螺栓擰緊的案例
汽車線束中螺栓的擰緊技術
設計合理的螺栓擰緊連接方案、正確采用螺栓擰緊工具、有效的螺栓擰緊檢驗方法是確保線束中每一個螺栓正確擰緊的重要因素。重點對汽車線束中熔斷絲盒、中央電器盒中熔斷絲、電源線端子的螺栓連接，以及螺栓連接中動態扭矩、靜態扭矩以及扭矩的衰減進行探討。
在汽車線束中，有些導線孔式端子、熔斷絲、連接片等需要用螺栓來擰緊連接，電源線束正、負極端子的夾緊同樣需要用螺栓進行夾緊連接。這些需要用M5、M6、M8的螺栓或者螺母連接的部件通常分布在中央電器盒、前艙線束的熔斷絲盒、儀表線束的熔斷絲盒、電源線束的熔斷絲盒、電源線束 的正負極接頭上。
然而這些用螺栓連接的部件功能和性能要求都比較高，螺栓或者螺母擰緊連接的失效將直接影響汽車線束安全，甚至造成嚴重的品質事故。本文對汽車線束中螺栓的擰緊連接方面的相關內容進行闡述，與各位同行共同學習。
展開 （轉一篇文章）壓縮機氣缸螺栓擰緊過程有限元仿真
（a）裝配件有限元模型
（b）裝配件邊界條件示意圖
圖2：裝配件有限元模型和邊界條件示意圖
2.2 邊界條件
由于擰緊螺栓時，汽缸是擱在工裝臺上的：裝上缸蓋時，汽缸腰型孔下端面擱在工裝臺上；相反，裝下缸蓋時，汽缸腰型孔上端面擱在工裝臺上。在分析中忽略了螺栓的安裝順序，認為汽缸的腰型孔上下端面是同時固定的，所以把氣缸腰型孔上下端面全約束。在螺栓上施加預緊力，使缸蓋被壓，氣缸被拉，從而達到擰緊目的。其邊界條件示意圖見圖2（b）。
2.3 材料參數
2.4 計算結果
-
內徑變形量（μm）
端面變形量（μm）
葉片槽變形量（μm）
氣缸
0~1.3
0~1.2
0~1
2.5 結果分析
（1） 圖3（a）的氣缸變形云圖顯示：
① 氣缸端面螺栓孔處在螺栓預緊力的拉力作用下會往外凸（A 處），變形量為0~1.2μm
② 汽缸內徑各截面變形不一，變形量為0~1.3μm，圓度變差（C 處）
③ 葉片槽變形（B 處），在葉片槽靠近汽缸內徑側以及在汽缸進氣口側變形最大，最大值1μm
（2） 圖3（b）的氣缸和缸蓋接觸壓力云圖顯示：
① 氣缸端面螺栓孔周圍和缸蓋接觸緊密，這也說明氣缸在螺栓預緊力的作用下被拉，缸蓋被壓，從而達到擰緊的目的
② 氣缸端面螺栓孔周圍靠氣缸外徑的部分接觸壓力大于靠氣缸內徑的部分，這說明氣缸內徑在螺栓擰緊力作用下發生“坍塌”現象，接觸面積減小
3 實驗
3.1 氣缸變形測量
取上、下缸蓋和氣缸以及螺栓的裝配件進行螺栓擰緊實驗
用內徑千分尺測量氣缸內徑的變形值，在氣缸內徑表面上取3 個截面12 個點
用氣規測量葉片槽寬度的變形量，在葉片槽內表面上取3 個截面9 個點
詳細各測點位置示意圖見圖四。
展開 螺栓擰緊技術，竟然有這么多學問（小白收藏）
擰緊中的扭矩分配
擰緊一顆螺栓，需要施加一定扭矩旋轉一定角度后才可以完成，這部分的扭矩+角度所做功最終轉為三個部分：
1，螺栓頭下摩擦力消耗
2，螺紋副摩擦力消耗
3，產生預緊力
這個也可以根據以下公式得出：
? Fm= T/ (0.16P + (μg * 0.58 * d2) + ((Dkm/2) * μk))
? 預緊力 螺紋副 螺栓頭下
? 定義Definitions
Fm = 夾緊力clamping force
P = 螺距pitch of thread
μg = 螺紋副摩擦系數friction value in thread
d2 = 螺栓直徑diameter bolt
Dkm = 螺栓頭表面尺寸 size of surface bolt (nut)-head
Dkm = (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數fricition value surface bolt-head
一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀的體會到：10%的夾緊力做功體現在螺栓的被拉伸，40%和50%體現了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導致的發熱。
展開 如何模擬螺母、螺栓擰緊過程
如何模擬螺母、螺栓擰緊過程
【專業知識】螺栓基本擰緊技術，竟然有這么多學問，收藏！
= (dw + dh)/2
μk = 螺栓頭表面摩擦系數fricition value surface bolt-head
一般而言，這三者的比例在10%，40%以及50%，這部分能量的消耗很容易直觀的體會到：10%的夾緊力做功體現在螺栓的被拉伸，40%和50%體現了螺紋副以及螺栓頭下擰緊后摩擦力導致的發熱。
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擰緊技術中的螺栓螺母知識
螺栓擰緊是裝配環節的重要環節，螺栓/螺母在產品壽命周期內必須穩定連接，否則有可能造成嚴重的質量事故，因為螺栓/螺母失效而導致的安全事故時有發生。
螺栓/螺母的失效方式有以下幾種：
1. 強度不足
螺栓常見強度等級如下，如果螺栓制造商供應的螺栓不能滿足對應的強度要求，螺栓連接的安全性也無法得到保障。
2. 螺紋副強度不足
按照ISO898要求，與螺栓配合的螺紋副/螺母強度要與螺栓本身強度相匹配，比如螺栓強度為10.9的螺栓，應采用強度為10的螺母。
3. 螺紋副高度
同樣根據ISO898要求，螺母或者有效螺紋連接高度一般大于公稱直徑D的0.8以上，比如M10的螺栓與之匹配的螺母高度不得低于8mm。
展開 [閥門維修基礎]
下面著重介紹雙頭螺栓的拆裝；銹死螺栓螺母的拆卸；斷頭螺栓的拆卸方法。
① 雙頭螺栓的拆裝方法
雙螺母并緊一起的拆卸和裝配雙頭螺栓的方法。當要拆卸雙頭螺栓時，上扳手將上螺母擰緊 在下螺母上，下扳手用力將螺母反時針方向轉動， 螺栓就會擰出。如果雙頭螺栓為反絲(左旋)的話，上扳手擰緊螺母，下扳手用力將螺母順時針方向擰出螺栓；當要把雙頭螺栓裝配到閥件上時，下扳手壓緊下螺母，上扳手順時針方向用力旋轉上螺母，就可將雙頭螺栓擰緊在閥體上。如果雙頭螺栓為反絲的話，下扳手壓緊下螺母，上扳手逆時針方向旋轉上螺母，就可擰緊雙頭螺栓。
另一種擰緊雙頭螺栓的方法是用特制的螺帽，上面有一只螺釘，起并緊雙頭螺栓的作用，螺帽內螺紋與雙頭螺栓同一規格。用時將雙頭螺栓旋入螺母中并緊螺釘，然后擰轉螺帽，就可擰轉雙頭螺栓。
展開 螺栓未擰緊引發的船舶事故
美國國家運輸安全委員指出：“通過對近期幾起事故進行的調查，認為這些事故可能均是由于船上主機螺栓沒有按照制造商推薦的扭矩設置來進行緊固。未擰緊的緊固件可能會使振動增大，從而發生松動。”
干貨丨螺栓擰緊技術講義
干貨丨螺栓擰緊技術講義
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擰螺栓為什么要擰三圈回半圈？
螺栓連接件的特性
圖B：螺栓連接件特性
擰緊過程的主要變量
1. 扭矩（T）：所施加的擰緊動力矩，單位牛米（Nm）；
2. 夾緊力（F）：連接體間的實際軸向夾（壓）緊大小，單位牛（N）；
3. 摩擦系數（U）：螺栓頭、螺紋副中等所消耗的扭矩系數；
4. 轉角（A）：基于一定的扭矩作用下，使螺栓再產生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉過的螺紋角度。
螺栓擰緊的控制方法
1. 扭矩控制法
定義：當擰緊扭矩達到某一設定的控制扭矩時，立即停止擰緊的控制方法。
優點：控制系統簡單、直接，易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來檢查擰緊的質量。
缺點：控制精度不高（預緊力誤差±25%左右），也不能充分利用材料的潛力。
2. 扭矩-轉角控制法
定義：先把螺栓擰到一個不大的扭矩后，再從此點開始，擰一個規定的轉角的控制方法。
優點：螺栓軸向預緊力精度較高（±15%），可以獲得較大的軸向預緊力，且數值可集中分布在平均值附近。
缺點：控制系統較復雜，要測量扭矩和轉角兩個參數；且質檢部門也不易找出適當的方法對擰緊結果進行檢查。
3. 屈服點控制法
定義：把螺栓擰緊到屈服點后，停止擰緊的一種方法。
優點：擰緊精度非常高，預緊力誤差可以控制在±8%以內；但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強度。
缺點：擰緊過程需要對扭矩和轉角曲線的斜率進行動態的、連續的計算和判斷，控制系統的實時性、運算速度等都有較高的要求。
展開 
ANSYS AIM 17.2：為設計工程師擴展前期仿真功能
更出色的螺栓連接
各組件之間采用的螺栓連接在建筑物與機械中十分常見。準確仿真螺栓擰緊順序、接觸壓力和部件之間的摩擦壓力對于分析螺栓連接的結構強度非常關鍵。ANSYS AIM 17.2提供了新的螺栓連接優化選項，能讓工程師準確模擬結構裝配體的載荷和螺栓擰緊順序。
增強無縫協作
當今許多行業領先企業都致力于改進產品研發過程，而秘訣就是設計工程師通常會進行前期仿真，然后將仿真模型傳輸給分析人員，以進行更先進的仿真或結果驗證。AIM充分利用ANSYS Workbench平臺的強大功能，現在支持將AIM仿真模型拖放到旗艦版ANSYS Mechanical環境中，從而實現設計工程師和仿真分析人員的無縫協作。
展開 彈簧墊圈究竟能不能防松？
彈簧墊圈防松原理
彈簧墊圈的防松原理是在把彈簧墊圈的壓平后，彈簧墊圈會產生一個持續的彈力，使螺母與螺栓的螺紋連接副持續保持一個摩擦力，產生阻力矩，防止螺母松動。同時彈簧墊圈的開口處的尖角分別嵌入螺栓和被連接件表面，從而防止螺栓相對于被連接件回轉。
彈簧墊圈的防松效果怎么樣？
彈簧墊圈在一般機械產品的承力和非承力結構中應用廣泛，其特點是成本低廉、安裝方便，適用于裝拆頻繁的部位。但是彈簧墊圈的防松能力很低！尤其在目前歐美各國要求高可靠性產品中采用率極低，特別是重要的承力結構連接部位早已被拋棄好多年。我們國家在軍工方面還有部分應用，但已改進為不銹鋼材料。據說，鋼制彈簧墊圈在CASC早就是被禁止使用了！也說是很不安全， 原因有兩個：一是漲圈，二是氫脆。
彈簧墊圈防松案例
車橋主減速器與橋殼的連接使用10.9級M16×100螺栓，擰緊力矩為（ 280+20 ）N·m，使用高精度電動擰緊機擰緊。在有彈簧墊圈和沒有彈簧墊圈兩種狀態下檢測螺栓擰緊過程中力矩隨轉角的變化。對比力矩轉角曲線，發現在有彈簧墊圈的情況下，一直有約10N·m的預緊力矩；而沒有彈簧墊圈的情況下，螺栓在力矩顯著上升前，力矩處于0N·m狀態。
以此推斷用約10N·m的螺栓預緊力矩就可以將彈簧墊圈完全壓平。再通過用數顯扭矩扳手檢測，發現螺栓扭矩還未達到20N·m，彈簧墊圈已經完全被壓平，驗證了上述推斷的正確性。
分析以上兩點說明，彈簧墊圈只能提供10N·m的彈力，而10N·m的彈力對于280 N·m的螺栓預緊力矩來說可以忽略，其次，這么小的力，不足以使彈簧墊圈切口處的尖角嵌入螺栓和被連接件表面。折卸后觀察，螺栓和被連接件表面都沒有明顯的嵌痕。所以，彈簧墊圈對螺栓的防松作用可以忽略。
展開 史上最牛機械裝配技術規范
聯接方法
(1) 螺栓聯接
A．螺栓緊固時，不得采用活動扳手，每個螺母下面不得使用1個以上相同的墊圈，沉頭螺釘擰緊后,釘頭應埋入機件內,不得外露。
B．一般情況下，螺紋連接應有防松彈簧墊圈，對稱多個螺栓擰緊方法應采用對稱順序逐步擰緊，條形連接件應從中間向兩方向對稱逐步擰緊。
C．螺栓與螺母擰緊后,螺栓應露出螺母1-2個螺距；螺釘在緊固運動裝置或維護時無須拆卸部件的場合，裝配前螺絲上應加涂螺紋膠。
D．有規定擰緊力矩要求的緊固件，應采用力矩扳手，按規定擰緊力矩緊固。未規定擰緊力矩的螺栓，其擰緊力矩可參考《附表》的規定。
(2) 銷連接
A．定位銷的端面一般應略高出零件表面，帶螺尾的錐銷裝入相關零件后，其大端應沉入孔內。
B．開口銷裝入相關零件后，其尾部應分開60°-90°。
(3)鍵聯接
A.平鍵與固定鍵的鍵槽兩側面應均勻接觸，其配合面間不得有間隙。
B．間隙配合的鍵（或花鍵）裝配后，相對運動的零件沿著軸向移動時，不得有松緊不均現象。
C．鉤頭鍵、鍥鍵裝配后其接觸面積應不小于工作面積的70%，且不接觸部分不得集中于一處；外露部分的長度應為斜面長度的10%-15%。
(4)鉚接
A.鉚接的材料和規格尺寸必須符合設計要求，鉚釘孔的加工應符合有關標準規定。
B.鉚接時不得破壞被鉚接零件的表面，也不得使被鉚接零件的表面變形。
C.除有特殊要求外，一般鉚接后不得出現松動現象，鉚釘的頭部必須與被鉚接零件緊密接觸，并應光滑圓整。
(5)脹套聯接
脹套裝配：在脹套涂上潤滑油脂，將脹套放入裝配的轂孔中，套入安裝軸后調整好裝配位置，然后擰緊螺栓。擰緊的次序以開縫為界，左右交叉對稱依次先后擰緊，確保達到額定力矩值。
展開 【專業知識】史上最牛機械裝配技術規范，機械人必備，專業級別干貨！
聯接方法
(1) 螺栓聯接
A．螺栓緊固時，不得采用活動扳手，每個螺母下面不得使用1個以上相同的墊圈，沉頭螺釘擰緊后,釘頭應埋入機件內,不得外露。
B．一般情況下，螺紋連接應有防松彈簧墊圈，對稱多個螺栓擰緊方法應采用對稱順序逐步擰緊，條形連接件應從中間向兩方向對稱逐步擰緊。
C．螺栓與螺母擰緊后,螺栓應露出螺母1-2個螺距；螺釘在緊固運動裝置或維護時無須拆卸部件的場合，裝配前螺絲上應加涂螺紋膠。
D．有規定擰緊力矩要求的緊固件，應采用力矩扳手，按規定擰緊力矩緊固。未規定擰緊力矩的螺栓，其擰緊力矩可參考《附表》的規定。
(2) 銷連接
A．定位銷的端面一般應略高出零件表面，帶螺尾的錐銷裝入相關零件后，其大端應沉入孔內。
B．開口銷裝入相關零件后，其尾部應分開60°-90°。
(3)鍵聯接
A.平鍵與固定鍵的鍵槽兩側面應均勻接觸，其配合面間不得有間隙。
B．間隙配合的鍵（或花鍵）裝配后，相對運動的零件沿著軸向移動時，不得有松緊不均現象。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
C．鉤頭鍵、鍥鍵裝配后其接觸面積應不小于工作面積的70%，且不接觸部分不得集中于一處；外露部分的長度應為斜面長度的10%-15%。
(4)鉚接
A.鉚接的材料和規格尺寸必須符合設計要求，鉚釘孔的加工應符合有關標準規定。
B.鉚接時不得破壞被鉚接零件的表面，也不得使被鉚接零件的表面變形。
C.除有特殊要求外，一般鉚接后不得出現松動現象，鉚釘的頭部必須與被鉚接零件緊密接觸，并應光滑圓整。
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