螺栓擰緊方法

1、以下均以、 M（ 牛、米）為單位。8、 81、 2、鑄鐵 鋁 鑄鐵 鋁 鑄鐵 鋁M10 45 30； 6 30; 7 30； ?M2 80 5； 105 5; 12 55；M14 2 90; 165 0； 95 ; ?16 18 40； 20 140; 29 140； 30 10； 20 10; 400 180; ?溫馨提示 :當準備擰緊螺栓時 ,需要在螺栓得螺紋上涂 少許機油，以便我們擰緊得時候減少多螺栓得損害;注意：機油不能涂太多 ,如涂太多后會造成“液鎖”現象。螺栓得擰緊方式及擰緊得質量評估在汽車制造業(yè)中 ,將各種汽車零部件裝配成整車得過程，需要很多種不同類型得聯接,比如焊接、螺栓聯接與

2、粘膠聯接等。 其中螺栓聯接就是最重要得聯接方法之一.由于螺栓聯接可以獲得很高得聯接強度，又便于裝拆，具有互換性，通過標準化實現了大批量生產，成本低而且價格便宜 ,經常被應 用到發(fā)動機、變速箱與底盤等重要位置得裝配中.所以 ,螺栓得擰緊質量直接影響到產品得安全性與可靠性 .螺栓聯接質量控制原理螺栓聯接得實質就是通過將螺栓得軸向預緊力控制到適當范圍， 從而將兩個工件可靠地聯接在一 起。為了確保螺紋聯接得剛性、 密封性、 防松能力與受拉螺栓得疲勞強度 ,聯接螺栓對預緊力得精度 要求就是相當高得。所以，軸向預緊力就是評價螺栓聯接可靠性得重要指標。軸向預緊力得最低限 就是由聯接結構得用途決定得 ,該值必

3、須保證被聯接工件在工作過程中始終可靠貼合。軸向預緊力得最高值必須保證螺栓及被聯接工件在預緊與工作過程中不會發(fā)生脫扣、 剪斷與疲勞斷裂等損壞 .怎樣 控制與監(jiān)控預緊力得數值 ,使之能夠達到產品要求顯然就是一個值得研究得課題。螺栓擰緊方法 ?螺栓擰緊方法主要有兩類，分別就是彈性擰緊與塑性擰緊。彈性擰緊一般指扭矩擰緊法,塑性擰緊主要包括轉角擰緊法、屈服點擰緊法等。?1、扭矩擰緊法 ?扭矩擰緊法得原理就是扭矩大小與軸向預緊力之間存在一定關系。通過將擰緊工 具設置到某個扭矩值來控制被聯接件得預緊力。 在工藝過程、 零件質量等因素穩(wěn)定得前提下 ,該擰緊 方式操作簡單、直觀，目前被廣泛采用。?根據經驗， 在

4、擰緊螺栓時 ,有 50%得扭矩消耗在螺栓端面得摩擦上 ,有 40消耗在螺紋得摩擦上， 僅 有 1得扭矩用來產生預緊力。由于外界不穩(wěn)定條件對扭矩擰緊法得影響很多，所以通過控制擰 緊扭矩間接地實施預緊力控制得扭矩法將導致對軸向預緊力控制精度低 .而且有極少數得螺栓聯接 ,扭矩已達到規(guī)定值 ,而螺栓頭還未完全與被聯接件貼合或間隙有時很小,目視不容易發(fā)現 .此時扭矩值就是合格得 ,但預緊力很小 ,甚至沒有 ,所以在這種情況下， 如果僅僅提出保 證扭矩合格 ,那么保證裝配擰緊質量就成了一句空話。?圖 1 轉角擰緊法得擰緊曲線?2、轉角擰緊法鑒于扭矩擰緊法存在得不足 ,美國在 20 世紀年代末開始研究螺栓

5、伸長與軸向力得關系。螺栓擰緊時得旋轉角度與螺栓伸長量與被擰緊件松動量得總與大致成比例關系， 因而可采取按規(guī)定旋轉角 度來達到預定擰緊力得方法 .圖 1 示意性地描述了轉角擰緊法得曲線走向 首先將螺栓擰緊到起始力 矩 Ms,即將螺栓拉伸到接近屈服點 ,然后 ,再旋轉一定得角度 A0, 將螺栓拉伸到塑性區(qū)域。 旋轉角度擰 緊法得實質就是控制螺栓得伸長量 ,在彈性范圍內軸向預緊力與伸長量成正比， 控制伸長量就就是控 制軸向力，螺栓開始塑性變形后，雖然兩者已不再成正比關系，但螺栓受拉伸時得力學性能表明 只要保持在一定范圍以內，軸向預緊力就能穩(wěn)定在屈服載荷附近。所以，圖中所示得兩個摩擦系 數不同得螺栓

6、,雖然采用相同得擰緊法擰緊后得最終力矩M1 與 M2 相差很大 ,但就是 ,由于螺栓強度、尺寸相同 ,所以預緊力相差不大。與扭矩擰緊法相比,不僅高精度地完成了對擰緊得控制,而且充分提高了材料得利用率。圖 2 屈服點擰緊法 ? 、屈服點擰緊法 屈服點擰緊法得理論目標就是將螺栓擰緊到剛過屈服極限點。 圖 2 示意性地描述了屈服點控制法得 擰緊曲線。采用屈服點擰緊時，首先將螺栓擰緊到某一個規(guī)定得起始力矩 Ms, 從這點開始，設備監(jiān) 控擰緊曲線得斜率值得變化，如果斜率下降到超過了設定值 ,那么就認為把螺栓拉伸到了屈服點 ,工 具停止運行。屈服點擰緊法最大得優(yōu)點就是將摩擦系數不同得螺栓都擰緊到其屈服點，

7、 最大限度得發(fā)揮了螺紋件 強度得潛力， 但就是它對干擾因素比較敏感， 同時對螺栓得性能及結構設計要求極高 ,控制難度較大。因此擰緊工具得價格十分昂貴 .?螺栓擰緊質量得評價 ?對于螺栓擰緊質量得評價包括兩種 ,一種就是 采用數顯或表盤式力矩扳手 ,測量裝配后得螺栓得力矩 ,來評價螺栓擰緊得質量，這種方法由于采用 人工操作，所以一般采用抽檢得方式 ;另一種就是通過擰緊設備中集成得力矩及轉角傳感器 ,對螺栓 裝配得參數進行監(jiān)控 ,這種方法可以很方便地實現對螺栓得裝配過程進行00%檢驗。、手工檢驗 由于手工檢驗得到得力矩值 ,就是在裝配完成后測量得 ,力矩值較裝配過程中有了一定程度得衰減， 所以測量

8、到得結果被稱為靜態(tài)力矩。首先采集至少 100 個實際扭矩測量值 ,然后用統(tǒng)計分析得方法 , 求出標準偏差 s。根據不同用途得實際情況，以 ± s或±3作為控制范圍得上、下極限。如果實際 測量值不在控制限之內 ,則認為被測量得擰緊不合格。 在汽車制造領域，大多數企業(yè)通常采用以下兩種方式對裝配后得螺栓得擰緊質量進行檢驗及評價 , 一就是裝配后立即對其抽檢，另一種就是在整車經過路試連續(xù)行駛、承受過負載后再對相關得螺栓 聯接質量進行檢測及評價。 德國大眾汽車將這兩種檢測分別定義為 NA1 與 MNA2 。但就是采用這 種方法時必須注意以下幾點：?（ ）擰緊設備得機器能力指數 k 必

9、須達到 1、 7或更高，過程能力指數 Ck 、33； （）測量力矩時必須采用緊固法，即在旋緊螺栓得方向上旋轉一個比較小得角度（通常不超過 5°）;（3）必須在該螺栓裝配后 30min 內測量 MNA1 ；（4）測量結果得控制限，只能靠統(tǒng)計分析得出,不能采用產品力矩設定得公差值。2、設備檢驗 ?設備測量到得力矩值，就是在裝配過程中由傳感器直接讀出得,還沒有衰減 ,所以測量到得力矩值被稱為動態(tài)力矩值。由于屈服點擰緊法目前應用不就是太廣泛，而扭矩擰緊法一般采用不帶監(jiān)控功能擰緊工具,所以,我們主要以轉角擰緊法為例來介紹裝配過程中擰緊質量得控制。 轉角擰緊法得擰緊質量目前主要有以下幾種評定方法

10、： （1）參考標準法。某些大型得企業(yè)集團或標準化組織，通過實驗,給出了一些轉角擰緊法裝配得最終力矩得評價標準。（）最終力矩統(tǒng)計法。這種方法得前提就是,必須保證過程穩(wěn)定，然后讀取擰緊后得最終力矩值，再經過統(tǒng)計分析，剔除不合格得值，計算出其均值、方差，來確定最終力矩得控制限。目前,擰緊設備得技術水平有了很大發(fā)展，最終力矩可以很方便地從擰緊設備中讀取得到，所以這種方法在生產中 被廣泛應用。在過程穩(wěn)定得前提下 ,最終力矩一般服從正態(tài)分布 ,為了使最終力矩得控制限設置得盡量合理，一般 要考慮在統(tǒng)計學中經常提到得兩類錯誤中尋找平衡， 即首先我們希望我們設置得控制極限要盡可能 地排除不合格得擰緊 ,但這樣帶

11、來得后果就是 ,控制限被設置得很苛刻 ,范圍很小 ,導致把一些本來合 格得擰緊剔除了（棄真） ，從而導致不合格品得大量增加 ,進而增加成本 ;另一方面，為了盡可能避免 合格得擰緊被剔除，我們需要盡可能地增大控制限 ,這就會導致某一些本來不合格得擰緊， 出現在了 我們設置得控制限之內（存?zhèn)?）,給我們得產品帶來了風險。如何在“棄真”與“存?zhèn)巍敝g找到平衡，不同得企業(yè) ,結合自身得特點，對于避免這兩類錯誤得要求不同，但就是大部分得企業(yè),一般選擇取統(tǒng)計結果得±3s（s代表樣本得標準差 ）作為最終力矩得控制限 無論就是采用統(tǒng)計法還就是參考標準法 ,我們得控制對象都就是轉角擰緊后得最終力矩,無

12、論如何設置最終力矩得控制限 ,都不能完全保證所有最終力矩滿足控制限要求得擰緊都就是合格得,即“存?zhèn)巍卑l(fā)生概率只可能盡量減小， 不可能消除 .但就是，如果這種小概率事件發(fā)生在汽車重要得螺栓連接上,將給駕駛者得生命安全帶來極大隱患。（ ） 分析擰緊曲線法 .目前很多擰緊設備都可以顯示擰緊過程中，力矩隨時間或角度變化得曲線.?這種通過觀察擰緊曲線來判定扭矩 轉角法就是否合格得方法 ,雖然比較直觀、可靠 ,但就是對于分析者得經驗與素質有很高得要求 ,而且分析過程需要得時間比較長 .所以不適合應用到大批量生產中 去。案例?我們將以上介紹得 3 種方法相結合 ,充分得利用目前先進得擰緊設備各種監(jiān)控功能，對

13、旋轉角 度擰緊法得質量進行控制，取得了比較好得效果。下面以汽車前橋得 1 個擰緊裝配為例進行介紹， 擰緊設備采用 Atlas Copco 擰緊機 ,設備編程軟件為 oer M CS,螺栓 M16，強度等級 10、9,產 品裝配力矩為 :7 + 0°。為了適應批量生產對于裝配速度得要求,我們通常把擰緊劃分為幾個階段 ,首先采用比較快得擰緊速度使螺栓頭部下端面迅速與被夾緊零件面貼合（這里選擇 0Nm ），然后再以稍低得速度使螺栓擰緊到起始力矩 （0N）,最后 ,再低速旋轉轉角 （90 °）,完成整個擰緊過程。為了控制轉角擰緊法得質量，就是不就是只要保證最終力矩在我們設置得控制限

14、之內就可以了呢 ? 通過對現生產問題得分析 ,我們發(fā)現生產中采用轉角擰緊法時,螺栓得質量問題不就是只發(fā)生在轉角擰緊階段，有得還發(fā)生在起始力矩擰緊階段。假力矩就就是一種發(fā)生在力矩擰緊階段得嚴重得擰緊 不合格現象。 所謂假力矩就是指 ,雖然擰緊設備顯示擰緊達到了要求得力矩，但就是螺栓頭部下端面并沒有與被夾緊件緊密貼合 ,或者雖然結合了 ,但就是沒有產生足夠得夾緊力 ,造成螺栓連接失效。分 析失效問題，我們發(fā)現造成這種現象得主要原因就是螺母中存在焊渣、螺栓得軸線沒有與螺母對正 與螺栓太長等 ,這種失效往往會引起擰緊設備旋轉過得角度發(fā)生異常,所以 ,我們認為在力矩擰緊過程中添加角度監(jiān)控就是很有必要得。

15、 ?將這個擰緊過程中得數據搜集起來 ,然后我們采用 Q Das 軟件 對數據進行統(tǒng)計分析。根據數據得統(tǒng)計結果，我們程序設置如下:?第一步 ,力矩控制 （2 Nm）角度監(jiān)控 ;第二步 ,力矩控制 （70N）角度監(jiān)控 ;?第三步 ,轉角控制 （90 °）圖 3 最終力矩得分布圖力矩監(jiān)控 （如圖所示 ），計算結果為 , 02Nm516Nm, 最小值 411、9N,最大值 499、4m，標準 中得控制限得參考范圍為 10m50Nm,所以我們設置最終力矩控制限為5N 50Nm。為了吸取分析擰緊曲線法得優(yōu)點,利用 Atlas 擰緊軟件豐富得監(jiān)控功能 ,我們還監(jiān)控了轉角階段得曲線形狀 ,比如，監(jiān)控擰緊曲線就是否在轉角階段、就是否有空轉等，很好地控