X

標(biāo)準(zhǔn)差δ

X-3δ

X+3δ

Min

Max

_________________________________

7

QC/TXXXXX—XXXX

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC114)提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心、上汽大眾汽

車有限公司、北京汽車集團(tuán)越野車有限公司、東風(fēng)汽車集團(tuán)股份公司技術(shù)中心、中國(guó)第一汽車股份有限

公司天津技術(shù)開發(fā)分公司、安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司、上海泛華緊固系統(tǒng)有限公司、上海茲懋儀

器科技有限公司、優(yōu)勢(shì)博研（北京）科技有限公司、上海天乘實(shí)業(yè)有限公司、上海華測(cè)智科材料技術(shù)有

限公司、日泰（上海）汽車標(biāo)準(zhǔn)件有限公司、上海上標(biāo)汽車緊固件有限公司、富奧汽車零部件股份有限

公司緊固件分公司、深圳航空標(biāo)準(zhǔn)件有限公司、浙江瑞強(qiáng)汽車部件有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：石小崗、葉又、周飛、賈金龍、劉文敏、張海江、廖亞忠、欒儉新、李萬(wàn)江、

賈炳強(qiáng)、韋小華、甘露、郭林健、霍揚(yáng)、孫應(yīng)兵、張大平、尚修鋒、姚偉慶、李興慧、張中軍、張守娟。

本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。

I

GB/TXXX—XXXX

原則，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此進(jìn)行了補(bǔ)充。同之處與創(chuàng)新性；

1、與1495的配套性（科學(xué)性、

ISO362-3中未列出awottest＜aurban這種情中國(guó)工況）；

增加了當(dāng)awottest小于aurban時(shí)況時(shí)kp的計(jì)算公式，基于與國(guó)內(nèi)汽車行2、識(shí)別1495與ISO362-1的不

5.5

部分功率系數(shù)的計(jì)算公式駛車外加速噪聲測(cè)量方法相統(tǒng)一的原同之處與創(chuàng)新性；

則，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此進(jìn)行了補(bǔ)充。例：中國(guó)存在這種車型，試驗(yàn)中

遇到過(guò)這種情況；

基于與國(guó)內(nèi)汽車行駛車外加速噪聲測(cè)量

增加了車輛動(dòng)態(tài)測(cè)試再現(xiàn)性

8.3.3方法相統(tǒng)一的原則，起草組對(duì)此條進(jìn)行1、增加可操作性；

周期性要求

了修改。

增加內(nèi)容：“如果汽車整備質(zhì)量

mkerb已經(jīng)超過(guò)汽車測(cè)試質(zhì)量mt，

則不需加載?！?/p>

基于與國(guó)內(nèi)汽車行駛車外加速噪聲測(cè)量“加載質(zhì)量的重心應(yīng)盡可能靠近

修改了虛擬或?qū)嶋H汽車測(cè)試

9.4.2.1方法相統(tǒng)一的原則，起草組對(duì)此條進(jìn)行后軸（后軸組）中心線?！?/p>

質(zhì)量計(jì)算表

了修改。1、增加了N2、N3類汽車質(zhì)量的

限定條件，增加可操作性；

2、減小了測(cè)量的不確定度；

3、與1495更加配套；

增加內(nèi)容：“有些汽車可能裝有

不同的變速器軟件程序或常用行

駛模式（如運(yùn)動(dòng)模式、冬季模式

增加了有些汽車可能裝有不和自適應(yīng)模式等）。如果汽車采

ISO362-3中沒有此部分內(nèi)容，增加后

同的變速器軟件程序或常用用不同的模式都能達(dá)到有效的加

9.5.1.3.1加速度選擇更加明確，與現(xiàn)有國(guó)標(biāo)噪聲

行駛模式的情況下的加速度速度值，則汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)說(shuō)明

技術(shù)體系一致，起草組討論后決定增加。

選擇要求并驗(yàn)證，汽車在測(cè)量時(shí)所用模式

的加速度值最接近awotref?！?/p>

1、識(shí)別出汽車先進(jìn)技術(shù)所帶來(lái)的

試驗(yàn)條件的變化；

對(duì)于裝備有手動(dòng)變速器，自

動(dòng)變速器，自適應(yīng)變速器或

基于與國(guó)內(nèi)汽車行駛車外加速噪聲測(cè)量1、把修改后的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容寫進(jìn)編制

無(wú)級(jí)變速比（CVT）變速器等

9.5.1.3.2方法相統(tǒng)一的原則，起草組對(duì)此條進(jìn)行說(shuō)明，說(shuō)明與1495的配套性及先

能夠鎖定傳動(dòng)比的設(shè)備進(jìn)行

了修改。進(jìn)性；

測(cè)量的汽車的擋位選擇條件

進(jìn)行了修改

基于與國(guó)內(nèi)汽車行駛車外加速噪聲測(cè)量

9.5.1.3.41495內(nèi)容，增加方法相統(tǒng)一的原則，起草組對(duì)此條進(jìn)行

了修改。

基于與國(guó)內(nèi)汽車行駛車外加速噪聲測(cè)量1、充分考慮當(dāng)今測(cè)量技術(shù)的進(jìn)

修改數(shù)據(jù)保留位數(shù)，與1495

9.6.2方法相統(tǒng)一的原則，起草組對(duì)此條進(jìn)行步，對(duì)測(cè)量結(jié)果提出更高的要求，

保持一致

了修改。更加滿足目前噪聲測(cè)量的要求；

四、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

對(duì)汽車加速行駛車外噪聲的室內(nèi)、外通過(guò)噪聲測(cè)量存在的差異性問(wèn)題進(jìn)行了研究，通過(guò)應(yīng)用靜音光

頭輪胎及其附加聲學(xué)裝置最小化室內(nèi)輪胎噪聲從而獲取室內(nèi)情況下的動(dòng)力總成和進(jìn)排氣噪聲，自由滾動(dòng)

11

GB/T17346—XXXX

A

A

附錄A

（資料性）

測(cè)量方法框圖

A.1測(cè)量方法框圖

試驗(yàn)操作數(shù)據(jù)記錄測(cè)量/三維構(gòu)建

開始

按照6.1的要求進(jìn)行車輛準(zhǔn)備

構(gòu)建X平面、Y平面、Z平面

記錄加速踏板、制動(dòng)踏板、離合

器踏板上表面輪廓、踏板兩側(cè)支將記錄的踏板輪廓形成踏板中心線

將踏板置于自由狀態(tài)位置

撐物表面、未受壓地板表面及擱及中點(diǎn)

腳踏板的輪廓

測(cè)量4.3規(guī)定的各項(xiàng)尺寸

將踏板分別置于下述指定位置：

a）加速踏板置于最大行程位置，

b）制動(dòng)踏板置于乘用車500N，

其他汽車700N的加載位置構(gòu)建P平面

c）離合器踏板置于300N或達(dá)到

限位的加載位置，以踏板行程記錄踏板上表面下邊緣最低點(diǎn)

較小的加載力位置為準(zhǔn)坐標(biāo)將踏板輪廓、踏板中心線、6.2.7

測(cè)量的踵點(diǎn)、離合器踏板測(cè)量點(diǎn)、

加速踏板參考點(diǎn)、制動(dòng)踏板參考點(diǎn)、

離合器踏板參考點(diǎn)踏板處于6.2.4

確定乘坐位置H點(diǎn)和實(shí)際靠背角記錄的上表面下邊緣最低點(diǎn)坐標(biāo)投

影至Y平面上

根據(jù)H30計(jì)算出對(duì)應(yīng)的鞋具平面

角（A47），并將H點(diǎn)測(cè)量裝置記錄踵點(diǎn)坐標(biāo)

按照6.2.7調(diào)整將座椅R點(diǎn)Y坐標(biāo)、加速踏板參考

點(diǎn)、離合踏板參考點(diǎn)、制動(dòng)踏板參

考點(diǎn)、踏板處于6.2.3記錄的自由

將H點(diǎn)測(cè)量裝置按照6.2.8調(diào)整記錄離合器踏板測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)