调试工培训常用材料基础知识概要.pptx

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1、第一章第一章 标准件篇标准件篇第二章第二章 螺纹拧紧篇螺纹拧紧篇第三章第三章 其它材料篇其它材料篇内容提要内容提要第1页/共83页第一章第一章 标准件篇标准件篇第二章第二章 螺纹拧紧篇螺纹拧紧篇第三章第三章 其它材料篇其它材料篇第2页/共83页 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。第3页/共83页第4页/共83页第5页/共83页标准件体系标准件体系 韩标件系统 瑞风、瑞鹰、同悦、和悦 汽标件系统 宾悦、同悦、和悦 非标件系统怎么识别？第6页/共83页45公称直径10黄色14黄色螺母：13469

2、12001 1346814001 1314116001螺栓：1129006161 1125410303 1125410353 11251104511125110301第7页/共83页韩标件篇1韩标件图号通常有10位，以1开始，1*-*，特殊的有后缀字母结构类型公称直径螺柱长度外观颜色主分组号主分组号：主分组号：1111螺栓螺栓 1141511415、11290112901212螺钉螺钉 1243112431、12492124921313螺母、垫片螺母、垫片 1327013270、1338513385、1360213602第8页/共83页韩标件螺栓结构形式：韩标件螺栓结构形式：1 1、无垫片螺栓

3、：六角螺栓1120111201法兰螺栓1141140101，1141140707，1141141515，11411416162 2、螺栓+弹垫：1123*-1123*-、1124*-1124*-3 3、螺栓+弹垫+平垫：1125*-1125*-，1129*-1129*-，11300-11300-，11263-11263-第9页/共83页公称直径：0505、0606、0808、1010、1212、1414、16.16.长度：0808、1010、1212、1414、1616、1818、2020、2525、2828、3030、3535、4040、4545、50.50.小提示：如果是螺母、垫片，则长度

4、为0000公称直径和套筒大小的关系？8 8、1010、1212、1414、1717、1919、22.22.第10页/共83页外观颜色外观颜色1 1、五彩：金黄色，图号末位为1 1如：11290-061611290-06161 12 2、黑色：图号末位为3 3如：11415-061611415-06163 33 3、银白色：镀达克罗处理后的颜色，无法体现在图号上第11页/共83页螺栓螺栓4T4T5T5T6T6T7T7T8T8T9T9T10T10T螺母螺母4T4T6T6T8T8T标准件性能等级标准件性能等级韩标件：韩标件：提示：韩标件在图号第5 5位体现级别差异例：1125*系列第12页/共83页

5、练习练习11415-0616311415-0616311233-0820111233-0820111251-1030311251-10303第13页/共83页汽标件篇Q Q图号以Q Q开始，Q*Q*，特殊件图号中夹杂字母结构类型公称直径螺柱长度大类：1 1螺栓、2 2螺钉、3 3螺母、4 4垫片变更代号例：第14页/共83页汽标件螺栓结构形式：汽标件螺栓结构形式：1 1、无垫片螺栓六角螺柱Q150、Q151六角法兰Q180、Q184、Q1862 2、螺栓+垫片：平垫组合Q140、弹垫组合Q1423 3、螺栓+弹垫+平垫：Q146第15页/共83页标准件性能等级及标记（螺纹强度）标准件性能等级及

6、标记（螺纹强度）螺栓螺栓4T4T5T5T6T6T7T7T8T8T9T9T10T10T螺母螺母4T4T6T6T8T8T注：进口标准件（日/韩）汽标件：汽标件：螺栓：螺栓：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9螺母：螺母：8、9、10第16页/共83页螺纹标记的含义：1 1）8.88.8 第一个数：表示公称抗拉强度的 1/100 1/100 （即最大抗张应力 N/mm2)N/mm2)1008=800 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%0.8=80%两数相乘得出其屈服强度

7、 ：800*0.8=640 N/mm2 800*0.8=640 N/mm2 2 2）BUFO：表示生产商3）M：表示公制螺纹第17页/共83页抗拉应力：1008=800 N/mm1008=800 N/mm2 2屈服应力：8000.8=640 N/mm8000.8=640 N/mm2 2应力应力 N/mm拉伸度拉伸度屈服屈服失效失效弹性区弹性区抗拉强度抗拉强度80%抗拉强度抗拉强度/屈服：屈服：第18页/共83页性能性能等级等级材料和热处理材料和热处理化学成分化学成分%回火温回火温度度C CP PS SB Bminminmaxmaxmaxmaxmaxmaxmaxmaxminmin3.63.6碳

8、钢0.20.050.060.0034.84.80.555.85.86.86.88.88.8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0.250.5510.910.9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0.212.912.9合金钢淬火并回火0.280.50.0350.0350.003380材料标准：第19页/共83页等级性能：N/mm23932282322HRBHRB（min)min)898279716752HRBHRB（min)min)

9、4439373432HRCHRC（maxmax)99.595HRBHRB（maxmax)洛氏硬度HRHR89101212202225minmin伸长率%1100940720660640480420300340240190minmin1080900720640640480400300320240180公称12001000900800600500400300N/mm2N/mm2公称抗拉强度12.912.910.910.99.89.88.8 8.8 d168.8 8.8 d166.86.85.85.85.65.64.84.84.64.63.63.6机械物理性能屈服点 屈服强度第20页/共83页等级性

10、能：种类种类抗拉强度抗拉强度 Kgf/mmKgf/mm硬度硬度4T4T4040HRB HRB 709770977T7T7070HRC 2028HRC 20289T9T9090HRC 2834HRC 2834种类种类抗拉强度抗拉强度 Kgf/mmKgf/mm硬度硬度4.64.64.84.84040HRB HRB 67956795HRB HRB 71957195无无9.89.89090HRC 2837HRC 2837日/韩标准对应中国标准第21页/共83页螺栓强度计算：P PO O=S S A AS S 其中：S 螺纹紧固件的屈服强度，N/mm2 A S 螺纹部分有效面积，mm2 第22页/共83

11、页螺纹直径螺纹直径粗牙螺纹粗牙螺纹细牙螺纹细牙螺纹螺距螺距面积面积螺距螺距面积面积M6M6120.1M8M81.2536.6139.2M10M101.558164.51.2561.2M12M121.7584.31.2592.11.588.1M14M1421151.5125M16M1621571.5167M18M182.51921.5216M20M202.52451.5272M22M222.53031.5333M24M2433532384M27M2734592496附表：螺纹有效面积AS第23页/共83页标准件特殊特性1、搭铁特性（搭铁螺栓不可用普通螺栓代替）2、自锁特性第24页/共83页3 3

12、、导向特性4 4、刮渣特性5 5、垫片接触面积第25页/共83页第一章第一章 标准件篇标准件篇第二章第二章 螺纹拧紧篇螺纹拧紧篇第三章第三章 其它材料篇其它材料篇第26页/共83页u 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。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第27页/共83页 螺纹拧紧原理及控制 1.1.螺纹拧紧原理螺纹拧紧原理 2.拧紧力矩控制方法 3.拧紧力矩的管理基础 第28页/共83页2-12-1 螺纹

13、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 第29页/共83页 螺纹原理 螺距外螺纹内螺纹以倾斜角的线，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。第30页/共83页螺纹主要参数 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螺距第31页/共83页螺纹主要

14、参数 米制螺纹内螺纹外螺纹螺纹有效直径:第32页/共83页 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。第33页/共83页我们施加扭矩T我们将得到夹紧力FTFFFF拧紧作用拧紧作用 部件连接部件连接夹紧力夹紧力 螺纹紧固件中的受力情况 第34页/共83页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第35页/共83页剪切力剪切力剪切力剪切力张力张力张力张力这这必须必须避免避免!第36页/共8

15、3页所施加的扭矩和夹紧力之间的关系：10%10%第37页/共83页当对螺母施加力时，将产生力矩：T=F r T=F r 其中：T Ta a=F 2r=2T=F 2r=2Tb b第38页/共83页拧紧力矩的组成：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轴力轴力第39页/共83页紧固轴力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=K Ff dFf=T/K d弹性区域内Fmax弹性区FminKmaxKmin塑性区紧固力矩T紧固轴力Ff 拧紧力矩和紧固轴力的关系 第

16、40页/共83页在采用同一扭矩紧固时：、摩擦系数上升，K K值变大，则预紧力F Ff f不足、摩擦系数下降，K K值变小，则预紧力F Ff f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 影响影响预紧预紧力（夹紧力）的因素力（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。第41页/共83页控制螺纹紧固轴力（预紧力），保证被连接件所需的夹紧力。夹紧力需适中：1 1）过小夹不紧，被连接件容易松动；2 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

17、拧紧扭矩或转角来实现。紧固件拧紧的实质 第42页/共83页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）轴向预紧力的确定第43页/共83页螺栓连接件的特性螺栓连接件的特性抗抗拉拉强强度度应变应变屈服点屈服点失效失效弹性区弹性区塑性区塑性区屈服强度屈服强度极限抗拉强度极限抗拉强度60%60%50%50%【关键工序：7-10%7-10%；一般工序：15%15%；特殊部位：3-5%3-5%】

18、薄螺母？开槽螺母第44页/共83页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第45页/共83页性能等级 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）M619.61286021.516080M847.623420512

19、508051.32928056.131360M1094.33712010541280103.7464001155160099.53916010948960M12164539501805894018067440198736801725638018970480M14261736002848000028792000312100000M16408100400434106800448125600477133600M18561122800632138200617153600695172800M20796156800884174000875196000972217600M221080193900119021

20、310011802424001310266400M241370225900149024570015002824001640307200M272010293700217031740022103672002380396800附一：标准件屈服与极限紧固轴力值第46页/共83页性能等级 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）M627.51809030.220100M866.93294071.63528073.53660078.739200M10132522

21、001475805014558000161645001395508015261200M12231758702528289025484300277921002417929026588100M14368103500400112500404115000440125000M16574141300610150300631157000671167000M18790172800888194400869192000976216000M201120220500124024480012302450001360272000M221520272700167029970016703030001830333000M241

22、930317700210034560021203530002310384000M272830413100306044640029104590003360496000第47页/共83页螺纹 直径螺距性能等级 8.8性能等级 10.9扭 矩预紧力扭 矩预紧力M619116000-730012148000-9300M81.2521-2510500-1250029-3514500-17500122-2711000-1350032-3916000-19500M101.541-5116400-2040058-7123200-284001.2545-5518000-2200063-7725200-30800

23、146-5618400-2240065-7926000-31600M121.7573-8924300-29700105-12835000-427001.575-9225000-30700106-13035300-433001.2578-9626000-32000113-13837700-46000(M14)2122-14934900-42600160-19545700-557001.5126-15436000-44000178-21850900-62300M162182-22245500-55500247-29061800-725001.5199-24349800-60800265-31166

24、300-77800(M18)2.5243-28554000-63300380-43784400-971001.5287-33663800-74700397-45788200-101600M202.5389-45677800-91200486-54897200-1096001.5396-46579200-93000540-59610800-119200附二：标准件常用拧紧力矩值第48页/共83页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）。力矩判断：确保下限值，上限不得超出10-15%10-15%。（日本）第49页/共83页

25、螺纹拧紧原理及控制 1.1.螺纹拧紧原理螺纹拧紧原理 2.拧紧力矩控制方法 3.拧紧力矩的管理基础 第50页/共83页2-22-2 拧紧力矩控制方法 扭矩直接控制法扭矩直接控制法 扭矩控制扭矩控制 转角监控法转角监控法 扭矩扭矩+角度角度 控制法控制法 屈服点控制法屈服点控制法 螺栓长度法螺栓长度法第51页/共83页 扭矩直接控制法扭矩直接控制法 利用扭矩值与预紧力的线性关系，只对 紧固扭矩（T）进行控制，操作简便。注：注：扭矩控制法受扭矩系数影响较大，90%以 上用于克服摩擦力，精度很低，一般使 用在非关键部位。第52页/共83页扭矩直接控制法扭矩扭矩时间时间扭矩扭矩=OKTminTmax例

26、：安全带螺栓拧紧要求为 35-55Nm第53页/共83页扭矩控制扭矩控制 工具工具 1 1）小扭矩（）小扭矩（12Nm12Nm）一般采用电动枪或气动扭力螺丝刀一般采用电动枪或气动扭力螺丝刀 2 2）大扭矩）大扭矩 、风动定扭枪、风动定扭枪 （传感断气式、（传感断气式、油压脉冲、机械离合式油压脉冲、机械离合式 克服反作用力克服反作用力）等）等 、风动非定扭枪、风动非定扭枪 +喀哒扳手喀哒扳手第54页/共83页 扭矩控制扭矩控制 转角监控法转角监控法 在采用扭矩控制的同时在采用扭矩控制的同时,用紧固转角用紧固转角f f作作 为指标对预紧力进行监控的控制方法。为指标对预紧力进行监控的控制方法。.20

27、%N.20%N扭矩设定转角控制的起始点扭矩设定转角控制的起始点 .从起始点计算转角，同时记录扭矩从起始点计算转角，同时记录扭矩 注注:该方法装配精度高，可控制在该方法装配精度高，可控制在5%5%以内，一般用于较高的装配部以内，一般用于较高的装配部 位，抗松动、抗疲劳性能较佳，为拧紧装配工艺的发展方向。位，抗松动、抗疲劳性能较佳，为拧紧装配工艺的发展方向。第55页/共83页扭矩控制 转角监控法扭矩扭矩角度角度扭矩扭矩=OK角度角度：监控：监控TmaxTmin20%20%minmax设定角度注：扭矩控制法 的一种辅助监控第56页/共83页扭矩扭矩=OK角度角度=过高过高扭矩扭矩=OK角度角度=过低

28、过低扭矩扭矩=OK角度角度=OK扭矩扭矩角度角度TmaxTmin第57页/共83页 扭矩扭矩+角度角度 控制法控制法 分步拧紧，先采用扭矩控制,再采用紧固 转角f进行控制的方法。注:一般用在拧紧要求特别高的部位（高强度螺栓）。第58页/共83页扭矩+角度 控制法 扭矩扭矩角度角度扭矩扭矩=OK扭矩=OKT T0 012例：缸盖螺栓拧紧要求为 64Nm+松懈+20Nm+90+90第59页/共83页扭矩、角度控制扭矩、角度控制 工具工具 采用电控装置的电动螺母拧紧机采用电控装置的电动螺母拧紧机 、单个螺母：单轴拧紧机、单个螺母：单轴拧紧机 （须克服反作用力）（须克服反作用力）、组合螺母：多轴拧紧机

29、、组合螺母：多轴拧紧机第60页/共83页 屈服点控制法.拧紧系统先将螺栓拧至一起始力矩（50%），然 后系统不断计算扭矩/转角斜率，当螺栓材料 达到屈服点（扭矩不再增加，而角度增加很快），斜率急剧下降，则系统发出控制信号；.得到信息后，系统略微停顿，再转10左右。注：该方法具有可最大限度地利用螺栓强度的优点，同时，对螺栓自 身的屈服强度及抗拉强度有严格的要求。（适用：塑性区域）第61页/共83页 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 3.3.拧紧力矩的管理基础拧紧力矩的管理基础 1.螺纹紧固的四种错误 2.拧紧力矩的影响因素 3.螺纹松弛的分类、原因及防松措施第62页/共

30、83页扭矩扭矩角度角度贴合点贴合点硬连接硬连接 30 度度(ISO 5393)X Nm 720 度度(ISO 5393)X Nm 720 度度附：连接和软连接附：连接和软连接第63页/共83页 紧固作业者的错误：忘记紧固，或紧固工具使用不当（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。1.1.螺纹紧固的四种错误第64页/共83页2.拧紧力矩的影响因素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）拧紧方法第65页/共83页 气压的稳定性

31、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0.630.03Mpa0.630.03Mpa。气压影响第66页/共83页第67页/共83页润滑影响连连 接接 零零 件件扭矩系数扭矩系数 K K有润滑有润滑无润滑无润滑角螺栓和螺母角螺栓和螺母0 018180 02626凸缘螺栓和螺母凸缘螺栓和螺母0 023230 03131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。第68页/共83页零部件质量的影响

32、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，在地面滚动后，力 矩急剧下降。第69页/共83页“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）第70页/共83页工具的影响 拧紧工具的精度对拧紧力矩有直接的影响 检测工具的精度对力矩检测结果有直接的影响第71页/共83页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

33、重复拧第72页/共83页 642351圆周分布多组螺栓，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 并记录拧紧角度第73页/共83页伸展方向8136542731864275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：减小扭矩变化。第74页/共83页螺纹松弛的分类与原因分 类原 因1.初期松弛接触部分凹凸处由于磨合而变平2.陷没松弛座面塑性变形3.微动磨损引起的松弛接触表面横向变位引起磨损4.密封材料永久变形引起的松弛密封件等老化5.螺栓紧固过紧引起的松弛螺栓

34、塑性变形6.热因素引起的松弛发生内应力变化，各部分热膨胀不同7.轴垂直方向振动外力引起的松动8.轴向振动外力引起的松动座面部、螺栓部分相对位移9.轴横向冲击力引起的松动10.轴向冲击力引起的松动冲击引起螺栓座面部压缩力消失或减少螺栓无倒转时产生的松弛螺栓倒转时产生的松弛3.3.螺纹松弛的分类、原因及防松措施 第75页/共83页 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。第76页/共83页摩擦防松 ：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。第77页/共83页机械防松：采用开槽螺母与开口销、圆螺母与止动垫圈/止动垫片等第78页/共83页化学防松：粘合（如：螺纹涂密封胶）永久防松：端铆、冲点、点焊等第79页/共83页第一章第一章 标准件篇标准件篇第二章第二章 螺纹拧紧篇螺纹拧紧篇第三章第三章 其它材料篇其它材料篇第80页/共83页其它常用材料简介其它常用材料简介第81页/共83页谢谢大家谢谢大家第82页/共83页感谢您的观看！第83页/共83页