螺栓拧紧方法

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1、以下均以N.M牛.米为单位。8.8 10.9 12.9铸铁铝 铸铁铝 铸铁铝M10 45 30； 60 30； 70 30；M12 80 55； 105 55； 125 55；M14 125 90； 165 90； 195 90；M16 180 140； 240 140； 290 140；M18 230 180； 320 180； 400 180； 温馨提示：当准备拧紧螺栓时，需要在螺栓的螺纹上涂少许机油，以便我们拧紧的时候减少多螺栓 的损害；注意：机油不能涂太多，如涂太多后会造成“液锁现象。螺栓的拧紧方式与拧紧的质量评估 在汽车制造业中，将各种汽车零部件装配成整车的过程，需要很多种不同类型的

2、联接，比 方焊接、螺栓联接和粘胶联接等。其中螺栓联接是最重要的联接方法之一。由于螺栓联接可以获得 很高的联接强度，又便于装拆，具有互换性，通过标准化实现了大批量生产，本钱低而且价格廉价， 经常被应用到发动机、变速箱和底盘等重要位置的装配中。所以，螺栓的拧紧质量直接影响到产品 的平安性和可靠性。螺栓联接质量控制原理螺栓联接的实质是通过将螺栓的轴向预紧力控制到适当围，从而将两个工件可靠地联接在 一起。为了确保螺纹联接的刚性、密封性、防松能力和受拉螺栓的疲劳强度，联接螺栓对预紧力的 精度要相当高的。所以，轴向预紧力是评价螺栓联接可靠性的重要指标。轴向预紧力的最低限是由 联接结构的用途决定的，该值必须

3、保证被联接工件在工作过程中始终可靠贴合。轴向预紧力的最高 值必须保证螺栓与被联接工件在预紧和工作过程中不会发生脱扣、剪断和疲劳断裂等损坏。怎样控 制和监控预紧力的数值，使之能够到达产品要求显然是一个值得研究的课题。螺栓拧紧方法螺栓拧紧方法主要有两类，分别是弹性拧紧和塑性拧紧。弹性拧紧一般指扭矩拧紧法，塑性拧紧主 要包括转角拧紧法、屈服点拧紧法等。1.扭矩拧紧法 扭矩拧紧法的原理是扭矩大小和轴向预紧力之间存在一定关系。通过将拧紧工具设置到某个扭矩值 来控制被联接件的预紧力。在工艺过程、零件质量等因素稳定的前提下，该拧紧方式操作简单、直 观，目前被广泛采用。根据经历，在拧紧螺栓时，有50%的扭矩消

4、耗在螺栓端面的摩擦上，有40%消耗在螺纹的摩擦上， 仅有10%的扭矩用来产生预紧力。由于外界不稳定条件对扭矩拧紧法的影响很多，所以通过控制拧 紧扭矩间接地实施预紧力控制的扭矩法将导致对轴向预紧力控制精度低。而且有极少数的螺栓联接，扭矩已到达规定值，而螺栓头还未完全与被联接件贴合或间隙有时很小， 目视不容易发现。此时扭矩值是合格的，但预紧力很小，甚至没有，所以在这种情况下，如果仅仅 提出保证扭矩合格，那么保证装配拧紧质量就成了一句空话。图1转角拧紧法的拧紧曲线2.转角拧紧法鉴于扭矩拧紧法存在的缺乏，美国在20世纪40年代末开场研究螺栓伸长和轴向力的关系。螺栓拧 紧时的旋转角度与螺栓伸长量和被拧紧

5、件松动量的总和大致成比例关系，因而可采取按规定旋转角 度来到达预定拧紧力的方法。图1示意性地描述了转角拧紧法的曲线走向。首先将螺栓拧紧到起始 力矩Ms,即将螺栓拉伸到接近屈服点，然后，再旋转一定的角度A0,将螺栓拉伸到塑性区域。旋 转角度拧紧法的实质是控制螺栓的伸长量，在弹性围轴向预紧力与伸长量成正比，控制伸长量就是 控制轴向力，螺栓开场塑性变形后，虽然两者已不再成正比关系，但螺栓受拉伸时的力学性能说明， 只要保持在一定围以，轴向预紧力就能稳定在屈服载荷附近。所以，图1中所示的两个摩擦系数不 同的螺栓，虽然采用一样的拧紧法拧紧后的最终力矩M1与M2相差很大，但是，由于螺栓强度、尺 寸一样，所以

6、预紧力相差不大。与扭矩拧紧法相比，不仅髙精度地完成了对拧紧的控制，而且充分 提髙了材料的利用率。图2 屈服点拧紧法3屈服点拧紧法屈服点拧紧法的理论目标是将螺栓拧紧到刚过屈服极限点。图2示意性地描述了屈服点控制法的拧 紧曲线。采用屈服点拧紧时，首先将螺栓拧紧到某一个规定的起始力矩Ms，从这点开场，设备监控 拧紧曲线的斜率值的变化，如果斜率下降到超过了设定值，那么就认为把螺栓拉伸到了屈服点，工 具停止运行。 屈服点拧紧法最大的优点是将摩擦系数不同的螺栓都拧紧到其屈服点，最大限度的发挥了螺纹件强 度的潜力，但是它对干扰因素比拟敏感，同时对螺栓的性能与结构设计要求极高，控制难度较大。 因此拧紧工具的价

7、格十分昂贵。螺栓拧紧质量的评价 对于螺栓拧紧质量的评价包括两种，一种是采用数显或表盘式力矩扳手，测量装配后的螺栓的力矩， 来评价螺栓拧紧的质量，这种方法由于采用人工操作，所以一般采用抽检的方式；另一种是通过拧 紧设备中集成的力矩与转角传感器，对螺栓装配的参数进展监控，这种方法可以很方便地实现对螺 栓的装配过程进展 100%检验。1.手工检验 由于手工检验得到的力矩值，是在装配完成后测量的，力矩值较装配过程中有了一定程度的衰减， 所以测量到的结果被称为静态力矩。首先采集至少100个实际扭矩测量值，然后用统计分析的方法， 求出标准偏差S。根据不同用途的实际情况，以土2s或3s作为控制围的上、下极限

8、。如果实际测 量值不在控制限之，那么认为被测量的拧紧不合格。在汽车制造领域，大多数企业通常采用以下两种方式对装配后的螺栓的拧紧质量进展检验与评价， 一是装配后立即对其抽检，另一种是在整车经过路试连续行驶、承受过负载后再对相关的螺栓联接 质量进展检测与评价。德国群众汽车将这两种检测分别定义为MNA1和MNA2。但是采用这种方法时 必须注意以下几点：1拧紧设备的机器能力指数CMk必须到达1.67或更髙，过程能力指数Cpk 三1.33； 2测量力矩时必须采用紧固法，即在旋紧螺栓的方向上旋转一个比拟小的角度通常不超过5；3必须在该螺栓装配后30min测量MNA1；4测量结果的控制限，只能靠统计分析得出

9、，不能采用产品力矩设定的公差值。2.设备检验设备测量到的力矩值，是在装配过程中由传感器直接读出的，还没有衰减，所以测量到的力矩值被 称为动态力矩值。由于屈服点拧紧法目前应用不是太广泛，而扭矩拧紧法一般采用不带监控功能拧紧工具，所以，我 们主要以转角拧紧法为例来介绍装配过程中拧紧质量的控制。转角拧紧法的拧紧质量目前主要有以下几种评定方法： 1参考标准法。某些大型的企业集团或标准化组织，通过实验，给出了一些转角拧紧法装配的 最终力矩的评价标准。2最终力矩统计法。这种方法的前提是，必须保证过程稳定，然后读取拧紧后的最终力矩值， 再经过统计分析，剔除不合格的值，计算出其均值、方差，来确定最终力矩的控制

10、限。目前，拧紧 设备的技术水平有了很大开展，最终力矩可以很方便地从拧紧设备中读取得到，所以这种方法在生 产中被广泛应用。在过程稳定的前提下，最终力矩一般服从正态分布，为了使最终力矩的控制限设置得尽量合理，一 般要考虑在统计学中经常提到的两类错误中寻找平衡，即首先我们希望我们设置的控制极限要尽可 能地排除不合格的拧紧，但这样带来的后果是，控制限被设置的很苛刻，围很小，导致把一些本来 合格的拧紧剔除了弃真，从而导致不合格品的大量增加，进而增加本钱；另一方面，为了尽可 能防止合格的拧紧被剔除，我们需要尽可能地增大控制限，这就会导致某一些本来不合格的拧紧， 出现在了我们设置的控制限之存伪，给我们的产品

11、带来了风险。如何在“弃真与“存伪之 间找到平衡，不同的企业，结合自身的特点，对于防止这两类错误的要求不同，但是大局部的企业， 一般选择取统计结果的土3ss代表样本的标准差作为最终力矩的控制限。无论是采用统计法还是参考标准法，我们的控制对象都是转角拧紧后的最终力矩，无论如何设置最 终力矩的控制限，都不能完全保证所有最终力矩满足控制限要求的拧紧都是合格的，即“存伪发 生概率只可能尽量减小，不可能消除。但是，如果这种小概率事件发生在汽车重要的螺栓连接上， 将给驾驶者的生命平安带来极大隐患。3 分析拧紧曲线法。目前很多拧紧设备都可以显示拧紧过程中，力矩随时间或角度变化的曲线。 这种通过观察拧紧曲线来判

12、定扭矩转角法是否合格的方法，虽然比拟直观、可靠，但是对于分析 者的经历和素质有很高的要求，而且分析过程需要的时间比拟长。所以不适合应用到大批量生产中 去。案例我们将以上介绍的 3 种方法相结合，充分的利用目前先进的拧紧设备各种监控功能，对旋转角度拧 紧法的质量进展控制，取得了比拟好的效果。下面以汽车前桥的1个拧紧装配为例进展介绍，拧紧 设备采用Atlas Copco拧紧机，设备编程软件为Power MACS，螺栓M16,强度等级10.9，产品装配 力矩为：70Nm+90。为了适应批量生产对于装配速度的要求，我们通常把拧紧划分为几个阶段，首先采用比拟快的拧紧速度使螺栓头部下端面迅速与被夹紧零件面

13、贴合这里选择20Nm，然后再以稍低的速度使螺栓拧 紧到起始力矩70Nm，最后，再低速旋转转角90，完成整个拧紧过程。为了控制转角拧紧法的质量，是不是只要保证最终力矩在我们设置的控制限之就可以了呢？通过对 现生产问题的分析，我们发现生产中采用转角拧紧法时，螺栓的质量问题不是只发生在转角拧紧阶 段，有的还发生在起始力矩拧紧阶段。假力矩就是一种发生在力矩拧紧阶段的严重的拧紧不合格现 象。所谓假力矩是指，虽然拧紧设备显示拧紧到达了要求的力矩，但是螺栓头部下端面并没有和被 夹紧件严密贴合，或者虽然结合了，但是没有产生足够的夹紧力，造成螺栓连接失效。分析失效问 题，我们发现造成这种现象的主要原因是螺母中存

14、在焊渣、螺栓的轴线没有与螺母对正和螺栓太长 等，这种失效往往会引起拧紧设备旋转过的角度发生异常，所以，我们认为在力矩拧紧过程中添加 角度监控是很有必要的。将这个拧紧过程中的数据搜集起来，然后我们采用 Q-Das 软件对数据进展统计分析。根据数据的统计结果，我们程序设置如下：第一步，力矩控制20N m角度监控；第二步，力矩控制70N m角度监控；第三步，转角控制90直方隔12回区埸 4104 20 4m4504G04704904 妙， 5005l4520行F *1 IE弱曲电t-4300 T-禹對薔图3最终力矩的分布图力矩监控如图3所示计算结果为，402Nm516Nm，最小值411.9Nm，最大

15、值499.4Nm，标准中 的控制限的参考围为310Nm510Nm,所以我们设置最终力矩控制限为405Nm505Nm。为了吸取分析拧紧曲线法的优点，利用Atlas拧紧软件丰富的监控功能，我们还监控了转角阶段的 曲线形状，比方，监控拧紧曲线是否在转角阶段、是否有空转等，很好地控制了转角拧紧的质量。 我们对设置后的状态进展了跟踪，采集了一些拧紧曲线进展分析，测量并分析MNA1与MNA2的数据， 发现效果良好，很好地控制了拧紧质量。目前，拧紧技术在我国并没有被引起足够的重视，对于拧紧技术的研究根本上还处于起步阶段，一 些先进的拧紧方法只应用在汽车合资公司与一些髙科技企业，随着大家对拧紧技术认识的不断深 入，以与自主品牌汽车的开展，拧紧技术在国必将有长足的开展。另外，随着先进的管理技术的开 展，对螺栓拧紧质量的评价方法，也将有更大的进步。