汽车螺栓拧紧基础知识

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序号底盘号后桥号装车日期故障时间故障地点状态1560255045704330H05.7.2605.8.4长沙左后轮螺栓全断2560253165704694H05.7.2505.8.4长沙右后轮螺栓全断3560250875704612H05.7.2105.8.1黄石左后轮螺栓全断4560256645804751H05.7.2705.8.5南阳左后轮螺栓断4只5560256695804763H05.7.2705.8.5南阳左后轮螺栓断2只概要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tM16×1.5-6h抵触点1）零部件质量调查实物检测t螺纹（配合）备注123455.085.125.15.044.938M16×1.5碰钢圈不合格不合格不合格不合格不合格不合格2）作业工具调查INT(杯形螺母)OUT(外螺母)小卡厂名称风动扳手现状风动扳手现状SW-19P工具过小未控制EI-3800工具过大有控制规格100-300N.m300-1370N.m重卡名称定扭扳手可调、适用OK定扭扳手可调、适用有控制规格300N.m300N.m总装名称风动扳手适用未控制风动扳手适用有控制EI-2000PEI-2000P规格150-580N.m150-580N.m注：后轮轮胎螺栓扭矩标准要求为：287-346N.m内螺母工具的拧紧力矩规格：100-300N.m工艺标准：287-346N.m装配时：打不紧。■打不紧——产生剪切、切断螺栓。外螺母工具的拧紧力矩规格300-1370N.m工艺标准287-346N.m装配时：打过紧。■打过紧——拉伤螺栓。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T主要内容螺纹副基本知识汽车常用螺纹副类型螺纹强度（等级及标记）螺纹拧紧原理及控制螺纹拧紧原理拧紧力矩控制方法拧紧力矩的管理基础拧紧工具的选择拧紧检具及检测方法拧紧力矩的影响因素螺纹松弛分类、原因及防松措施附：案例分析一.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螺纹强度（等级及标记）国产螺纹的性能等级一般有：3.64.64.85.65.86.88.89.810.912.9。螺栓4T5T6T7T8T9T10T螺母4T6T8T注：进口标准件（日/韩）螺纹标记的含义：1）88第一个数：表示公称抗拉强度的1/100（即最大抗张应力N/mm2)100×8=800N/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=640N/mm22）BUFO：表示生产商3）M：表示公制螺纹抗拉应力：100×8=800N/mm2屈服应力：800×0.8=640N/mm2应力N/mm²拉伸度屈服失效弹性区抗拉强度80%抗拉强度/屈服：性能等级材料和热处理化学成分%回火温度℃CPSBminmaxmaxmaxmaxmin3.6碳钢—0.20.050.060.003—4.80.555.86.88.8低碳合金钢（如硼、锰、铬）0.150.40.0350.0350.003425淬火并回火或中碳钢淬火并回火0.250.5510.9中碳钢淬火并回火0.250.550.0350.0350.003425或低、中碳合金钢（如硼、锰、铬）0.2淬火并回火或合金钢淬火并回火0.212.9合金钢淬火并回火0.280.50.0350.0350.003380材料标准：等级性能：N/mm23932282322——HRB（min)——898279716752HRB（min)4439373432——HRC（max)——99.595HRB（max)洛氏硬度HR89101212——20—2225min伸长率%1100940720660640480420300340240190min1080900720640640480400300320240180公称12001000900800600500400300N/mm2公称抗拉强度12.910.99.88.8d＞168.8d≤166.85.85.64.84.63.6机械物理性能屈服点屈服强度等级性能：种类抗拉强度Kgf/mm硬度4T≥40HRB70~977T≥70HRC20~289T≥90HRC28~34种类抗拉强度Kgf/mm硬度4.64.8≥40HRB67~95HRB71~95无9.8≥90HRC28~37日/韩标准对应中国标准螺栓强度计算：PO=σS×AS其中：σS—螺纹紧固件的屈服强度，N/mm2AS—螺纹部分有效面积，mm2螺纹直径粗牙螺纹细牙螺纹螺距面积螺距面积M6120.1————M81.2536.6139.2M101.558164.51.2561.2M121.7584.31.2592.11.588.1M1421151.5125M1621571.5167M182.51921.5216M202.52451.5272M222.53031.5333M2433532384M2734592496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①螺纹原理②螺纹拧紧③螺纹紧固件中的受力情况④拧紧力矩和紧固轴力的关系⑤影响预紧力因素⑥紧固件拧紧的实质①螺纹原理螺距外螺纹内螺纹以倾斜角β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×螺距螺纹主要参数米制螺纹内螺纹外螺纹螺纹有效直径:②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。我们施加扭矩T我们将得到夹紧力FTFFFF拧紧作用—部件连接夹紧力③螺纹紧固件中的受力情况螺纹紧固件受力分析：张力（轴力）F夹紧力剪切力剪切力张力（轴力）F支承面摩擦力Fw螺纹副摩擦力Fs剪切力剪切力张力张力这必须避免!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。螺纹副摩擦力矩TS支承面摩擦力矩TW轴力轴力紧固轴力Ff（预紧力）的计算：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。T=KFfdFf=T/Kd弹性区域内Fmax弹性区FminKmaxKmin塑性区紧固力矩T紧固轴力Ff④拧紧力矩和紧固轴力的关系在采用同一扭矩紧固时：Ⅰ、摩擦系数上升，K值变大，则预紧力Ff不足Ⅱ、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。摩擦力润滑后的螺栓坏的螺纹普通紧固轴力⑤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实现。⑥紧固件拧紧的实质1）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作过程中始终可靠贴合；2）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/破裂等）轴向预紧力的确定螺栓连接件的特性抗拉强度应变屈服点失效弹性区塑性区屈服强度极限抗拉强度60%50%力矩取值？【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=KFfd性能等级8.8（屈服轴力/极限轴力）——理论螺纹直径屈服紧固轴力极限紧固轴力粗牙螺纹细牙螺纹粗牙螺纹细牙螺纹扭矩（Nm）轴力（N）扭矩（Nm）轴力（N）扭矩（Nm）轴力（N）扭矩（Nm）轴力（N）M619.612860————21.516080————M847.623420512508051.32928056.131360M1094.33712010541280103.7464001155160099.53916010948960M12164539501805894018067440198736801725638018970480M14261736002848000028792000312100000M16408100400434106800448125600477133600M18561122800632138200617153600695172800M20796156800884174000875196000972217600M221080193900119021310011802424001310266400M241370225900149024570015002824001640307200M272010293700217031740022103672002380396800附一：标准件屈服与极限紧固轴力值性能等级10.9（屈服轴力/极限轴力）——理论螺纹直径屈服紧固轴力极限紧固轴力粗牙螺纹细牙螺纹粗牙螺纹细牙螺纹扭矩（Nm）轴力（N）扭矩（Nm）轴力（N）扭矩（Nm）轴力（N）扭矩（Nm）轴力（N）M627.518090————30.220100————M866.93294071.63528073.53660078.739200M10132522001475805014558000161645001395508015261200M12231758702528289025484300277921002417929026588100M14368103500400112500404115000440125000M16574141300610150300631157000671167000M18790172800888194400869192000976216000M201120220500124024480012302450001360272000M221520272700167029970016703030001830333000M241930317700210034560021203530002310384000M27283041