1、螺紋連接的擰緊力矩一般用以下公式計算：    M=KDF×10-3     式中  D-螺紋公稱直徑(mm)         F-預緊力(N)         K-阻力系數.     預緊力F-一般取螺栓破壞載荷的70%80%,破壞載荷一般取螺栓材料的屈服極限與螺栓有效截面積之積，對鋼制螺母.螺栓,阻力系數K-一般在0.10.3之間,常取

2、K=0.2.     對于預緊力無明確要求的螺紋連接,可以使用普通扳手氣動扳手或電動扳手擰緊,憑操作者的經驗,手感老判斷預緊力是否適當.有預緊力要求的螺紋連接一般常用控制轉矩法、控制轉角法和控制螺紋伸長法等方法老保證準確的預緊力。幾種主要的保證預緊力要求的螺紋連接方法見表58-17。                        

3、0;                                            表58-17規定預緊力要求的螺紋連接方法 裝配方法 控制預緊力的方法 使用特點 適用范圍 控制力矩

4、法 用測力扳手使預緊力達到要求值 使用方便，容易保證扭轉力矩，接觸面的摩擦及材料彈性系數對力矩影響較大，誤差較大 中、小型螺栓 控制扭角法 早螺母擰緊消除間隙后，再將螺母扭轉一定的角度 使用較方便，接觸面的摩擦及材料彈性系數的影響較小，誤差較大，參數需實驗、計算確定 中、小型螺栓 扭斷螺母法 在螺母上切出一定深度的環槽，在環槽處扭斷螺母 操作方便，誤差較小，螺母本身的制造和修理重裝不便 中、小型螺栓 液壓拉伸法 用液壓拉伸器使螺栓達到規定的伸長量 螺栓不承受附加力矩，誤差較小，需要采用液壓拉伸器 大型螺栓 加熱拉伸法 加熱（一般低于400）然后采用一定厚度的墊圈（常為對開式）或螺母擰緊弧長來控

5、制預緊力，依加熱方式可分為火焰加熱、電阻加熱、電感加熱、蒸汽加熱等方法 火焰加熱采用噴燈或氧乙塊加熱，操作較方便；電阻假熱器放置在螺栓軸向深孔或通孔中，加熱螺栓的光桿部位，場用低電壓，加熱螺栓的廣柑部位，常用低電壓（45V）、大電流（300A）；電感加熱時導軌線早光桿部位，蒸汽加熱在螺栓軸向通孔中通入蒸汽 大型螺栓 扭矩 -轉角法擰緊工藝條件下的裝配質量評價 林湖 （上海大眾汽車有限公司 201805 ）         摘 要：扭矩 - 轉角擰緊方法在現代螺紋副裝配作業中占有重要地位，客觀已是關鍵螺栓緊

6、固所采用的一種主要的方法。但如何在這種工藝條件下對螺紋副的聯接質量進行評定，則是一個需要解決的實際問題，本文就此進行了一些探討。         關鍵詞：螺栓聯接 扭矩轉角法 裝配質量 評定方法 1、 扭矩 - 轉角擰緊工藝的技術特點所引起的評定問題         螺紋副聯接是汽車、內燃機、壓縮機等眾多機械行業裝配作業所廣泛采用的一種方法，為確保裝配的質量，必須對螺紋副的擰緊狀態予以控制。現今用于控制螺紋擰緊的方法主要有扭矩法，扭矩

7、- 轉角法，屈服點法，螺栓伸長法等 4 種。其中，螺栓伸長法雖然最為準確、可靠，然而，由于難以在實際的裝配機械上實現，故至今尚未用于生產。相比之下，扭矩法因簡單易行，長期來一直是螺紋副裝配中最常用的方法。但隨著對裝配質量要求的不斷提高，扭矩法的不足也越來越多地暴露出來。因此，近十年來，重要場合下螺栓聯接所采用的擰緊工藝基本由扭矩 - 轉角法所取代，大大提高了產品的裝配質量。以轎車發動機為例，在現代汽車廠的發動機裝配線上，關鍵螺栓聯接，如主軸承蓋、缸蓋、機油濾清器支架、曲軸軸頭等的擰緊工藝都為扭矩 - 轉角法，一些分裝線上的重要螺栓聯接，象連桿，采用的也是這種方法。   &#

8、160;     裝配擰緊的實質是通過螺栓的軸向預緊力將兩個工件（如缸蓋與缸體）可靠地聯接在一起，因此，對軸向預緊力的準確控制是保證裝配質量的基礎。通過控制擰緊扭矩間接地實施預緊力控制的扭矩法由于受到摩擦系數等多種不確定因素的影響，導致對軸向預緊力控制精度低。此外，出于安全考慮，最大軸向力在設計時一般設在其屈服強度的 70% 以下，實際值往往只有 3050% 。軸向預緊力小而分散，必然造成材料利用率低、結構笨拙和可靠性差。而扭矩 - 轉角法的實質是控制螺栓的伸長量，在螺栓貼合以后的整個擰緊范圍，伸長量始終與轉角成正比。在彈性范圍內，軸向預緊力與

9、伸長量成正比，控制伸長量就是控制軸向力，螺栓開始塑性變形后，雖然兩者已不再成正比關系，但桿件受拉伸時的力學性能表明，只有保持在一定范圍以內，軸向預緊力就能穩定在屈服載荷附近。事實上，扭矩 - 轉角法主要通過將螺栓拉長在超彈性極限，達到屈服點，以實現既充分利用材料強度，又完成了高精度擰緊控制的目的。         眾所周知，扭矩是一種易測量又易顯示的工作參數，而對軸向預緊力的測量則很困難。在評定裝配質量，即產品的螺栓聯接質量時，若采用扭矩法進行擰緊，則裝配工藝的要求表達為MA =MA0±10 ，其中MA0

10、 為額定扭矩值。據此，很容易確定上、下限控制，但若采用扭矩 - 轉角法，工藝要求的表達形式就完全不同，成為：MA=Ms±10%+a10 。其中Ms 稱為起始扭矩，a 是達到起始扭矩后螺栓轉過的角度，取值一般為60o、90o、120o 等，至于±10o 只是轉角公差的一種表達形式，也有定為±10%的，或以單邊公差表示，如180o +20 o 。而對扭矩 - 轉角擰緊工藝條件，該如何評定螺栓聯接質量呢？這是企業必須解決的一個實際問題。2 評定裝配質量的技術依據         現實情況是盡

11、管扭矩 - 轉角法的擰緊原理與常用的扭矩法有著本質的區別，可在評定產品的裝配質量時，還是只能利用扭矩這一參數，采用對最終扭矩進行檢查的形式，與執行扭矩法擰緊工藝時一樣。但必須指出，采用扭矩 - 轉角法擰緊時，最終扭矩的大小與螺栓聯接的摩擦狀況、材料強度等因素有關，其最終扭矩的分布比較分散，然而，扭矩的分散正是為了減小軸向預緊力的分散。螺栓聯接組件的扭矩系數越大，其最終扭矩就越大；當扭矩系數較小時，其最終扭矩就小。正常情況下，螺栓聯接的扭矩系數總是在一定范圍內分布，獲得的最終扭矩就在一定范圍內分布，因此，通過設定合理的最終扭矩范圍，能對采用扭矩 - 轉角法擰緊工藝時的裝配質量做出評定。 

12、0;       由此產生了間接和直接兩種評定模式，雖然它們都是以上述最終扭矩值作為依據，但獲得的途徑不同。間接法是以擰緊槍在完成螺栓緊固作業那一瞬間所顯示的值作為最終扭矩的，一般稱為裝配扭矩 。而直接法則是一種事后檢查方法，乃是由專業檢查人員手持指針式或電子數顯式扭力扳手，直接對產品上某一螺栓聯接部位進行扭矩測試，均采用“緊固法”，這樣得到的最終扭矩值常稱為檢查扭矩 。         從圖 1 中可以看出，在采用扭矩 - 轉角法裝配擰緊工藝時

13、，摩擦系數、預緊力與最終扭矩 之間的關系。                                 圖 1 超彈性裝配時的預緊力和擰緊力矩關系示意圖         如果螺栓強度最大，摩擦系數

14、最小，則產生最大預緊力FMmax，反之，如果螺栓強度最小，摩擦系數最大，則產生最小預緊力F Mmin。如果螺栓強度最小，摩擦系數最小，將產生最終扭矩MAmin ，反之，如果螺栓強度最大，摩擦系數最大，將產生最大最終扭矩MAmax 。         鑒于用作螺栓緊固的各類器具，無論較簡單的手持式扭力扳手還是自動化程度很高的多頭電動裝配機，都需經過嚴格、規范的校準，這為保證螺栓聯接的質量打下了基礎。加之檢查最終扭矩的方式，客觀上會一定程度地改變螺栓聯接的原始狀態，因此，企業在采用直接法評定產品的裝配質量時，大多采取抽

15、檢的辦法。以某汽車發動機廠為例，這項工作在 Audit 檢查階段進行，每一班抽一臺產品發動機在臺架（即廠里的測功房）進行 5 個小時運行實驗，在取下后所做的解析、測試內容中，螺栓聯接質量的評定是其中一項，為此質量部門制定了一張“扭矩表”作為依據，由專業人員手持指針式或電子數顯式扳手檢查 60 多處的最終扭矩。其他類產品的情況相似，只是不需要在測試扭矩前做什么臺架實驗，象汽車廠中對整車和一些獨立總成的抽檢就是例子。         至于采用間接法來檢查螺栓聯接的最終扭矩，嚴格地講屬于動態監測過程，與以上談到的直接法的

16、性質完全不同。此時，關鍵是確定最終（裝配）扭矩的上、下限MAmax 和MAmin ，然后作為設定值輸入電動擰緊槍的控制器，在實施緊固作業過程中，將根據實測的裝配扭矩值大小，對螺栓聯接的狀態作出評價，顯然，這種監測是 100% 的進行。至于對較簡單的擰緊類器具，做法上雖有區別，但究其性質是一樣的。         問題是如何確定最終扭矩的范圍，在采用扭矩法擰緊工藝時，如前所述，這個問題有明顯答案。但對實施扭矩 - 轉角法的螺栓聯接，又如何確定它們最終扭矩的控制范圍，以作為評定依據呢？3 幾種在用評定方法簡述 

17、0;       評價扭矩 - 轉角擰緊工藝條件下的裝配質量，企業界在用的方法大致有這樣幾種：        經驗法，即直接參照執行國外的一些做法。鑒于不少國內汽車廠（包括發動機廠和零部件廠）的產品和制造工藝都不同程度地引進國外技術，后者的一些檢查方法也就被國內企業所仿效。         下限控制法是有代表性的一種“直接”評定方法，實施該方法時，只設置控制范圍的下限，即最終扭

18、矩的最小值 MCmin ，通過評定確保螺栓聯接的最終扭矩不小于MCmin 。至于MCmin 的量值，則有經驗而定，一種較常用的方式是“系數值”，將扭矩-轉角法的起始扭矩乘以一個固定的系數C，作為MCmin ，即        MCmin=C.Ms上式中的起始扭矩，系數一般取為1.1。         如發動機中的機油濾清器支架，在采用扭矩 -轉角法固定于某型號發動機上時，裝配工藝為：16Nm±10+90o ±15o

19、，采用下限控制法時，MCmin 就被定為18Nm。         還有一種情況是對每個特定的螺栓聯接設定一個明確的下限控制值，即規定此種情況下的MCmin 。如在某車型的整車裝配中，將副車架安裝在車身上的裝配工藝為 70Nm±10+90o±10o，下限控制值規定為80Nm。當然，這也是一個經驗值。         不可否認，“下限控制”這種經驗法有一定的局限性，只適合工藝過程相當穩定，設備狀態很好的情況下。

20、60;       參考標準法。這種做法適用于間接法評定，即根據一些大的企業集團或國際組織推出的標準，作為確定最終（裝配）扭矩MA 控制范圍的依據。表1摘自德國大眾汽車集團的一個標準，它給出了部分常用標準螺栓使用扭矩-轉角法進行裝配時，起始扭矩的推薦值，以及軸向預緊力 Fn 和最終扭矩MA 的散布范圍，后者無疑可以作為 MA 上、下控制限的參考依據。 螺紋規格 強度級別 預緊力扭矩 Nm+90 度 預緊力 Kn 擰緊扭矩 Nm （超彈性裝配后） （超彈性裝配后） FMmin FMmax MMmin MMmax M6 8.8

21、8 10.5 14.5 10 17 10.9 10 15.5 20 14.5 23.5 12.9 18.5 22.5 17 26.5 M8 8.8 20 19.5 26 24 41 10.9 29 36 35.5 57 12.9 34 41.5 41.5 65 M10 8.8 40 31 41.5 47.5 81 10.9 50 45.5 57 70 110 12.9 54 66 81 130 M12x1.5 8.8 60 48 64 85 145 10.9 90 71 88 125 200 12.9 83 100 145 230 M14x1.5 8.8 100 69 91 140 240 1

22、0.9 150 100 125 205 335 12.9 115 145 235 380 M16x1.5 8.8 120 95 125 215 380 10.9 180 135 170 310 510 12.9 160 195 360 585 M18x1.5 8.8 140 125 165 315 555 10.9 210 175 220 450 745 12.9 205 250 525 855         表 1 超彈性螺栓裝配起始扭矩MA 和轉角及最大最小預緊力 FMmin ,FMmax  

23、60;      毫無疑問，參考標準法如同前面的經驗法一樣，也有其局限性，首先，表 1 的轉角法是唯一的，即a=90o ，而實際執行扭矩 - 轉角法時，a 可以取包括120o、180o 在內的各種值。另外，實施擰緊時的不同做法，如采取擰緊后松開再擰緊，分步擰緊等方式，都直接影響最終（裝配）扭矩值的分布范圍。          統計法。這種評定方法的原理是，在確定螺栓緊固設備（器具）穩定可靠的前提下，通過測量、讀取大量合格螺栓聯接的最終扭矩，再經統計分析求出

24、其均值和標準偏差，由此確立上、下控制限。統計法既適用于最終扭矩的直接評定，也適用于最終扭矩的間接評定，區別僅在于獲得測試樣本的方式、過程不同，前者必須通過事后的人工檢測得到產品的檢查扭矩，而后者就比較簡單，特別對那些電動擰緊裝配機，裝配扭矩MA 的讀取、輸出都很方便。         對檢查扭矩MC ，根據 n 次測試結果，可求得檢查扭矩的均值MA 及標準差 s , 由此得到合格螺栓聯接檢查扭矩的控制上限 MCU =MCm +3s，以及控制下限MCl=Mcm-3s。     

25、    同樣，對裝配扭矩MA ，根據從螺栓擰緊機（器具）上獲得的 n 個最終扭矩MA 的讀數，可求得裝配扭矩MA 的均值MAm 及標準差 s 。由此，就能得到合格螺栓裝配扭矩的控制上限 MAU =MAm +3s，以及控制下限 MCmin ,MCmax =MAm-3sMAL=MAm-3s。         以下是一個實例。為了對采用扭矩 - 轉角擰緊工藝的某型號柴油機缸蓋螺栓聯接制定合理的最終扭矩在線監測范圍（MAmin ,MAmax ）和產品檢查控制范圍（ MCmin ,MC

26、max ），在柴油機總裝現場對該產品進行了裝配扭矩和檢查扭矩的測試，結果如表 2 所示。 工藝 80Nm 轉 90度 95Nm 轉 90 度 110Nm 轉 90 度  桿長 121mm 桿長 134mm 桿長 145mm 桿長 165mm 桿長 172mm MA Mc MA Mc MA Mc MA Mc MA Mc (Nm) (Nm) (Nm) (Nm) (Nm) (Nm) (Nm) (Nm) (Nm) (Nm) 第一臺 226 138 204 150 230 190 224 190 221 195 212 160 211 165 199 160 / / 225 185 203 1

27、55 210 160 192 145   220 185 175 145 201 180 210 175   217 180 189 175 200 165 193 165     198 160 207 155 211 170     第二臺 206 175 193 150 207 170 236 190 226 192 197 165 230 195 214 175 244 210 225 185 207 175 228 178 197 160   2

28、17 180 192 165 223 170 183 150   224 195 201 155 221 195 192 168     212 160 225 170 207 175     第三臺 202 160 200 165 214 180 268 260 216 170 202 163 227 190 218 180 245 200 225 195 207 163 226 180 224 205   239 195 202 170 221 165 230 195 &

29、#160; 234 205 200 165 224 188 204 175     200 150 213 160 217 180     第四臺 192 155 193 165 214 180 243 205 221 195 189 150 195 180 204 195 233 190 224 205 194 160 214 155 211 175   240 200 185 160 192 145 199 170   245 210 191 150 215 180 202 160     213 165 215 165 216 185 &#