一、汽車連接螺栓擰緊力矩等級劃分方法
汽車螺栓連接決定了汽車質(zhì)量的好壞，一般根據(jù)其重要程度劃分為A、B、C級三類，即安全、重要、一般級連接。
A級：一旦發(fā)生連接故障極有可能導(dǎo)致安全技術(shù)失效或者導(dǎo)致整車的破壞，從而對生命或者肢體造成直接或者間接危害的螺栓連接。
B級：一旦發(fā)生連接故障會導(dǎo)致汽車功能失效的螺栓連接。
C級：一旦發(fā)生連接故障會導(dǎo)致用戶投訴或抱怨的螺栓連接。
螺栓連接有效就要讓螺栓連接的零件間在使用過程中持續(xù)保持足夠的夾緊力。由于夾緊力不好檢測，通常是通過檢測擰緊力矩及殘余力矩的方式來衡量螺栓連接的有效性。
螺栓連接等級是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要程度劃分的，由產(chǎn)品設(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品特性確定。在工藝設(shè)計(jì)時總裝工藝人員也要根據(jù)產(chǎn)品特性將螺栓連接的擰緊力矩劃分為安全力矩項(xiàng)、重要力矩項(xiàng)、一般力矩項(xiàng)，并用不同的符號標(biāo)記工藝文件上，同時要針對這三類力矩項(xiàng)采取不同的擰緊工藝和管控方法，選用的擰緊工具精度要高于擰緊力矩要求的精度，制訂的擰緊工藝要能保證檢測的擰緊力矩在合格范圍內(nèi)，并持續(xù)保持連接零件間的夾緊力不衰減。
對于汽車底盤件的螺栓連接，基本上都是金屬件之間的連接，在與車身連接時會遇到多層板件的問題，這樣連接時不僅要克服擰緊摩擦力，還要克服消除多層鈑金間的間隙所到來的變形阻力，這就增加了汽車底盤件的擰緊連接的復(fù)雜性。
另外在連接貼合面及多層鈑金間的可能存在的異物和不平整、連接螺栓的摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性、擰緊時螺栓在旋進(jìn)過程中是否存在阻礙等因素都會導(dǎo)致按照正常工藝擰緊的連接失效。
因此在制訂底盤零件的擰緊工藝時需要特別的小心，要充分考慮如何消除影響連接有效性的這些不利因素。
二、汽車底盤螺栓連接擰緊工藝的發(fā)展歷程
汽車底盤零件連接螺栓擰緊力矩基本上是安全力矩（A類連接）或重要力矩（B類連接），正常使用情況下螺栓連接不能失效。隨著擰緊工具及擰緊技術(shù)的進(jìn)步，汽車生產(chǎn)上的底盤連接螺栓擰緊工藝也經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段。
1）一次沖擊法擰緊工藝階段：
采用沖擊式氣動扳手或油壓脈沖氣動扳手?jǐn)Q緊，由于沖擊式氣動工具和油壓脈沖式氣動工具都不是定扭擰緊工具，擰緊力矩不能得到有效控制，沖擊式氣動工具的擰緊力矩只有一個大概的范圍，擰緊力矩幾乎不受控制，全靠工人的手感。油壓脈沖式氣動工具擰緊力矩精度雖然比沖擊式氣動工具的精度提高了不少，但擰緊力矩仍然偏差很大 ，擰緊后的軸向夾緊力分散度＞±35%，存在未正常擰緊或螺栓滑絲 、拉斷等連接風(fēng)險。
沖擊式氣動扳手的擰緊精度差、噪音大，現(xiàn)在汽車生產(chǎn)線上已很少采用。油壓脈沖式氣動扳手雖然擰緊精度得不到保證、噪音也大，但具有價格相對較低，擰緊速度快、擰緊時的反作用力少、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)線上還有使用，有些汽車公司選擇其用于一般力矩項(xiàng)的擰緊，也可作為預(yù)擰緊工具使用。
如采用油壓脈沖工具作為重要力矩項(xiàng)的預(yù)擰緊工具，建議選用較小力矩值的油壓脈沖氣動扳手初次擰緊至連接螺栓貼合，再采用手動力矩扳手?jǐn)Q到規(guī)定力矩值的中間值， 并配合制定嚴(yán)格的力矩抽檢制度以保證產(chǎn)品出廠質(zhì)量。
2）二次扭矩法擰緊工藝階段
采用定扭式氣動扳手一次擰緊+力矩扳手手動二次擰到規(guī)定的力矩， 一般用定扭氣動扳手?jǐn)Q到規(guī)定力矩的下限或中限，再用力矩扳手?jǐn)Q到規(guī)定力矩值，定扭氣動擰緊工具精度大約為± 10%，手動力矩扳手精度大約為±5%，采用該工藝，擰緊力矩能夠得到較好的保證，擰緊后的力矩精度為± 15%，但受螺栓摩擦系數(shù)影響較大，以及與連接件之間存在的間隙等質(zhì)量狀態(tài)的影響，得到的軸向夾緊力的分散度可達(dá)±25%，需要配合實(shí)施強(qiáng)有力的力矩檢測工藝，才能保證關(guān)鍵、重要力矩項(xiàng)的擰緊質(zhì)量。
對于擰緊力矩較小的擰緊項(xiàng)目，也可采用手持充電式定扭電槍扳手一次擰緊+手動力矩扳手二次擰緊的工藝，手持充電式定扭電槍扳手力矩精度高（大約±8%），操作方便、噪音低，已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
該方法需要二次擰緊，效率低，受人為影響因素大，而且擰緊力矩不能自動記錄，不能建立有效追溯。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，缺少數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。
3）電動擰緊軸扭矩法擰緊工藝階段
電動擰緊軸擰緊工具精度大約為± 5%，用于力矩精度范圍要求較高的安全項(xiàng)或重要項(xiàng)的螺栓擰緊，擰緊力矩能夠得到較好的保證，擰緊力矩精度可達(dá)±10--15%。電動擰緊軸一般都帶有控制器，可以根據(jù)工藝需要設(shè)計(jì)擰緊曲線和自動監(jiān)控指標(biāo)，擰緊力矩、擰緊角度、擰緊時間、擰緊過程等參數(shù)都能根據(jù)具體的擰緊工藝需要進(jìn)行設(shè)定，而且不同的車型可以設(shè)計(jì)不同的擰緊曲線，實(shí)現(xiàn)了車型擰緊曲線自動調(diào)取、擰緊數(shù)據(jù)即時測量、自動記錄、擰緊過程自動監(jiān)控和報警，可建立有效的力矩追溯系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，可以調(diào)取數(shù)據(jù)分析。該擰緊方法受摩擦系數(shù)影響很大，也不能完全克服被連接件間的間隙、阻礙物所消耗的擰緊力矩，得到的軸向夾緊力分散度±25%左右 ，如果擰緊曲線設(shè)計(jì)的不合理會導(dǎo)致假擰緊，特別是來件質(zhì)量出現(xiàn)波動時，可能出現(xiàn)連接失效的情況。
采用電動擰緊軸擰緊工藝，不僅要合理地設(shè)計(jì)擰緊曲線，盡量消除擰緊過程中的不利影響因素，而且要制定擰緊角度的監(jiān)控范圍，發(fā)現(xiàn)問題及時報警，分析原因，防止不合格擰緊項(xiàng)流出。
3）電動擰緊軸扭矩+角度控制法擰緊工藝階段
扭矩—轉(zhuǎn)角控制法是在扭矩控制法上發(fā)展起來的，應(yīng)用這種方法，首先是把螺栓擰到門檻扭矩（大約為目標(biāo)扭矩50--70%左右）后，再從此點(diǎn)始，擰一個規(guī)定的轉(zhuǎn)角的控制方法。基于門檻扭矩 + 規(guī)定的轉(zhuǎn)角，使螺栓產(chǎn)生一定的軸向伸長及連接件被壓縮，從而產(chǎn)生所要求的螺栓軸向夾緊力。應(yīng)用這種方法擰緊時，設(shè)置門檻扭矩的目的是要把螺栓或螺母擰到緊密接觸面上，并克服開始時的一些如表面凸凹不平、鈑金間隙、摩擦系數(shù)變化等不利因素，通過擰緊轉(zhuǎn)角獲得精度較高的螺栓軸向夾緊力。由于轉(zhuǎn)角是一個定值，監(jiān)控到最終擰緊力矩的是分散的，得到的螺栓軸向預(yù)緊力影響精度比單純的扭矩法高，一般分散度能控制在10%--15%范圍內(nèi)。
扭矩+轉(zhuǎn)角控制法擰緊工藝主要用于安全力矩項(xiàng)的擰緊，由于采用該工藝，要求電動擰緊軸的精度高及力矩范圍大，需要選用比力矩法更大的工具型號，價格也比較高，一次性投資大，很多公司難于接受，長期來看，采用扭矩+轉(zhuǎn)角法用于底盤件連接螺栓安全力矩項(xiàng)的擰緊是一個趨勢。另外采用該方法，門檻扭矩和轉(zhuǎn)角度值的設(shè)定需要通過計(jì)算及實(shí)驗(yàn)才能確定，需要精確測量扭矩和轉(zhuǎn)角兩個參數(shù)，增加了采用此方法的復(fù)雜性，質(zhì)量部門也不易找出適當(dāng)?shù)姆椒▽Q緊結(jié)果進(jìn)行檢查，全靠擰緊工藝及工具保證擰緊質(zhì)量。
三、擰緊數(shù)據(jù)自動采集與分析預(yù)警
當(dāng)采用電動擰緊軸扭矩法或扭矩--轉(zhuǎn)角法擰緊工藝時，都可以實(shí)現(xiàn)即時采集擰緊數(shù)據(jù)、分車型上傳和存儲這些數(shù)據(jù)。生產(chǎn)線上每天都會生產(chǎn)大量的車輛，產(chǎn)生的擰緊數(shù)據(jù)不僅可以用于追溯，更重要的是可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，開展擰緊質(zhì)量趨勢預(yù)警，防止出現(xiàn)批量質(zhì)量問題。
采用扭矩控制法時，電動擰緊軸測得的最終動態(tài)扭矩基本上是目標(biāo)定值，同時監(jiān)控到達(dá)目標(biāo)扭矩時的轉(zhuǎn)角是一個變化的值，其變化趨勢就可以用于預(yù)測分析零件狀態(tài)或工具的變化。
采用扭矩--轉(zhuǎn)角控制法工藝時，電動擰緊軸測得的最終動態(tài)轉(zhuǎn)角基本上是目標(biāo)定值，同時監(jiān)控到達(dá)目標(biāo)轉(zhuǎn)角時的扭矩是一個變化的值，其變化趨勢也可以用于預(yù)測分析零件狀態(tài)或工具的變化。
通過對擰緊過程中監(jiān)控數(shù)據(jù)變化趨勢的分析，或與標(biāo)準(zhǔn)擰緊參數(shù)數(shù)模自動進(jìn)行比較，就可以及時發(fā)出預(yù)警信息，引導(dǎo)技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)因素分析，避免產(chǎn)生趨勢性擰緊事故。
隨著擰緊技術(shù)進(jìn)步和工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)水平的提升，總裝線上會出現(xiàn)越來越多的高度自動化、信息化、智能化水平的智能擰緊工作站，不僅取代人的擰緊工作，而且會通過積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行自我深度學(xué)習(xí)和分析判斷，預(yù)防發(fā)生批量擰緊質(zhì)量問題。
工程師們在設(shè)計(jì)汽車底盤件的擰緊工藝時，首先要做好擰緊力矩項(xiàng)目的分類，制訂正確的擰緊工藝，選擇合適的擰緊工具，并要制訂力矩檢查監(jiān)控計(jì)劃。對于一般力矩項(xiàng)，建議采用電動或氣動定扭式扳手一次扭矩法擰緊工藝；對于重要力矩項(xiàng)可以采用電動擰緊軸扭矩法擰緊工藝，如受一次投資額的限制太多，也可降級采用氣動或電動定扭式力矩扳手+手動力矩扳手二次扭矩法擰緊工藝；而對于安全力矩項(xiàng)則建議采用扭矩+轉(zhuǎn)角控制法擰緊工藝，門檻扭矩和轉(zhuǎn)角的確定要通過精確計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，并在多輪試車試制中得到檢驗(yàn)，保障底盤件的螺栓連接質(zhì)量，避免由于連接不良而產(chǎn)生的異響及連接失效而產(chǎn)生的安全風(fēng)險。
總之，汽車底盤零件的螺栓連接擰緊工藝是需要認(rèn)真對待，不管采用什么擰緊工藝，都是為了讓被連接的零件獲得足夠的螺栓軸向夾緊力，防止汽車在長期的使用過程中受到動態(tài)載荷作用下導(dǎo)致的螺栓連接失效。對于新開發(fā)的車型需要在設(shè)計(jì)階段就開始規(guī)劃需要采取什么樣的螺栓連接擰緊力矩質(zhì)量保證方法，并在不同的試制階段進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)。
