螺栓基本知识-课件

螺栓拧紧知识培训螺栓拧紧知识培训新员工基本培训资料新员工基本培训资料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。引引 言言一、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目目 录录 常用螺纹紧固件常用螺纹紧固件 螺纹性能等级螺纹性能等级 螺纹标记的含义螺纹标记的含义 等级性能标准对照等级性能标准对照 第一部分 常见螺纹联接u螺栓螺栓强度级别：强度级别：3.63.6级级 12.912.9级（共级（共1010个等级）个等级）螺纹精度：螺纹精度：4 4h h 6h6hu螺母螺母强度级别：强度级别：4 4级级 1212级（级（7 7个等级）个等级）螺纹精度：螺纹精度：4 4H H 6H6Hu垫圈垫圈u其它其它:双头螺柱、双头螺柱、U U型螺栓、螺塞型螺栓、螺塞1.1、常用螺纹紧固件常用螺纹紧固件1.2、螺纹性能等级螺纹性能等级 国产螺纹的性能等级一般有几种？1.3、螺纹标记的含义螺纹标记的含义1.4、等级性能标准对照等级性能标准对照3932282322HRBHRB（m min)in)898279716752HRBHRB（m min)in)4439373432HRC HRC（maxmax）99.595HRBHRB（maxmax）洛氏硬度洛氏硬度HRHR89101212202225minmin伸长率伸长率%1100940720660640480420300340240190maxmax1080900720640640480400300320240180公称公称12001000900800600500400300N/mm2N/mm2公称抗拉公称抗拉强度强度12.912.910.910.99.89.88.8 8.8 d168.8 8.8 d166.86.85.85.85.65.64.84.84.64.63.63.6机械物理性能机械物理性能屈服点屈服点 屈服强度屈服强度N/mm2N/mm2 螺栓连接受力示意图和螺栓连接受力示意图和紧固扭矩分配示意图紧固扭矩分配示意图 理论公式理论公式 拧紧力矩的组成拧紧力矩的组成 拧紧力矩和紧固轴力的关系拧紧力矩和紧固轴力的关系 影响预紧力（夹紧力）的因素影响预紧力（夹紧力）的因素 紧固件拧紧的实质紧固件拧紧的实质 轴向预紧力的确定轴向预紧力的确定 螺栓连接件的特性螺栓连接件的特性第二部分 螺纹联接技术及紧固理论2.1、螺栓连接受力示意图螺栓连接受力示意图请：标出螺栓拧紧过程中所受力请：标出螺栓拧紧过程中所受力螺纹联接紧固扭矩分配示意图螺纹联接紧固扭矩分配示意图螺母螺母&摩擦力摩擦力55%夹紧载夹紧载荷荷10%螺纹摩擦螺纹摩擦35%2.2、理论公式理论公式2.2、理论公式理论公式1 1）支承面摩擦力矩）支承面摩擦力矩T TW W2 2）螺纹副摩擦力矩）螺纹副摩擦力矩T TS ST=Ts+TwT=Ts+Tw注：轴向力所产生的力矩为注：轴向力所产生的力矩为零。零。螺纹副摩擦力矩TS支承面摩擦力矩TW轴力轴力2.3、拧紧力矩的组成拧紧力矩的组成 紧固轴力紧固轴力Ff Ff（预紧力）的计算：（预紧力）的计算：T=K Ff dT=K Ff dF Ff f=T/K d=T/K d弹性区域内弹性区域内紧固力矩TFmax弹性区FminKmaxK Kminmin塑性区紧固轴力Ff2.4、拧紧力矩和紧固轴力的关系拧紧力矩和紧固轴力的关系 在采用同一扭矩紧固时摩擦系数与预紧力的关系。在采用同一扭矩紧固时摩擦系数与预紧力的关系。摩擦力润滑后的螺栓坏的螺纹普通紧固轴力2.5、影响预紧力（夹紧力）的因素影响预紧力（夹紧力）的因素 控制螺纹紧固轴力（预紧力），保证被连接件所需的夹控制螺纹紧固轴力（预紧力），保证被连接件所需的夹紧力。紧力。夹紧力需适中：夹紧力需适中：1 1）夹紧力夹紧力过小，被连接件容易松动；过小，被连接件容易松动；2 2）夹紧力夹紧力过大，被连接件容易损伤，同时，过大，被连接件容易损伤，同时，也容易造成螺纹件的损坏。也容易造成螺纹件的损坏。2.6、紧固件拧紧的实质紧固件拧紧的实质 轴向预紧力下限值：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；作过程中始终可靠贴合；轴向预紧力上限值：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。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（如：螺栓拉长、拧断、脱扣、被联接件压陷/破裂等）破裂等）2.7、轴向预紧力的确定轴向预紧力的确定抗抗拉拉强强度度应变应变屈服点屈服点失效失效弹性区弹性区塑性区塑性区屈服强度屈服强度极限抗拉强度极限抗拉强度60%60%50%50%力矩取值力矩取值？2.8、螺栓连接件的特性螺栓连接件的特性 螺纹联接拧紧的几个阶段螺纹联接拧紧的几个阶段 螺纹联接装配工艺方法螺纹联接装配工艺方法第三部分 螺纹联接装配工艺及过程控制Stage 1PrevailingTorqueStage 2Draw DownStage 3ElasticStage 4Plastic 0.2%b kFbFyFpO3.1、螺纹联接拧紧的几个阶段螺纹联接拧紧的几个阶段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3.2、螺纹联接装配工艺方法螺纹联接装配工艺方法 3.3.2 2.1.1 扭矩直接控制法扭矩直接控制法TU=kLTU=kLD D FU FUTL=kU TL=kU D D FL FLT=k T=k D D F F 扭矩直接控制法原理TFkTUTLFUFL 方法介绍方法介绍:这是利用扭矩这是利用扭矩值与预紧力的线性关系进行值与预紧力的线性关系进行控制的方法，该方法在拧紧控制的方法，该方法在拧紧时只对紧固扭矩（时只对紧固扭矩（T T）进行控）进行控制，操作简便。但扭矩控制制，操作简便。但扭矩控制法受扭矩系数影响较大，法受扭矩系数影响较大，90%90%以上用于克服螺纹和支承面以上用于克服螺纹和支承面摩擦扭矩，初始预紧力的离摩擦扭矩，初始预紧力的离散度随着拧紧时摩擦损耗等散度随着拧紧时摩擦损耗等因素的控制程度而变化，因因素的控制程度而变化，因而离散度较大精度很低。而离散度较大精度很低。应用：应用：一般用在非关键部一般用在非关键部位。位。Fmax弹性区FminKmaxKmin塑性区紧固力矩T紧固轴力Ff 3.3.2 2.1.1 扭矩直接控制法扭矩直接控制法扭矩扭矩时间时间扭矩扭矩=OKTminTmax 拧紧曲线拧紧曲线:例：飞轮螺栓例：飞轮螺栓拧紧要求为拧紧要求为130-140Nm130-140Nm 3.3.2 2.1.1 扭矩直接控制法扭矩直接控制法 在采用扭矩控制的同时在采用扭矩控制的同时,用紧固转角用紧固转角f f作为指标对预紧力进作为指标对预紧力进行监控的控制方法。行监控的控制方法。.20%N.20%N扭矩设定转角控制的起始点扭矩设定转角控制的起始点 .从起始点计算转角，同时记录扭矩从起始点计算转角，同时记录扭矩 3.3.2 2.2.2 扭矩控制扭矩控制 转角监控法转角监控法扭矩扭矩角度角度扭矩扭矩=OK角度角度：监控：监控TmaxTmin20%20%minmax设定角度设定角度 3.3.2 2.2.2 扭矩控制扭矩控制 转角监控法转角监控法TsTA aaFA TUTLFs 原理：原理：分步拧紧，先采用扭矩控制分步拧紧，先采用扭矩控制,再采用紧固转角再采用紧固转角ff进行控制进行控制的方法。大多数厂家用转角法一般在塑性区的方法。大多数厂家用转角法一般在塑性区 3.3.2 2.3.3 扭矩扭矩转角转角法法角度角度=OK扭矩扭矩=OKOK扭矩扭矩角度角度T T0 012 3.3.2 2.3.3 扭矩转扭矩转角角法法F0 FyvFpvFTaFsFAF0(0.30.7)FyvT=k T=k D D F Fa=(F-Ta=(F-TS S/KD)/KD)/扭矩转角法与扭矩法比较扭矩转角法与扭矩法比较 .拧紧系统先将螺栓拧至一起始力矩（50%），然后系统不断计算扭矩/转角斜率，当螺栓材料达到屈服点（扭矩不再增加，而角度增加很快），斜率急剧下降，则系统发出控制信号；.得到信息后，系统略微停顿，再转10左右。3.3.2 2.4.4 屈服点控制法屈服点控制法 3.3.2 2.5.5 螺栓长度法螺栓长度法 螺纹紧固的四种错误螺纹紧固的四种错误 拧紧工具的选择拧紧工具的选择 拧紧检具及检测方法拧紧检具及检测方法 力矩检测影响因素力矩检测影响因素 拧紧力矩的影响因素拧紧力矩的影响因素 加强过程控制加强过程控制第四部分 拧紧力矩管理基础 紧固作业者的错误：紧固作业者的错误：忘记紧固，或紧固工具使用不当（工具正确）；忘记紧固，或紧固工具使用不当（工具正确）；紧固方法的错误：紧固方法的错误：紧固次序不当，或紧固工具选择欠妥（工具不紧固次序不当，或紧固工具选择欠妥（工具不正确）；正确）；紧固工具的错误：紧固工具的错误：工具精度不高，性能不好；工具精度不高，性能不好；紧固连接件的错误：紧固连接件的错误：零部件尺寸超差，材质不好，螺纹润滑不良。零部件尺寸超差，材质不好，螺纹润滑不良。4.1、螺纹紧固的四种错误螺纹紧固的四种错误4.2.1 4.2.1 拧紧工具的分类：拧紧工具的分类：w 根据使用条件分w 根据拧紧扭矩分w 根据制造商分4.2、拧紧工具的选择拧紧工具的选择定扭工具类型优缺点拧紧精度控制方式4.2.1 4.2.1 常用定扭工具对比常用定扭工具对比4.2、拧紧工具的选择拧紧工具的选择 4.2.2 4.2.2 拧紧工具的选择方法拧紧工具的选择方法 有扭力要求的工具，应选用定扭工具。在选用定扭工具时，应考虑哪些因素？4.3.1 4.3.1 常用的检测工具有：常用的检测工具有：1）静态检测 2）动态检测 4.3、拧紧检具及检测方法拧紧检具及检测方法4.3.2 4.3.2 检测工具的选择检测工具的选择曾用检具指针式指针式扭力杆钢性较差，使用后扭矩值下降，且使用寿命低，精度低，测量值瞬时读取NGNG“咔嗒”式装配用工具（非检具），数值不可读取现用检具表盘式传力杆上有指示扭矩值的表盘，主动指针指示瞬时值、从动指针指示最大值OKOK数显式直接显示扭矩值，随扭矩的变化而显示出瞬时值，可记录打印，精度较高传感器式通过传感器显示出动态或静态测量值，精度较高1 1）事后法（静态检测）：）事后法（静态检测）：拧紧法拧紧法 拧松法拧松法 复位法复位法2 2）过程法（在线动态检）过程法（在线动态检测）：测）：传感器法传感器法4.3.34.3.3、常用检测方法、常用检测方法检具必须定期标定检具必须定期标定 检测方法主要内容力矩变化系数备注三种静态检测方法，如何使用？三种静态检测方法，如何使用？1 1）连接件表面质量及装配扭矩形成过程的影响）连接件表面质量及装配扭矩形成过程的影响 （表面的粗糙度及硬度等）（表面的粗糙度及硬度等）2 2）检测工具的影响（精度）检测工具的影响（精度）3 3）检测方法的影响（力矩变化系数）检测方法的影响（力矩变化系数）4.4、力矩检测的主要影响因素力矩检测的主要影响因素影响拧紧力矩的主要因素：影响拧紧力矩的主要因素：1 1）气压情况）气压情况 2 2）润滑情况）润滑情况 3 3）零部件质量）零部件质量 4 4）拧紧工具）拧紧工具 5 5）拧紧方法）拧紧方法4.5、拧紧力矩的影响因素拧紧力矩的影响因素 气压的稳定性对拧紧力矩的影响较大，不同的气压，气压的稳定性对拧紧力矩的影响较大，不同的气压，风动工具将输出不同的力矩。尤其要保证风动工具在运转风动工具将输出不同的力矩。尤其要保证风动工具在运转的过程中有一个稳定的气压。的过程中有一个稳定的气压。4.54.5.1.1 气压影响气压影响连 接 零 件扭矩系数 K有润滑无润滑角螺栓和螺母018026凸缘螺栓和螺母023031 在有润滑的条件下，扭矩系数在有润滑的条件下，扭矩系数K K变化，同一扭矩将得变化，同一扭矩将得到不同的轴向预紧力（夹紧力）成反比；或相同的预紧力到不同的轴向预紧力（夹紧力）成反比；或相同的预紧力时，扭矩成正比。时，扭矩成正比。4.54.5.2.2 润滑影响润滑影响 零部件的质量对拧紧力矩的也有一定的影零部件的质量对拧紧力矩的也有一定的影响，如螺纹烂牙、定位尺寸误差、支撑面变形响，如螺纹烂牙、定位尺寸误差、支撑面变形等。等。例：轮胎螺栓与钢圈的定位误差，易造成例：轮胎螺栓与钢圈的定位误差，易造成“假扭矩假扭矩”，即力矩达到要求，在地面滚动后，即力矩达到要求，在地面滚动后，力矩急剧下降。力矩急剧下降。4.54.5.3.3 零部件质量的影响零部件质量的影响 连接件表面存在有杂质、磕碰、毛刺、定位误连接件表面存在有杂质、磕碰、毛刺、定位误差、支撑面变形等，使结合面产生非正常连接，螺差、支撑面变形等，使结合面产生非正常连接，螺纹结合面将产生咬合现象。使得相同的装配扭矩所纹结合面将产生咬合现象。使得相同的装配扭矩所产生的轴向预紧力降低、甚至为零。产生的轴向预紧力降低、甚至为零。拧紧工具的精度对拧紧力拧紧工具的精度对拧紧力矩有直接的影响矩有直接的影响 检测工具的精度对力矩检检测工具的精度对力矩检测结果有直接的影响测结果有直接的影响4 4.5.5.4 4 工具的影响工具的影响拧紧方法对装配质量有较大的影响，拧紧方法对装配质量有较大的影响，常用的方法有哪几种？常用的方法有哪几种？4 4.5.5.5 5 拧紧方法的影响拧紧方法的影响案例一 人工检测的力矩值大于螺母拧紧机显示值人工检测的力矩值大于螺母拧紧机显示值（比如凸轮轴盖螺栓、飞轮螺栓）？（比如凸轮轴盖螺栓、飞轮螺栓）？案例二、在转角法中，转角未达到设定值，而最终力矩值超大出了在转角法中，转角未达到设定值，而最终力矩值超大出了监控范围（监控范围（70-110 N70-110 Nm m）机器报警）机器报警？案例三 在转角法中，转角已达到设定值，而最终力矩值超在转角法中，转角已达到设定值，而最终力矩值超小出了监控范围（小出了监控范围（70-110 N70-110 Nm m）机器报警？）机器报警？4.4.6 6、加强过程控制、加强过程控制 首检 巡检 常见的失效形式常见的失效形式 防止松动的有效措施防止松动的有效措施第五部分 螺纹常见的失效形式与预防措施松动松动 装配拉长装配拉长疲劳断裂疲劳断裂 装配断裂装配断裂延迟断裂延迟断裂 装配脱扣装配脱扣过载静断过载静断 装配干涉装配干涉垫片及被联接件损坏（压陷、破裂）垫片及被联接件损坏（压陷、破裂）5.1 螺纹联接的常见失效形式螺纹联接的常见失效形式:概念：预紧螺栓的轴向力显著降低至设计要概念：预紧螺栓的轴向力显著降低至设计要求的下限以下。求的下限以下。表现形式有哪些？表现形式有哪些？5.1.1、松动松动 松动原因？松动原因？确保预紧力、提高预紧力：普遍有效确保预紧力、提高预紧力：普遍有效 涂胶：适用于振动或横向导致的回转类松动涂胶：适用于振动或横向导致的回转类松动 螺栓减细：适用螺栓伸长及被联接件减薄的场合螺栓减细：适用螺栓伸长及被联接件减薄的场合 改进结构：防止切向载荷、平垫改镶圈改进结构：防止切向载荷、平垫改镶圈 防松紧固件：防松紧固件：异形牙螺母、镶圈螺母、开槽螺母、带齿螺栓异形牙螺母、镶圈螺母、开槽螺母、带齿螺栓（螺母）（螺母）5.2、防止松动的有效措施防止松动的有效措施 螺纹孔加工尺寸和深度计算螺纹孔加工尺寸和深度计算 普通螺纹手动攻丝方法及注意事项普通螺纹手动攻丝方法及注意事项 普通丝锥攻螺纹中常出现的问题普通丝锥攻螺纹中常出现的问题 从螺孔中取出折断丝锥的方法从螺孔中取出折断丝锥的方法 第六部分 螺纹孔深度加工及攻丝注意事项6.16.1、螺纹孔加工尺寸和深度计算、螺纹孔加工尺寸和深度计算6.1.16.1.1、公制螺纹孔加工尺寸计算、公制螺纹孔加工尺寸计算6.1.26.1.2、英制螺纹孔加工尺寸计算、英制螺纹孔加工尺寸计算攻丝底孔深度的确定，钻孔深度要大于所需的螺孔深度。攻盲孔螺纹时，由于丝锥切削部分不能切出完整的螺纹牙型，所以钻孔深度要大于所需的螺孔深度，防止丝锥到底了还继续往下攻，造成丝锥折断。通常钻孔深度至少要等于需要的螺纹深度加上丝锥切削部分的长度，这段长度大约等于螺纹大径的0.7倍。即：L钻孔=L螺孔0.7D其中L钻孔为钻研孔深度，L孔深为所需螺孔深度，D为螺纹大径。6.1.36.1.3、螺纹孔加工深度计算、螺纹孔加工深度计算思考：我们在生产装配过程中滑思考：我们在生产装配过程中滑牙怎么办？导致滑牙的操作方式牙怎么办？导致滑牙的操作方式有哪些？有哪些？目前，在机械加工中，手动攻螺纹仍占有一定的地位，因为在实际生产中，经常碰到有些螺纹孔由于所在位置或零件形状的限制，不适用于机攻螺纹，所以必须采用手动攻螺纹，同时小螺纹孔直径较小，丝锥的强度较低，机攻螺纹时容易折断，一般也常用手动攻螺纹。但是手动攻螺纹确实也存在不少问题，所以我们只有采取正确的攻螺纹方法，才能保证手动攻螺纹的加工质量。6.26.2、普通螺纹手动攻丝方法及注意事项、普通螺纹手动攻丝方法及注意事项6.36.3、普通丝锥攻螺纹中常出现的问题及分析、普通丝锥攻螺纹中常出现的问题及分析 6.3.16.3.1、普通丝锥攻螺纹中常出现的问题、普通丝锥攻螺纹中常出现的问题 6.36.3、普通丝锥攻螺纹中常出现的问题及分析、普通丝锥攻螺纹中常出现的问题及分析 6.3.26.3.2、原因分析、原因分析 6.3.36.3.3、解决方法、解决方法