汽车螺栓拧紧基础知识.ppt

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1、,拧紧基础知识培训,案例：1045KR1厢式车后轮螺栓断裂轮胎飞出分析报告,概要,8月4-5日两天，连续接到技术服务部及物流公司反馈信息：HFC1045KR1厢式车在送车途中出现后轮轮胎螺栓断裂，导致后 轮飞出的重大问题,累积共有 5 台。,现状调查,1）零部件质量调查,2）作业工具调查,注：后轮轮胎螺栓扭矩标准要求为：287-346N.m,市场曾数次发生轮胎螺栓断裂事件，其主要原因由于装配时拧紧力矩不合格。2004年商务车轮胎螺栓断裂 2005年4月1045轮胎螺栓断裂（重卡装）2005年8月1045轮胎螺栓断裂（小卡装）,前言,2002年前桥烧轴承（预紧力过大，回转角度过小，轴承松紧度不合

2、理）,目的,理论上了解螺纹拧紧的基本知识，便于在实际装配作业时有意识的 控制，提升拧紧力矩质量 为技术人员制定拧紧力矩标准和 工具选型提供了参考,一.螺纹副基本知识 1.汽车常用螺纹副类型 2.螺纹强度（等级及标记）,1-1 汽车常用螺纹副类型,螺纹连接是机械零部件之间结合的最常用方式之一 与铆接、焊接等结合方式相比，具有装配与维修的 方便性，也是标准化程度最高的机械零件。,汽车常用螺纹紧固件主要包括：螺栓、螺柱、螺钉、螺母、螺钉、螺塞、弹簧垫圈、平垫圈、锯齿垫圈 扩口式管接件、卡套式管接头体、锥形管接头体等。,一.螺纹副基本知识 1.汽车常用螺纹副类型 2.螺纹强度（等级及标记）,1-2 螺

3、纹强度（等级及标记）,国产螺纹的性能等级一般有：3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9。,注：进口标准件（日/韩）,螺纹标记的含义：,1）8 8 第一个数：表示公称抗拉强度的 1/100（即最大抗张应力 N/mm2)1008=800 N/mm2 第二个数：表示公称屈服强度与公称抗拉 强度比值的关系（即屈强比）0.8=80%两数相乘得出其屈服强度：800*0.8=640 N/mm2 2）BUFO：表示生产商3）M：表示公制螺纹,抗拉应力：1008=800 N/mm2屈服应力：8000.8=640 N/mm2,抗拉强度/屈服：,材料标准：,等级性能：,等

4、级性能：,日/韩标准,对应中国标准,螺栓强度计算：,附表：螺纹有效面积AS,二.螺纹拧紧原理及控制 1.螺纹拧紧原理 2.拧紧力矩控制方法,2-1 螺纹拧紧原理,螺纹原理 螺纹拧紧 螺纹紧固件中的受力情况 拧紧力矩和紧固轴力的关系 影响预紧力因素 紧固件拧紧的实质,螺纹原理,以倾斜角的线，围绕圆柱或圆锥运动时，圆柱或圆锥上就形成了螺旋线。沿着螺旋线产生的沟漕和突起物就是螺纹。圆柱的外侧螺纹叫外螺纹。圆柱的内侧螺纹叫内螺纹。螺纹是内、外一组同时使用的。,螺纹主要参数,螺距P:相连两个螺纹顶尖的距离。导距L:螺纹旋转一周时，螺纹上一点沿轴线方向前进的距离。,注:一条螺旋线产生的螺纹叫单头螺纹，螺距

5、与导距相等。两条或两条以上的等间隔的螺旋线产生的螺纹叫多头螺纹。,导距=n螺距,螺纹主要参数,螺纹有效直径:,螺纹拧紧,拧紧是用螺栓、螺母把零件连接起来，不能松动。为了不让其松动，必须在螺栓上施加一个叫“轴向力”的适当拉力（拧紧力）。实际作业中，因为直接测量轴向力困难，所以螺栓、螺母拧紧时，用“扭矩”代替。,螺纹紧固件中的受力情况,螺纹紧固件受力分析：,所施加的扭矩和夹紧力之间的关系：10%,当对螺母施加力时，将产生力矩：T=F r,其中：Ta=F 2r=2Tb,拧紧力矩的组成：,1）支承面摩擦力矩TW2）螺纹副摩擦力矩TST=Ts+Tw注：轴向力所产生的力矩为零。,紧固轴力Ff（预紧力）的计

6、算：,其中，K：扭矩系数，与支承面粗糙度和润滑情况、螺纹副精度和润滑情况等有关。,拧紧力矩和紧固轴力的关系,在采用同一扭矩紧固时：、摩擦系数上升，K值变大，则预紧力Ff不足、摩擦系数下降，K值变小，则预紧力Ff增大，可导致螺纹连接破坏失效。,影响预紧力（夹紧力）的因素,螺纹的摩擦性能主要取决于：螺栓材质、制造精度、表面处理、实际装配工艺条件等。,控制螺纹紧固轴力（预紧力），保证被连接件所需的夹紧力。,夹紧力需适中：1）过小夹不紧，被连接件容易松动；2）过大夹过紧，被连接件容易损伤，同时，也容易造成螺纹件的损坏。,螺纹连接的可靠性主要取决于螺栓的轴向夹紧力，夹紧力通常只能通过控制拧紧扭矩或转角来

7、实现。,紧固件拧紧的实质,轴向预紧力的确定,螺栓连接件的特性,【关键工序：7-10%；一般工序：15%；特殊部位：3-5%】,薄螺母？开槽螺母,被联接件所需夹紧力 预紧力Ff 屈服预紧力Ff 确定扭矩目标值 螺纹选型,紧固扭矩目标值确定,1、确定被联接件的夹紧力 得出预紧力Ff2、预紧力Ff 螺纹选型（50-60%屈服预紧力）3、通过试验，测其表面及螺纹副状况下 K值4、根据公式计算目标扭矩：Tf=K Ff d,附一：标准件屈服与极限紧固轴力值,附二：标准件常用拧紧力矩值,螺纹拧紧质量的表现,目前，对螺纹的拧紧质量公司内主要通过Cp值及Cpk值体现。建议：通过合格率体现（上/下控制线）。力矩判

8、断：确保下限值，上限不得超出10-15%。（日本）,二.螺纹拧紧原理及控制 1.螺纹拧紧原理 2.拧紧力矩控制方法,2-2 拧紧力矩控制方法,扭矩直接控制法,例：轮胎螺栓拧紧要求为 287-346Nm,扭矩控制 转角监控法,注：扭矩控制法 的一种辅助监控,扭矩+角度 控制法,扭矩,角度,扭矩=OK扭矩=OK,T0,1,2,例：缸盖螺栓拧紧要求为 64Nm+松懈+20Nm+90+90,屈服点控制法,附：连接和软连接,三.拧紧力矩的管理基础 1.螺纹紧固的四种错误 2.拧紧工具的选择 3.拧紧检具及检测方法 4.拧紧力矩的影响因素 5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施,紧固作业者的错误：忘记紧固，或

9、紧固工具使用不当（工具正确）；紧固方法的错误：紧固次序不当，或紧固工具选择欠妥（工具不正确）；紧固工具的错误：工具精度不高，性能不好；紧固连接件的错误：零不见尺寸超差，材质不好，螺纹润滑不良。,3-1.螺纹紧固的四种错误,三.拧紧力矩的管理基础 1.螺纹紧固的四种错误 2.拧紧工具的选择 3.拧紧检具及检测方法 4.拧紧力矩的影响因素 5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施,3-2 拧紧工具的选择,紧固件保证系统,拧紧工具检定系统,定扭工具,动力式作业工具,定值扭力扳手,套筒式（喀哒扳手）,开口棘轮头式,可换头式,手动式作业工具,可换式头部,开口头,梅花头,六角头,驱动方头,棘轮头,管扳手头,扭矩

10、控制系统,常用定扭工具对比,非定扭工具,常用的有：冲击扳手、开口扳手、棘轮扳手、螺丝刀等,注：目前我公司进口非定扭工具主要为日本东空、三研等产品。,拧紧工具的选择,三.拧紧力矩的管理基础 1.螺纹紧固的四种错误 2.拧紧工具的选择 3.拧紧检具及检测方法 4.拧紧力矩的影响因素 5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施,3-3 拧紧检具及检测方法,常用的检测工具有：1）静态检测 指针式力矩检测扳手、表盘式力矩 检测扳手、数显式力矩检测扳手等2）动态检测 传感器式力矩检测扳手等,检测工具的选择,检具必须定期标定,力矩检测式扳手,力矩检测式扳手,扭力螺丝刀 检测,常用检测方法,1）事后法（静态检测）：拧

11、紧法 拧松法 复位法2）过程法（在线动态检测）：传感器法,注：静态检测由于是装配后检测，受到力矩衰减、静摩擦力、检具的精度等影响，所测的力矩跟实际值有一定误差。动态检测能真实地反映紧固件的拧紧力矩。,另：螺栓伸长法也是一种检测方法，主要应用在校准、标定和试验开发中。,力矩检测的主要影响因素,1）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）2）检测工具的影响（精度）3）检测方法的影响（力矩变化系数）,三.拧紧力矩的管理基础 1.螺纹紧固的四种错误 2.拧紧工具的选择 3.拧紧检具及检测方法 4.拧紧力矩的影响因素 5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施,3-4 拧紧力矩的影响因素,

12、影响拧紧力矩的主要因素：1）气压情况2）润滑情况3）零部件质量4）拧紧工具5）拧紧方法,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的过程中有一个稳定的气压。注：目前公司风动工具的气压稳定值为6.30.3Mpa。,气压影响,润滑影响,注：上表中扭矩系数为日本试验结果。,在有润滑的条件下，扭矩系数K变小，同一扭矩将得到不同的轴向预紧力（夹紧力）偏大；或相同的预紧力时，扭矩 偏小。,零部件质量的影响,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、支撑面变形等。例：轮胎螺栓与钢圈的定位误差，易造成“假扭 矩”，即力矩达到要求，在

13、地面滚动后，力 矩急剧下降。,“假扭矩”现象,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。（假力矩的控制）,工具的影响,拧紧方法的影响,拧紧方法对装配质量有较大的影响常用的方法有：对角拧 分组拧（分序）分步拧 重复拧,多组螺栓，如：U型螺栓、轮胎螺栓、离合罩螺栓需要：分序、对角拧紧,注：亦可采用 多轴螺母拧紧机 1）预拧值20%2）等待 3）同时拧至力矩值 并记录拧紧角度,缸盖螺栓拧紧要求为：64Nm+松懈+20Nm+90+90需要：分序、分步、重复拧紧,紧固时效处理：减小扭矩变

14、化。,三.拧紧力矩的管理基础 1.螺纹紧固的四种错误 2.拧紧工具的选择 3.拧紧检具及检测方法 4.拧紧力矩的影响因素 5.螺纹松弛的分类、原因及防松措施,3-5 螺纹松弛的分类与原因,螺栓无倒转时产生的松弛,螺栓倒转时产生的松弛,防松原理 消除（或限制）螺纹副之间的相对运 动，或增大相对运动的难度。防松措施 为防止紧固件松动，除保证有效的轴力（预紧力）外，通常加装防松元件或采用带 锁齿螺栓，或直接锁死。,摩擦防松：采用双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母等,注：原则上弹簧垫圈只能用一次，拆后再装则影响防松效果。,机械防松：采用开槽螺母与开口销、圆螺母与止动垫圈/止动垫片等,化学防松：粘合（如：螺纹涂密封胶）,永久防松：端铆、冲点、点焊等,案 例 分 析,案例一：HFC1020前骑马螺栓拧紧力矩变化（轴管式前桥）,小卡厂总装车间装配HFC1020时，按190Nm力矩装配，拧紧前桥骑马螺栓（轴管式前桥）。线上检测数据稳定在190Nm左右，线下再检测发现其力矩数据普遍下降至90160Nm，不合格。,概要,下线衰减再复紧，路试后再测：力矩下降约20Nm.,现状调查,1）前桥总成,h1,2）U型螺栓,3）紧固压板,原因推测,1）下线后，由于压板变形，螺母松动，造成力矩下降（60Nm）；2）下线路试复紧，再路试后，力矩下降小的原因（20Nm）：压板和前轴圆管紧贴在一起，减小了塑性变形的空间。,