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螺接工艺规范

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2017年02月

螺接工艺规范

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2017.02
刘尊亮
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螺接工艺规范
目录
1 范围 1
2 引用文件 1
3 术语与约定 1
3.1 （螺钉）紧固 1
3.2 扭矩 1
3.3 紧固扭矩 1
3.4 松脱扭矩 1
3.5 电动螺丝刀、力矩螺丝刀和批头 2
3.6 螺纹紧固件、螺纹连接件 2
3.7 螺钉槽损坏 2
3.8 螺纹紧固失效 2
3.8.1 螺纹连接失效 2
3.8.2 紧固件失效 2
3.8.3 连接件失效 2
4 螺纹连接要素说明与控制 2
4.1 螺纹连接要素说明 2
4.1.1 紧固扭矩 3
4.1.2 螺纹紧固件头部形状 3
4.1.3 十字批/十字批头形状 4
4.1.4 电动螺丝刀扭矩范围 5
4.2 工具选用 5
4.2.1 十字批与十字批头 5
4.2.2 力矩螺丝刀 7
4.3 操作方式 8
4.3.1 物料拿取 8
4.3.2 电动螺丝刀转速选择 8
4.3.3 工具使用方法 8
4.3.4 成组螺钉的紧固方法 9
4.4 扭矩校准 9
4.4.1 校准范围 9
4.4.2 校准方法 9
4.4.3 校准周期 10
4.5 紧固扭矩选择 10
4.5.1 一般螺纹连接紧固扭矩选择 10
4.6 要素检验 10
4.6.1 螺钉外观 10
4.6.2 螺纹紧固程度（扭矩检验） 11
附　录　A 12

12
螺接工艺规范
1　 范围
本规范规定了用电动螺丝刀和力矩螺丝刀扭紧螺纹紧固件的工艺方法。
本规范适用于我公司各种产品常见螺纹连接的装配，可作为工艺人员制作工艺文件、现场工艺控制的依据。
2　 引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 5779.1-2000 　　紧固件表面缺陷 螺栓、螺钉和螺柱 一般要求
GB/T 3098.2-2000 紧固件机械性能 螺母 粗牙螺纹
GB 944.1-85 螺钉用十字槽
3　 术语与约定
3.1　 （螺钉）紧固
使用装配工具将螺纹连接件与螺纹紧固件紧密结合在一起，并保证一定预紧力的过程。表示相同意思的称谓有：拧紧，打紧，上紧，打螺钉等。
3.2　 扭矩
在螺纹连接中，为达到一定的预紧力而通过装配工具施加在螺纹紧固件上的扭矩。表示相同意思的称谓有：力矩，扭力。
扭矩国际单位为“牛顿·米”(N.m)，工程单位为“千克力.厘米”（kgf.cm），换算关系：0.98N.m=10kgf.cm。
在我司的生产中，一般以“牛顿·米”(cN.m)为单位。 1 N.m=100cN.m。
3.3　 紧固扭矩
在紧固过程中，为保证足够的预紧力，以达到可靠的机械连接和/或电气连接而通过装配工具施加在螺纹紧固件上的扭矩。也称为“拧紧扭矩”，“拧紧力矩”等。
3.4　 松脱扭矩
为松开经过紧固的紧固件，通过装配工具施加在紧固件上的最小扭矩。
3.5　 电动螺丝刀、力矩螺丝刀和批头
电动螺丝刀：常用的称谓有电批，电动起子，电动螺钉旋具等。
力矩螺丝刀：也叫扭力起子，扭力螺丝刀，通俗的理解就是有扭矩值的螺丝刀。
批头：安装于电动螺丝刀或力矩螺丝刀上。常用称谓有起子头，电批头等。批头根据其头部形状不同，有十字批头，一字批头，六角批头，套筒批头，六角花型批头等。
3.6　 螺纹紧固件、螺纹连接件
螺纹紧固件：通过螺纹连接进行紧固的所有紧固件统称，如螺钉，螺栓，螺母等。
螺纹连接件：通过螺纹连接被紧固的所有紧固件、元器件的统称，如被螺栓-螺母紧固的钢板等。
3.7　 螺钉槽损坏
在螺钉紧固过程中，由于各种原因造成螺钉十字槽或一字槽镀层破坏，或者十字槽/一字槽磨损、起毛刺、破损等机械损坏。在口语中，常称为“螺钉打花”。
3.8　 螺纹紧固失效
螺纹紧固失效可以分为螺纹连接失效、紧固件失效和连接件失效。
3.8.1　 螺纹连接失效
l 因强度不够引起螺纹紧固件破坏，如螺杆拉断，螺纹破坏（滑丝）；
l 松动或松脱；
l 由于压力不够，从而使应该密封、屏蔽、接地、低阻电导通等场合不能达到相应要求。
3.8.2　 紧固件失效
l 外观损坏，从而进一步影响连接性能。如锈蚀等；
l 螺钉槽型损坏。
3.8.3　 连接件失效
l 连接件失效主要表现在连接件强度不够或连接压力过大，从而引起连接件被压溃、折断；
l 外观损伤。
4　 螺纹连接要素说明与控制
4.1　 螺纹连接要素说明
本规范目的在于从装配角度去控制螺纹连接的可靠和防锈，装配可靠性的控制在于保证足够的预紧力，防锈的控制在于防止螺纹紧固件镀层脱落和机械损伤，下面就影响螺纹连接可靠和防锈的装配要素以及各要素的控制方法加以详细说明。
4.1.1　 紧固扭矩
紧固扭矩是影响螺纹连接可靠性最主要的因素，选择适当的紧固扭矩是保证预紧力和防止螺纹紧固件机械损伤的关键。紧固扭矩大小的确定由主到次由以下因素制约。
4.1.1.1　 连接件公称直径
螺纹紧固件公称直径是影响紧固扭矩最主要的因素，在其他条件相同的情况下，直径越大，所需紧固扭矩也越大，具体数值见后文紧固扭矩选择章节。
4.1.1.2　 螺纹紧固件材料等级
一般机械用碳素钢和合金钢螺纹紧固件按机械性能分为3.6，4.6，4.8，5.6，5.8，6.8，8.8，9.8，10.9，12.9共10个等级，一般情况下，如果没有特意提及，都为4.8级。对于每一级别，小数点前面的数据代表材料抗拉强度的1/100，小数点后面的数代表材料屈服强度或屈服点与抗拉强度比值的10倍，所以级别越高，对于扭矩越大。
4.1.1.3　 螺纹连接件材料
螺纹连接件材料的考虑，对连接件上有螺纹的考虑与螺纹紧固件的考虑是相同的；对于没有螺纹的连接件，还应考虑其他受力情况，如果因为其他受力更容易引起破坏，则应首先考虑。
4.1.1.4　 螺纹连接应用场合
不同应用场合对紧固扭矩的要求是不同的，对于散热、屏蔽、密封、接地等场合，要求使用较大的紧固扭矩。
4.1.1.5　 螺纹紧固件和连接件之间结合面的润滑程度和粗糙度
紧固扭矩主要由3部分组成，50%用来克服螺纹紧固件和螺纹连接件结合面之间的摩擦扭矩，40%用来克服螺纹副之间的摩擦扭矩，其余10%用来克服螺纹副之间的反拧扭矩。可见结合面之间的粗糙度和润滑程度也直接影响紧固扭矩的大小，为保证足够的预紧力，对粗糙结合面的连接，应使用较大紧固扭矩；而对于光滑结合面，就可以使用较小紧固扭矩。
4.1.2　 螺纹紧固件头部形状
公司常用的螺纹连接主要是螺钉连接，另外有螺柱、穿心电容、电缆接头等。在进行紧固装配选用工具时，应注意以下区别：
l 不同头部形状使用不同工具；
l 紧固件直径不同使用的工具型号大小也不同；
l 按不同标准要求生产的紧固件使用的工具也有差别。
4.1.2.1　 头部形状
根据所需要的紧固工具不同可分六角头、内六角、带十字槽的和内六角花型（六角花型）：
六角头——六角套筒、套筒批头、扳手等。
内六角——六角手批或六角批头。
带十字槽——十字批或十字批头，十字槽使用最为普遍，下面将详细介绍。
带一字槽——一字批，对一字槽，建议不要使用电批紧固，以免损坏一字槽。
4.1.2.2　 十字槽
公司最常用的紧固件头部形状是带十字槽的紧固件，螺钉十字槽通用有H型和Z型2种，如图1，常用H型，H型十字槽在紧固时需要附加一定的轴向力。

图1　 H型和Z型十字槽
螺钉十字槽的形状、深度直接决定了十字批和十字批头的选用，而十字槽的形状和深度不仅会因螺钉大小不同而不同，还和十字槽头部形状有关。十字槽头部形状有圆柱头，半沉头，沉头，球面中柱头，平圆头，半圆头，以及六角头等，如图2。

图2　 十字槽头部形状
4.1.3　 十字批/十字批头形状
紧固工具十字头的选用应适合螺钉十字槽的形状，合适的工具是防止大扭矩情况下螺钉十字槽的机械损伤，同时也是保证大扭矩情况下，得到合适的预紧力。选用的理想状态就是当手批/批头的十字头插入螺钉十字槽时，在深度上，基本上能插到槽底，在宽度上，能够插满十字槽，并得到较好的吻合，这样就可以保证紧固时，螺钉十字槽受载面积较大，防止大扭矩损坏十字槽。所以在手批/批头的选用中，一定要注意PXd（其含义在工具选用一节中有详细说明）的大小。可以说，螺钉紧固时，十字头与十字槽的配合的重要性并不亚于紧固扭矩的选择。
4.1.4　 电动螺丝刀扭矩范围
电动螺丝刀的选择要注意其扭矩范围，为保证较精确地控制扭矩，一般电批的扭矩范围应满足以下关系：
所需扭矩<电动螺丝刀最大扭矩<3倍所需扭矩
电动螺丝刀最小扭矩<0.8倍所需扭矩
例如：我司现在普遍采用的M3*8组合螺钉使用的力矩为47cN.m，按照表1：选用电动螺丝刀应该是BSD-101；BSD-102不推荐使用。
公司目前普遍使用的比速迪（BSD）电动螺丝刀，主要有以下几种：
表1　 电动螺丝刀扭矩和精确控制范围
型号
扭矩可调范围（cN.m）
扭矩精度
可配合批头
BSD-101
5～150
±5%
φ5mm批头
BSD-102
40～350
±5%
六角6.35mm批头

4.2　 工具选用
4.2.1　 十字批与十字批头
4.2.1.1　 十字批与十字批头图示

图3　 十字批
规格表示方法：手批类型-PXL
示例：十字批-1X75

图4　 十字批头
示例：十字批头-卡接式￠5-1X3X30X60
4.2.1.2　 十字批和十字批头规格参数说明
安装方式指批头与电动螺丝刀/力矩螺丝刀的接口形式，有卡接式和插接式两种（见图5）。

卡接式 插接式
图5　 安装方式
P值：
如图6所示，对十字头而言P越小，表示顶部十字越尖；P越大，表示顶部十字越钝；对批头而言，如0号批头、1号批头即指P值为0和1的十字批头。常用的批头有00号，0号，1号和2号。

图6　 P值示意图
4.2.1.3　 常用十字批和十字批头规格参数范围
常用十字批规格各参数的范围如下：

表2　 常用十字批规格参数
参数
范围
P
0，1，2，3，4
L
30，60，75，100，150，200，250，300，350，500

常用十字批头规格参数范围如下：
表3　 十字批头规格参数
参数
P
d
M
L
范围
'00
2，1.6
20，16
60
0
2.5，2，1.8
25，2，18
50，60
1
1.6，2.5，3
16，25，30
60
1
5

60，80，100，120，150，200，
2
3
30
60
2
5

50，60，75，80，100，120，150，200，250
注意：手批之P值与批头之P值不相同。
4.2.2　 力矩螺丝刀

图7　 力矩螺丝刀
公司目前普遍使用的日立牌力矩螺丝刀，主要有以下几种：

表4　 扭力批扭矩范围和精度
型号
扭矩可调范围（cN.m）

最小刻度（cN.m）
RTD30CN
4～30
0.2
RTD60CN
10～60
0.5
RTD120CN
20～120
1
RTD260CN
60～260
2
RTD500CN
100～500
2.5

4.3　 操作方式
4.3.1　 物料拿取
无特殊原因，不允许徒手拿取螺钉，建议对小螺钉使用上磁的批头/手批进行吸取；对大螺钉、螺母等戴手指套拿取；如果戴手套操作，应保证手套干净、无残破，保证手指汗液不污染螺钉。
4.3.2　 电动螺丝刀转速选择
对于公司常用的比速迪电动螺丝刀，由于其有“高速”和“低速”两档，为减少对螺钉十字槽的破坏，一般使用“低速”档，无特殊要求，严禁使用“高速”进行紧固。
对于特别重要的螺纹连接，如果所需扭矩较大，则必须使用力矩螺丝刀进行紧固。
4.3.3　 工具使用方法
使用工具紧固螺钉时，要采用正确的紧固方式，如图8所示。

图8　 螺钉安装示意图
说明∶
螺钉与螺孔同轴，不允许螺钉歪斜放置在螺孔内即进行紧固装配。
安装螺钉时，确认批头与螺钉十字槽相符，左右无晃动感。
紧固螺钉时，批头与螺钉安装面垂直，如附图8所示，如批头倾斜，螺钉十字槽很容易损坏。
在批头旋转紧固同时，应将电动螺丝刀或力矩螺丝刀压紧螺钉，即给螺钉适当的轴向力。
4.3.4　 成组螺钉的紧固方法
安装成组螺钉的原则是交叉、对称、逐步地紧固。
逐步紧固是先将所有螺钉拧入三分之一(预装在螺孔内)，然后再紧固其余三分之二。 逐步紧固是为了减少被紧固件的变形、应力。
紧固条形、方形和圆形工件上的螺钉顺序见图9，如有定位销钉，则先从定位销钉附近开始。
拆卸螺钉时，同样必须按相反方向、依次将所有螺钉都松动一下，然后再完全拧下。螺母的紧固和拆卸方法和螺钉相同。

图9　 成组螺钉安装顺序图
4.4　 扭矩校准
4.4.1　 校准范围
扭矩校准是指
l 对电动螺丝刀紧固扭矩进行校准。
l 对有扭矩调节的力矩螺丝刀进行校准。
4.4.2　 校准方法
对于电动螺丝刀扭矩的调整，用扭矩测试仪进行调整和校正
公司目前主要使用的扭矩测试仪为HP-100数字扭力测试仪，有两个测试量程，1.078N.m~9.8N.m和0.147N.m~0.98N.m，对应有两个测试弹簧，在扭矩校准时须注意选用正确量程。黑色弹簧量程为1.078N.m~9.8N.m，黄色弹簧量程为0.147N.m~0.98N.m。首先打开数字扭力测试仪 HP-100开关，单位调整到N.m，MODE调整到PEAK，按reset键复位（必要时校零）。在校准时，注意首先使弹簧处于松弛状态，然后再开动电动螺丝刀使弹簧压紧，进行测量。由于测量的误差，同一扭矩一般至少应进行3次测量。
紧固螺钉不提倡使用手批，因为装配效率低，而且普通手批无扭矩控制装置，所以在非使用手批不可的场合(如特别重要的紧固部位，机柜内比较隐蔽的部位，操作空间很小的部位等)，操作时需把握适当的力度，螺钉外观不能出现损坏，不能有滑丝、松动等现象。但在一些特殊场合，使用手批而且需要控制扭矩，则要使用扭矩可调手批（如装配要求较高的部位，扭矩检验等）。
4.4.3　 校准周期
电动螺丝刀/力矩螺丝刀至少应1月校准一次。每次校准都应该有记录可查，记录表可参考附表。
4.5　 紧固扭矩选择
4.5.1　 一般螺纹连接紧固扭矩选择
我司螺纹紧固件使用奥氏体不锈钢材质，螺纹连接件一般为钢、铝、环氧玻璃布层压板，可以参照表5选择拧紧扭矩。

表5　 扭矩与工具选用表
性能等级
螺钉直径
建议拧紧扭矩(cN.m)
50
M2
12.9±0.6
M2.5
26.4±1.3
M3
47±2.3
M4
109±6
M5
221±11
M6
380±20

4.6　 要素检验
4.6.1　 螺钉外观
l 相应位置螺钉、螺母形状、外观统一；
l 目视检查螺纹紧固件无镀层破坏、十字槽损坏、锈斑等缺陷；
l 螺纹连接件无划伤、开缝、断裂等装配缺陷。
4.6.2　 螺纹紧固程度（扭矩检验）
螺钉采用弹簧垫圈时，弹簧垫圈切口应被压平，弹簧垫圈下应有平垫，禁止螺钉下直接垫弹簧垫圈紧固。
螺钉紧固程度可以通过检验螺纹连接紧固扭矩或者其他方法进行检验。
对于盘头、沉头螺钉，螺母等，可以使用力矩螺丝刀，用紧固扭矩来检验连接的紧固程度是否满足要求。
对于有特殊紧固要求或表明原装件的螺钉，或者有反馈说明按本规范进行操作而仍有连接不可靠的情形，可以由工艺人员认定，在螺钉和螺母(或螺孔)结合处点红色硝基磁漆，用于防松和标识。对于反馈的连接不可靠情况，还应由工艺人员参与，进行原因调查。
如果检验与以上要求不一致，应视情况对螺纹紧固件或螺纹连接件进行更换或维修，对批量性的不一致应向工艺人员等提出质疑。
任何形式的检验，均应包括以上各要素。

附　录　A
（规范性附录）
表A.1　
扭矩可调工具校准表
工具名称
工具型号
资产编号
测量结果记录
第一次测量
记录人/时间
第一次
第二次
第三次