汽车厂螺栓拧紧质量体系研究

何杰 王金成 欧阳东 钟国富

摘要：在汽车生产装配过程中，螺栓连接是汽车厂总装车间常见且重要的连接方式，重要拧紧点拧紧失效会危及到人的生命安全，因此，为确保整车拧紧质量，在目前的拧紧质量体系基础上开展了拧紧前、拧紧中和拧紧后3个方面研究，搭建了完善的拧紧质量管理体系，为各汽车厂提供了宝贵经验。

关键词：拧紧质量管理、拧紧过程质量监控、残余力矩检测

引言：以一汽-大众汽车有限公司佛山分公司总装车间生产车型为例，单车重要拧紧点超300个。由于人员、设备、零件、方法、环境等因素的影响，易出现错/漏拧等质量问题。本文对如何保证螺栓拧紧质量开展分析，开展了拧紧前、拧紧中和拧紧后3方面的研究，为各汽车厂提供了宝贵经验。

1拧紧质量体系现状

目前拧紧前、拧紧中、拧紧后3个方面存在质量体系管理不足问题，可能导致产品返工，造成生产效率低、返修成本高，追溯困难问题（见表1），影响企业产品形象。

2拧紧前质量缺陷预防

根据目前拧紧前的现状，从连接重要性、拧紧工具和标定、螺栓摩擦系数检测和车身螺纹检查共4个维度建立有效的质量控制手段。

2.1连接重要性分类

2.2拧紧工具选型和标定

拧紧等级分类决定了拧紧工具的选择原则，A、B等级选择带力矩监控的工具。C等级使用不带监控的工具（表3），如定值力矩和蓄电池电枪。在总装工艺装配中，常用拧紧工具有高精拧紧电枪、数显扳手、蓄电池电枪、定值力矩扳手和气动扳手，这些拧紧工具需要定期维护和标定（表3）来保证拧紧力矩合格。

2.3螺栓摩擦系数检查

螺栓摩擦系数会影响用转角法拧紧的力矩值，出现螺栓拧紧力矩过低或过高从而超出拧紧程序控制范围。在拧紧前，通过增加螺栓摩擦系数检测，把不合格的螺栓批次提前筛选出来。

2.4车身螺纹孔检查

针对A/B连接等级的，制定巡检准则，每班次排查抽查车身螺纹处是否有焊渣、油漆胶、杂质和检测焊接强度等因素的影响，预防螺纹拧紧质量。

3拧紧中质量控制方法

3.1拧紧程序监控

根据各车型拧紧点连接特性配置力矩角度控制范围，定期对历史拧紧数据进行3σ统计，严控每个拧紧点力矩和角度监控范围，对于超出标准范围的车进行返修，并分析原因、制定解决措施，从而长期有效的保证拧紧质量。搭建拧紧车号防错系统，在现有拧紧系统的基础上，开发车辆位置识别系统。拧紧系统的车身号与实际拧紧车身号完全匹配才下发出拧紧使能，如果出现车辆身份信息不一致情况，拧紧工具无拧紧使能，同时系统自动弹出窗口提示，以防拧紧数据串号，影响拧紧质量，导致数据追溯错误等问题。

3.2拧紧工艺变量管理

搭建拧紧变化点管理体系，当拧紧工具头结构更换、高精拧紧电枪更换、拧紧相关零件变化、拧紧工艺力矩更改和拧紧控制程序更改等发生变化时，必须进行小批量试装，在完成拧紧装配后，通过静态MNA检测评价拧紧力矩是否合格，同时做好变化点管理记录。

3.3拧紧系统刷卡权限管理

在现有的拧紧系统基础上，开发员工工号刷卡登录权限和手动返修刷卡销项权限，使拧紧车身号与员工信息绑定，同时上传到拧紧系统中，满足拧紧数据信息应存档15年的法规要求。

3.4拧紧返修应急管理

根据每个拧紧点工艺要求，制作标准的手动返修应急预案措施，当设备拧紧不合格时，启动手动返修应急措施，可有效保证返修拧紧质量。

3.5拧紧数据联网

总装车间通过生产网系统（FIS系统）监控、记录整车生产过程。拧紧模块有单独的拧紧系统，搭建数据网络监控系统，把拧紧系统与FIS系统交互，可详细监控和记录所有重要拧紧点拧紧状态。首先把每个车型的所有拧紧点螺栓单独编号，然后把这些螺栓号配置在拧紧系统中。车辆进入总装入口时，自动生成车身号，并与拧紧服务器通讯，把需要擰紧的螺栓号下发到各个PC电脑，PC电脑与拧紧控制通讯，控制高精拧紧电枪执行拧紧，在把数据回传给PC电脑，拧紧服务器记录（车身号、数值、状态、曲线）保存数据，同时把拧紧结果状态发给FIS系统，从而形成拧紧质量数据闭环。

4拧紧后螺栓质量全面检查

由于连接件本身的材料特性，在拧紧之后会发生变形或者工件和螺栓表面的摩擦系数等原因，拧紧完成后扭矩衰减是正常现象，通过检测残余力矩监控是重要手段。各厂工制定合格的衰减范围标准和抽检频次，通常情况下拧紧装配完成后30分钟以内（第一次负荷前）进行MNA1检测。拧紧装配完成后30分钟以后（经过第一次负荷）进行MNA2检测，通过残余扭矩检测可监控拧紧扭矩的稳定性和准确性。

5最终结论

通过拧紧前、拧紧中、拧紧后3个阶段分别建立质量预防措施、质量控制方法和质量检查机制，搭建了完整的螺栓拧紧质量体系（表4），可有效提高整车拧紧质量，降低返修成本。

6建议

在汽车行业中，完善的拧紧质量体系可极大地提高工作效率和产品合格率，同时可降低返修带来的返修成本。各汽车厂可根据自身情况，完善拧紧质量体系搭建。相信随着人工智能技术和数字化技术的研究，汽车生产厂拧紧质量体系也将得到更好地完善。

参考文献

[1张明兴. 螺栓力矩拧紧法拧紧异常的控制【J】. 汽车工艺与材料 2005（3）：17-19.

[2Volker Schatz. 实现螺栓可靠装配的10个步骤【M】. 机械工业出版社，2009.