摘要：现如今，汽车行业在我国发展十分迅速，介绍了扭矩控制法、扭矩转角控制法、屈服点法、伸长量法等汽车总装时螺栓拧紧的控制方法，研究了变速器支撑连接螺栓装配过程与拧紧控制工艺，并分析了扭矩因数、摩擦因数对拧紧控制工艺的影响。与此同时，对变速器支撑连接螺栓拧紧控制工艺进行优化，确认采用扭矩转角控制法代替扭矩控制法，可以提高螺栓的拧紧质量。
关键词：汽车；总装；螺栓；拧紧；控制
引言
在所有的拧紧方式中，螺栓连接由于其装配、拆卸方便、效率高、成本低等优势被广泛采用，尤其在车辆的装配过程中，更是采用了大量的螺栓连接。但是在螺栓连接的使用过程总出现了很多螺栓松动的故障现象，对产品的使用造成一定的安全隐患，所以本文对螺栓连接过程中的拧紧力矩进行了分析。首先明确螺栓拧紧过程中的两个扭矩概念，一个为动态扭矩，另一个为静态扭矩。通常情况下，产品设计以及工艺要求的拧紧力矩均为动态扭矩。而静态扭矩是对已处于拧紧状态螺纹紧固件继续拧紧，且螺纹旋合面之间刚刚发生转动时的摩擦扭矩。
1采用拧紧机拧紧的必要性
要达到这种状态对于螺栓的拧紧，就要加强装配时螺栓（或螺母）拧到最紧的程度，让零部件能够更好的契合，紧密。但是令我们难以阐述清楚的是这个“最紧”是到底代表的是什么程度。不同的工人对于这个会有不同的理解，因此会造成一定程度上的差异。在目前的应用情况下，一台发动机就包含着几十个零件、几百个采用螺栓紧固的装配点，这些都是要通过大量的工人和大量不同的应用工具，在不同的时间阶段相互配合所能形成的整体，所以按这种分析方法而言最紧这个概念是相当模糊的，这也造成了相当大的离散度，更何况如今的大生产产量较大影响更为严重。所以按照以上的说法，如果是利用传统的拧紧工具来组合零部件，要让这些零部件达到在运行中不产生任何的分离与松动是极为困难的。在拧紧零部件工具的过程主要是通过普通扳手、气扳机、定扭矩扳手、定扭矩气扳机、普通扳手或气扳机定扭矩扳手来进行操作，这种操作方法就是要先采用普通扳手或气扳机预紧后，第二步利用具有扭矩预置示值功能的定扭矩扳手到目标扭矩值）。附加第二步的作用是在经过初步拧紧后保证拧紧时的目标扭矩值，但是即便如此，在零部件的拧紧过程中还是会有难其它因素扭矩扳手的精度除外）的影响，比如：操作者用力的大小与速度、视觉误差（指针式）、多个螺栓之间相互影响，等多个难以一一控制的因素。因此，如今拧紧机尤其是电动拧紧机的出现让以上的问题迎刃而解，让零部件达到最好的运行状态。
2汽车总装螺栓拧紧控制工艺分析及优化
2.1摩擦因数对扭矩控制法的影响
当螺栓紧固件的工艺参数设计完成后，相关参数，如螺距、螺纹公称直径、螺纹牙侧角、螺纹中径会最终确定，但摩擦因数则并不相同。对摩擦因数有影响的包括螺纹副与端面之间的光滑程度、螺栓表面的贴合程度、零件公差，以及所选用材料的强度、种类等。当摩擦因数在0.1～0.16之间变化时，同一种工具采用同一种扭矩控制法所产生的轴向预紧力在上限与下限之间相差50%以上。当摩擦因数较大，采用扭矩控制法达到设定的扭矩时，有可能无法达到所需要的轴向预紧力。当摩擦因数较小，采用扭矩控制法达到设定的扭矩时，有可能造成轴向预紧力过大，从而造成轴向预紧力过载，产生螺栓断裂的风险。
2.2油压脉冲工具
油压脉冲工具依靠动力源分为电动式与气动式，依靠扭矩控制机构分为机械控制式与传感器控制式，目前的主流产品为气动机械控制式油压脉冲工具与电动传感器式油压脉冲工具，前者技术成熟，应用广泛，后者为近两年上市的新型工具。以下主要介绍气动机械控制油压脉冲工具。气动机械控制油压脉冲工具依靠调节机械装置设置扭矩值，一般用于5-500N.m扭矩范围，主要为枪式结构，操作轻便、转速高、反力小，相比气扳机噪音低，且具备一定的扭矩控制能力（10%-15%），是替换气扳机作为预紧工具或力矩精度要求较低工位的理想工具。
但保养频次较高，需要定期更换易损件，一般为10万次拧紧保养，部分厂家新一代工具能达到30-40万次拧紧保养；无法输出扭矩结果值，需要进行扭矩抽检确保扭矩合格；需要洁净、稳定的气源，不稳定的气源影响工具精度；不适合用于软连接、偏软连接和预加扭矩的拧紧。
2.3螺栓拧紧过程
首先将螺栓拧紧至与被拧紧件的表面贴服，一般称为旋入阶段，该过程中螺栓和被拧紧件不发生形变，因此也不会产生轴向夹紧力；然后继续拧紧至目标值，此过程称为最终拧紧阶段，会产生形变，进而产生轴向夹紧力，从而实现连接件的紧固。一般将这种拧紧方法称为两步拧紧。而针对一些大扭矩或特殊连接（如自攻螺栓连接等），为进一步保证拧紧质量，有时还会在此基础上进行反松再拧紧，如图3所示，即先反松一定角度再拧紧至目标值，以实现应力释放进而减少扭矩损失，称为四步拧紧。对螺栓拧紧质量的控制，一般只注重最终的拧紧扭矩，而在实际拧紧装配过程中往往出现一些如螺栓拉伸变形、螺纹损坏、零件尺寸偏差、孔位不正等异常情况，产生“假扭矩”现象，即拧紧结果满足质量要求，但拧紧过程中其实已经发生了质量问题。螺栓拧紧工具中，定扭扳手和电池扳手无法实现对拧紧过程的记录和控制，而EC拧紧机则可对拧紧过程进行编程和监控，基于此功能进行技术研究，可实现对拧紧过程的质量监控。
2.4对控制参数的要求
对于扭矩控制法来说，其最终的目的为拧紧目标扭矩。所以，对于控制的参数必须有严格的控制与掌握。以下是控制参数的几点要求：第一，必须保证目标扭矩的数值足够大。由此，被连接的工件才能足够结实，避免出现因工件松动而产生的不必要的损失。第二，目标扭矩的数值不能过大，必须掌握在一个合适的数值范围之内。避免出现因为力量过大而导致螺栓遭到破坏的现象。严格按照拧紧结果所要求的夹紧力与K之间的数值进行设定扭矩的数值。综上所述，在现实的工作当中，为了既保证螺栓的拧紧结果又避免出现螺栓遭到破坏的现象出现。对于扭矩的最大数值设立为：当最大摩擦系数拜ml出现时，在保证夹紧力的结果的同时，确保F的数值最小化。其上限则为：当最小摩擦系数拜ml出现时，在保证夹紧力结果的同时，确保Fma的数值最大化。，展示了扭矩上下限的要求。
2.5自攻螺栓其他程序设置策略
有些工具厂家，其工具缺少上述通过“自攻长度（角度）和自攻扭矩最大值限值”两个关键参数来主动控制工具运行的功能，则需要对拧紧过程进行精简，将认帽、旋入、预紧整合为一个步骤（步骤1），终紧为另一个步骤（步骤2）。步骤1的终止扭矩C需大于自攻阶段扭矩最大值（E点扭矩值），且一般小于60%发布扭矩公称值（若此步骤扭矩值过高，容易发生过拧紧，拧紧失效率高）。步骤2的终止扭矩取发布扭矩的公称值。
结语
对常用的螺栓拧紧控制工艺进行分析，结合汽车总装车间变速器支撑连接螺栓的拧紧工艺控制要求，针对扭矩控制法在控制过程中出现的精度低、误差大，以及受螺栓摩擦因数影响的问题，采用扭矩转角控制法，并优化拧紧工艺参数，为汽车总装车间的螺栓拧紧控制工艺提供了参考。
参考文献
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