汽車擰緊質(zhì)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(guān)重要的作用，擰緊過程質(zhì)量將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)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(shí)施可靠的監(jiān)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(zhì)量控制方法，對提升汽車裝配過程的擰緊質(zhì)量提升起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：車輛;螺栓;擰緊;質(zhì)量

0 前言

近些年來，國內(nèi)汽車銷量不斷提升，汽車已經(jīng)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(jīng)不再是衡量車輛好壞的關(guān)鍵因素，功能性和安全性已經(jīng)成為越來越多消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)。近些年，每年因?yàn)槁菟〝Q緊質(zhì)量問題導(dǎo)致的大規(guī)模車輛召回的事件不斷發(fā)生，每年召回?cái)?shù)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(zhì)量是整車質(zhì)量保證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 螺栓擰緊質(zhì)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(diǎn)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(shí)際生產(chǎn)過程中，由于夾緊力不能簡單的被測量，因此生產(chǎn)過程中往往通過測量扭矩來間接得到實(shí)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(biāo)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(shí)將從0Nm直接擰緊至150Nm，此時(shí)螺栓的拉伸狀態(tài)往往處于彈性范圍內(nèi)。

2）扭矩+轉(zhuǎn)角控制法：將螺栓擰緊到目標(biāo)扭矩后，再繼續(xù)施加轉(zhuǎn)角至目標(biāo)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(xù)施加轉(zhuǎn)角至90°，此時(shí)最終扭矩將會(huì)超過30Nm，根據(jù)不同螺栓尺寸及車身材料等狀態(tài)將會(huì)對最終力矩同樣設(shè)置合格范圍，如50Nm-80Nm等，此時(shí)螺栓可能已經(jīng)處于屈服狀態(tài)。

1.2 螺栓擰緊的質(zhì)量控制方法

螺栓擰緊質(zhì)量涉及人員操作、設(shè)備能力、零件、擰緊方法及環(huán)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?yàn)槠浔憷?、性價(jià)比高、易于控制等特點(diǎn)已經(jīng)被各大汽車廠廣泛應(yīng)用，單臺(tái)車輛裝配過程中往往需要進(jìn)行上千次擰緊，如果對所有擰緊點(diǎn)執(zhí)行相同的質(zhì)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(shí)現(xiàn);因此需要針對不同的螺栓進(jìn)行重要程度的分類，如根據(jù)失效后造成后果的嚴(yán)重程度進(jìn)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(zhì)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(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，需要對其擰緊裝配過程進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，而涉及輪罩等零件，往往由多個(gè)螺栓共同固定，失效后的風(fēng)險(xiǎn)往往較小，對其擰緊過程的質(zhì)量監(jiān)控可以低于重要零件。

2）智能識(shí)別缺陷：為了更好的提高整車擰緊質(zhì)量，越來越多的汽車制造商開始使用智能化的電動(dòng)控制擰緊扳手來作為擰緊工具，這種伺服電動(dòng)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(wù)，并完成擰緊數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)，一方面也能夠通過扳手控制器，對于每一次擰緊設(shè)置監(jiān)控，從而利用電腦程序監(jiān)控?cái)Q緊過程的質(zhì)量。

以某螺栓擰緊過程為例，該擰緊點(diǎn)的力矩要求為40Nm，扭矩控制法，公差為±15%，擰緊前無預(yù)緊過程，則設(shè)置監(jiān)控時(shí)會(huì)根據(jù)螺栓尺寸確認(rèn)懸入力矩，并根據(jù)螺紋圈數(shù)設(shè)置懸入角度限制，圖中設(shè)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(jìn)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(shè)置不同的監(jiān)控區(qū)間，這樣就可以對不同類型的問題進(jìn)行監(jiān)控，如焊渣、螺紋孔異物等。

3）大數(shù)據(jù)分析，評價(jià)擰緊質(zhì)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(yè)大規(guī)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(shù)、螺紋的摩擦系數(shù)等有較大的關(guān)系;而角度差異大，對應(yīng)到夾緊力上，就會(huì)出現(xiàn)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(shí)發(fā)現(xiàn)，只能通過長時(shí)間的駕駛后的檢測才能發(fā)現(xiàn);因此目前已經(jīng)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(yīng)的有效轉(zhuǎn)角部分分離出來，再結(jié)合之前已經(jīng)累計(jì)的大量數(shù)據(jù)，對擰緊過程的角度監(jiān)控范圍進(jìn)行優(yōu)化，但目前這種質(zhì)量控制方式還處于研究階段。

4）擰緊完成后進(jìn)行扭矩檢測：目前被大部分汽車企業(yè)所執(zhí)行的擰緊后的效果檢驗(yàn)法往往是緊固法，即對已經(jīng)完成擰緊的螺栓使用可顯示力矩值的數(shù)顯扳手沿繼續(xù)擰緊的方向再施加一個(gè)扭矩，記錄螺栓發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)的最小扭矩值。因?yàn)榇蟛糠致菟ㄔ跀Q緊完成后的較短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)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(zhì)量要求可能不同），而且當(dāng)車輛行駛一段距離由于震動(dòng)或發(fā)熱可能會(huì)導(dǎo)致螺栓力矩有一個(gè)再次衰減的過程，因此對于擰緊完成后的螺栓進(jìn)行扭矩檢測能夠較好的發(fā)現(xiàn)擰緊過程的缺陷，但這種檢測往往是按照一定比例進(jìn)行的。

2 結(jié)論

螺栓擰緊的質(zhì)量對于整車的各項(xiàng)功能及安全都至關(guān)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(jié)合實(shí)際案例介紹了螺栓擰緊全過程的質(zhì)量控制方式，對于生產(chǎn)制造領(lǐng)域從事螺栓擰緊工作的技術(shù)人員有一定的指導(dǎo)作用。

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