1. 背景
軸向力是緊韌體擰緊的重要引數，軸向力範圍是緊韌體擰緊設計的重要參考依據。 那麼如何確定兩種最常用的擰緊方法，扭矩法和塑區緊韌體法（通常採用扭矩角法）的軸向力範圍呢？
2.兩種擰緊方式的軸向力範圍示意圖
下圖顯示了某個間距為 1 的 m10緊韌體5mm，擰緊軸向力範圍區域，其中螺栓強度為109級，摩擦係數範圍為015-0.25。
扭矩法：
A點是扭矩法擰緊的軸向力的最低點，B點是扭矩法擰緊的軸向力的最高點。 扭矩法擰緊的軸向力面積為x區，影響其範圍的主要因素有：摩擦係數和擰緊扭矩的偏差。
塑料區緊韌體方法：
C點為緊韌體法在塑性區軸向力的最低點，D點為緊韌體法在塑性區軸向力的最高點。 軸向力區域為y區，影響其範圍的主要因素有：摩擦係數和材料屈服強度波動。
相比之下，假設擰緊扭矩波動 10%，橫坐標表明扭矩值得波動。 塑區緊韌體法的軸向預緊力高於螺栓的屈服點（屈服強度波動約10%）。 通過對比可以發現，採用塑區緊韌體法的軸向預緊力為142 次，最小值為 16次。 在上述設定條件下，對於軸向預緊力的變化，塑區緊韌體法得到的軸向預緊力波動較小。
3.兩種方法的軸向力範圍的計算
引數如下：
mt，min：最小扭矩，mt，max：最大扭矩，fassy，min：元件的最小軸向力，fassy，max：元件的最大軸向力，rp02min：最小屈服強度，rp02max：最大屈服強度，gmin：最小螺紋摩擦係數，gmax：最大螺紋摩擦係數，KMIN：最小端麵摩擦係數，kmax：最大端麵摩擦係數，a0：螺紋最小橫截面積，d2：螺紋中間直徑，d0：螺紋最小截面直徑，p：螺距，DKM：端部摩擦直徑，馬：擰緊扭矩偏差。
那麼緊韌體不同狀態下的軸向力偏差是多少，扭矩擰緊精度是多少呢？ 可以通過以下公式計算，計算公式如下：
扭矩法：
圖中的b點是扭矩法擰緊的最大軸向力點，此時摩擦係數最小，屈服強度最低，即扭矩法擰緊，不允許材料進入屈服狀態，計算公式如下：
當軸向力最大時，相應的扭矩也最大，頭部的摩擦係數為kmin的最小值。
當擰緊扭矩偏差為δma時（數值偏差與擰緊工具的精度有關），擰緊扭矩的標稱值MA：可計算
最小擰緊扭矩為：
當摩擦係數最大時，當擰緊扭矩為最小值時，此時軸向力為圖中最低值fassy，min，A點，計算公式如下：
通過上述計算公式可以發現，軸向力的精度主要與摩擦係數和擰緊扭矩偏差有關。 因此，減小摩擦係數範圍和擰緊扭矩偏差可以有效提高軸向力精度。
塑料區緊韌體方法：
元件的最大軸向力（圖中d點）是摩擦係數最小、屈服強度最大的狀態。
裝配軸向力的最小值（圖中C點）是摩擦係數最高、屈服強度最小的狀態。
當螺栓擰緊到屈服狀態時，軸向力、屈服強度和摩擦係數之間的關係如下
當摩擦係數最小，屈服強度最大時，軸向力最大，計算公式如下：
當摩擦係數最大、屈服強度最小、軸向力最小時，計算公式如下：
通過上述計算公式可以發現，軸向力的精度主要與螺紋摩擦係數和屈服強度偏差有關。 因此，減小螺紋摩擦係數和屈服強度偏差的範圍可以有效提高軸向力精度。
第四，比較了兩種方法的軸向力範圍結果
下圖顯示了由上式計算的兩種擰緊方法的軸向力偏差，扭矩法擰緊的最大值為最小值的2倍或更多。 塑區緊固法的最大值約為最小值的13次。 因此，塑區緊固方法的軸向力精度明顯更高。
五、螺絲釘的經驗與總結
塑區擰緊法（通常採用扭矩角法）可以使軸向預緊力穩定在超過螺栓屈服點的高水平，有效地利用螺栓強度超過其屈服強度的水平。 與扭矩擰緊相比，軸向力的精度更高，最小軸向力得到有效提高。
兩種擰緊方式的軸向力範圍參照本文第3節計算，可根據實際零件和擰緊方法形成軸向力範圍參考表。
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