汽車擰緊質量控制方法淺談

高曉旭

摘 要：螺栓在整車裝配過程中起到了至關重要的作用，擰緊過程質量將直接影響產品的質量，為了保證汽車功能的完整性，需要對整車裝配過程中的螺栓擰緊全過程實施可靠的監控。本文主要介紹了螺栓擰緊的原理、常見的螺栓擰緊方式以及擰緊過程的質量控制方法，對提升汽車裝配過程的擰緊質量提升起到促進作用。

關鍵詞：車輛;螺栓;擰緊;質量

0 前言

近些年來，國內汽車銷量不斷提升，汽車已經成為人們出行的必備工具。對于各大汽車廠家來說，車輛的外形已經不再是衡量車輛好壞的關鍵因素，功能性和安全性已經成為越來越多消費者關注的重點。近些年，每年因為螺栓擰緊質量問題導致的大規模車輛召回的事件不斷發生，每年召回數量都超過10萬輛;而螺栓連接作為車輛零部件裝配過程中最常見的連接方式，保證螺栓連接的質量是整車質量保證的關鍵環節。

1 螺栓擰緊質量控制方法

1.1 常見的螺栓擰緊方式

螺栓擰緊模型一般由螺栓、螺母及被連接件組成，螺栓擰緊點根本目的是為了保證被連接件能夠良好的被螺栓和螺母夾緊，因此螺栓擰緊的直接目的就是為了得到足夠的夾緊力。但在實際生產過程中，由于夾緊力不能簡單的被測量，因此生產過程中往往通過測量扭矩來間接得到實際的夾緊力。

目前常見的螺栓擰緊方式包括以下幾種：

1）扭矩控制法：即直接擰緊到指定目標扭矩，而不考慮其他因素;例如某種車型輪胎螺釘擰緊扭矩為150Nm，則擰緊時將從0Nm直接擰緊至150Nm，此時螺栓的拉伸狀態往往處于彈性范圍內。

2）扭矩+轉角控制法：將螺栓擰緊到目標扭矩后，再繼續施加轉角至目標角度的控制方法;例如某種車型后杠骨架的擰緊力矩為30Nm+90°，即擰緊過程中第一步將螺栓擰緊到30Nm，后繼續施加轉角至90°，此時最終扭矩將會超過30Nm，根據不同螺栓尺寸及車身材料等狀態將會對最終力矩同樣設置合格范圍，如50Nm-80Nm等，此時螺栓可能已經處于屈服狀態。

1.2 螺栓擰緊的質量控制方法

螺栓擰緊質量涉及人員操作、設備能力、零件、擰緊方法及環境等多方面，因此需要建立全過程的擰緊控制流程。

1）螺栓分類控制：螺栓擰緊因為其便利、性價比高、易于控制等特點已經被各大汽車廠廣泛應用，單臺車輛裝配過程中往往需要進行上千次擰緊，如果對所有擰緊點執行相同的質量控制方式對于整車制造廠而言意味著更大的成本投入，這種方式往往不易實現;因此需要針對不同的螺栓進行重要程度的分類，如根據失效后造成后果的嚴重程度進行分類，一些失效后對車身安全和功能無明顯影響的螺栓可以降低其在質量控制過程中的投入，如涉及安全帶、氣囊、輪胎、電器元件、傳感器類型的螺栓其風險等級較高，需要對其擰緊裝配過程進行重點監控，而涉及輪罩等零件，往往由多個螺栓共同固定，失效后的風險往往較小，對其擰緊過程的質量監控可以低于重要零件。

2）智能識別缺陷：為了更好的提高整車擰緊質量，越來越多的汽車制造商開始使用智能化的電動控制擰緊扳手來作為擰緊工具，這種伺服電動控制擰緊扳手一方面能與控制器、電腦連接，高精度的完成擰緊任務，并完成擰緊數據的傳輸和存儲，一方面也能夠通過扳手控制器，對于每一次擰緊設置監控，從而利用電腦程序監控擰緊過程的質量。

以某螺栓擰緊過程為例，該擰緊點的力矩要求為40Nm，扭矩控制法，公差為±15%，擰緊前無預緊過程，則設置監控時會根據螺栓尺寸確認懸入力矩，并根據螺紋圈數設置懸入角度限制，圖中設置方式是最大角度為4500°，扭矩范圍是36-44Nm，相比需求的公差范圍進一步縮小。此外，還可以在懸入過程、力矩上升過程等不同階段設置不同的監控區間，這樣就可以對不同類型的問題進行監控，如焊渣、螺紋孔異物等。

3）大數據分析，評價擰緊質量：因純扭矩控制的螺栓擰緊方法對于工具要求比較低，往往被企業大規模采用，但純扭矩控制的螺栓最終力矩雖然比較集中，但角度差別往往很大，這與螺栓以及零件接觸面的摩擦系數、螺紋的摩擦系數等有較大的關系;而角度差異大，對應到夾緊力上，就會出現夾緊力一致性差的問題，夾緊力不夠，可能造成噪音、漏雨甚至安全性的問題;而夾緊力不夠的問題往往不能及時發現，只能通過長時間的駕駛后的檢測才能發現;因此目前已經有部分研究者通過對螺栓擰緊過程曲線的分析處理，從而將擰緊曲線中對應的有效轉角部分分離出來，再結合之前已經累計的大量數據，對擰緊過程的角度監控范圍進行優化，但目前這種質量控制方式還處于研究階段。

4）擰緊完成后進行扭矩檢測：目前被大部分汽車企業所執行的擰緊后的效果檢驗法往往是緊固法，即對已經完成擰緊的螺栓使用可顯示力矩值的數顯扳手沿繼續擰緊的方向再施加一個扭矩，記錄螺栓發生旋轉時的最小扭矩值。因為大部分螺栓在擰緊完成后的較短時間內會產生一定量的力矩衰減，而這種衰減量小于20%往往是可接受的（不同螺栓的質量要求可能不同），而且當車輛行駛一段距離由于震動或發熱可能會導致螺栓力矩有一個再次衰減的過程，因此對于擰緊完成后的螺栓進行扭矩檢測能夠較好的發現擰緊過程的缺陷，但這種檢測往往是按照一定比例進行的。

2 結論

螺栓擰緊的質量對于整車的各項功能及安全都至關重要，本文通過介紹螺栓擰緊的基本原理及常見的螺栓擰緊控制策略，并結合實際案例介紹了螺栓擰緊全過程的質量控制方式，對于生產制造領域從事螺栓擰緊工作的技術人員有一定的指導作用。

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