浅谈螺纹连接的扭矩控制

螺纹连接通过螺栓轴 向预紧力来连接两个零件 ，是机械产品中常用的连接方式，螺栓轴向预紧力对连接强度 、螺纹副防松 、被连接件间的密封等有直接影响 ，稳定和大小适宜的轴向预紧力是可靠连接 的前提。实际工作中 ，不能方便地直接测量螺栓轴 向夹 紧力，所 以，-般需通过对螺栓扭矩的控制来得到合适 的轴向夹 紧力。

在汽车装配中，作为整车承载 脊梁”的车架 ，其连接件采用螺栓包括高强度 的螺栓的数量比例越来越高 ，保证车架产品产出时的螺栓扭矩合格尤其重要 。

本厂在-个新车型生产准备阶段 .四轴前后桥 U型螺栓预紧 ，在确认联接件、螺纹副、操作方法等处于稳定状态的情况下。使用电动鹏机，鹏所要测量的螺栓，再通过数显扭矩扳手检测扭矩值时，发现扭力矩值不-致 .达不到工艺规定的扭力矩值要求。本文对此问题进行 了检测分析并提出了解决问题的方法 。

1 影响扭矩的因素分析根据扭矩与鹏技术的原理 .扭矩、摩擦力和夹紧修稿 日期 ：2013-08-09作者简介：王延 军1963-，男，蒙古族 ，内蒙古人 ，硕士研究生学历 ，高级 工程 师 ，技 术 负责人。主要研 究领 域 ：汽车工 艺技术、已发表论文两篇 ；金柱发1964-，中专 学历 ，工程师。主要研 究领域 ：汽车装 配工 艺技 术。

62力的关系如图 1所示 。螺栓在鹏中拉伸 ，就对连接件产生 了夹紧力 ，而在装配过程中需要的正是连接件中的夹紧力 ，但在紧固过程中-般 90% 的扭矩被摩擦力消耗，只有 10%的扭矩转化为夹紧力。

扭矩 100%图 1螺纹连接的扭矩转化示意图Fig.1 Torque change for Screw connections1.1摩擦力的影响通过测算：摩擦力的变化，会导致连接件中的夹紧力有 40%的变化。从扭矩控制的方法分析 ，当螺纹连接时。螺栓轴向预紧力 F与鹏时所施加的鹏扭矩 T成正比关系。用 TKF表示 ，K为扭矩 系数 ，其值大小主要由接触面之间、螺纹牙之间的摩擦阻力决定。-般情况下 。K值约在 0.2～0.4之 间。而有时达到在 0.～0.5之间.所以摩擦阻力的变化对扭矩影响很大，即使用相同的设定扭矩值鹏两个不同摩擦阻力的连接件时，所获得的螺栓扭矩相差很大 ，最大可达-倍 。使用不 同的螺母的状态，其摩擦力不同，扭矩随之改变。

1.2 连接方式连接方式分为硬连接、中性连接与软连接 。通过试·产品与市场 ·验可知，连接体的弹性系数不同，表面加工方法和处理方法不同.对扭矩系数 K值有很大的影响 ，从而影响扭矩 .根据 QCf518-2007汽车用螺纹紧 固件鹏扭 矩规范要求 ，8.8级 M14x1.5的螺栓 ，其扭 矩为 146N·m～206N·m.通过将其装 于硬连接 、中性连接与软连接部位进行试验并统计分析与计算得出，硬连接时静态扭矩为 156N·m～248N·m，中性连接时静态扭矩为 141N·m-247N·m，软连接时静 态扭矩为 108N·m～262N·m，通过试验其影响扭矩达27.2%。在鹏过程中，在螺栓轴 向方向连接件及被连接件变形越大，该连接越 软”，反之越 硬”.在 实际应用 中 .硬 连接 的鹏角度 小于30o，软连接的拧 紧角度大于 720。，但大多数连接 为中性连接 .其鹏角度在 30和 720。之间。连接方式对扭矩的影响如图 2所示。

Fig.2 nfluence of connection mode1.3 其他影响扭矩的因素装配过程中的振动 ；工件的状态 装配件变化 、装配零件尺寸变化；孔错位 、零件错位 、零件不对致紧固时受力不均.严重影响扭矩值。关联零件没有装配到位 ，工装夹具不到位同样致紧 固时受力不均 ，影响扭矩值 ； 鹏的精度 ；测量的时间 ；人员状态 力量大孝用力均匀性、到位状态感知等。

在螺栓直径 、被连接件表面摩擦系数 、螺纹副摩擦系数和连接方式 已确定 的情况下 .电动鹏机鹏螺母后输出扭矩与用数显扭矩扳手检测螺母扭力矩值不-致的原 因，分析应是动态扭矩与静态扭矩产生的影响。

2 静态扭矩、动态扭矩及其影响因素静态扭矩-- 手动鹏工具对 已鹏的螺栓加-个顺螺栓鹏方向逐渐增大的扭矩，直至螺栓再-次产生鹏运动的瞬间，记录下的刚产生运动的扭矩值，即为静态扭矩。如所用扭力扳手测量所得到的扭矩。

动态扭矩--是自动鹏工具在鹏过程最终或扭转过程所得到的扭矩值。如四轴前后桥 U型螺栓鹏机最终显示的扭矩是动态扭矩。

通常鹏规范规定 的是动态扭矩 。动态扭矩和静态扭矩存在差别 ，有时二者相差可达 30%甚至更大 。造成差异的主要 因素包括 ： 软性粘结点衬垫和密封圈；拧紧的时间 ；工件的状态 是否已经用过 ；人员状态力量大小 、用力均匀性 、到位状态感知等；在其他条件相同时，根据研究 。连接方式对动静态扭矩 的影 响为软联接 ：静态扭矩低于动态扭矩 ；硬联接 ：静态扭矩高于动态扭矩 ：中性联接 ：静态扭矩接近动态扭矩 。

鹏机鹏螺母时输出的扭矩是动态扭矩，当用手动扳手重新检测螺母扭矩时，则为静态扭矩 ；动态扭矩比静态扭矩更加准确 ，重复性更强。

为 了正确控制前后桥钢板弹簧骑马螺栓的扭力矩 ，通过进-步实验、统计分析 ，制定了检验静态扭矩与拧紧机设置动态扭矩 ，经过在生产过程中的实施及跟踪验证 。钢板弹簧骑马螺栓的扭力矩得到了有效控制。

3 扭紧力矩控制1静态扭矩值的正确评价采用通过采集 100个实际扭矩测量值 ，然后借助统计分析的方法求出标准偏差 S，再 根据装配 的实际情况以 2s或 3s作为控制范围的上 、下极限 ，用作检验、评价螺栓连接鹏效果 ，且所测量的静态扭矩值必须在设定的上下极限范围内。

2编制动态扭力矩与静态扭力矩对照表作为实际生产的控制范围与检验所用 ，见表 1。

表 1 动态扭矩与静态扭矩对照表Tab.1 Statement of dynamic and static torque府 螺母规格i ! f控 ! f'16X1.5 Q361B1624x27 200-250定值230 190～280中值235 l。M18x1.5 l Q363B1827×3ol 250-300定值280 250-340中值295V20X1.5 l Q363B2030x33l 39640定值420 l370-470中值4203鹏机纳入计量管理，并按电动鹏机管理办法的规定进行 日常校准与定期校准工作。

4 结束语钢板弹簧骑马螺栓鹏是汽车装配扭矩控制重点之-， 合格力矩控制对装配质量至关重要 ，但影响力矩的因素较多 ，在实际生产尤其是大批量生产过程中力矩的控制是-项复杂的工作，通过力矩的影响分析，找到动态力矩与静态力矩的关系♀决生产实际中螺栓扭紧力矩的控制方法，提高产品质量的稳定性。