软连接零件在汽车制造领域的螺纹连接拧紧问题处理方案

曹才争

优尼特商务咨询（上海）有限公司北京分公司  北京市  100102

中国自2010年起稳居全球制造业第一大国，2022年制造业增加值占全球约30.2%，连续14年首位，是唯一拥有联合国全部41个工业大类的国家。‌截至2026年，中国汽车产业已稳居全球第一大汽车产销国与出口国，并在新能源与智能化领域实现从“跟随者”到“引领者”的关键跃迁，整体地位从“世界工厂”加速向“技术输出国+规则制定者”转型。

• ‌规模领先‌：连续17年（2009–2025）保持全球汽车产销量第一，2025年产销量均超3400万辆；出口量达‌832万辆‌（部分口径为709.8万），‌连续三年居全球第一‌，占全球汽车出口约25%，超日本两倍。
• ‌新能源主导‌：2025年新能源汽车产销量超1600万辆，‌占全球份额超60%‌，动力电池装机量占全球70%以上（宁德时代市占39.2%），电动化、智能化（L2+辅助驾驶新车渗透率超50%）技术与应用全球领先。
• ‌出口升级‌：从“整车贸易”转向“体系化出海”——海外建厂（泰国、匈牙利、巴西等）、研发中心（慕尼黑等）、品牌溢价（比亚迪单车海外均价约18万元、毛利率28%）同步推进，2026年一季度新能源出口占比达41.2%。
• ‌标准与生态输出‌：参与联合国自动驾驶法规制定，中国方案被纳入国际标准；宁德时代、比亚迪刀片电池、小鹏/ Momenta智驾系统被跨国车企（大众、Stellantis等）采纳或合作，实现“反向技术输入”。
• ‌制造体系支撑‌：依托全球‌唯一全工业门类‌国家优势，汽车产业链完整度、成本与响应速度领先，零部件出口持续支撑全球供应链（2025年对美出口超80亿美元/月）。‌‌

当前，中国汽车产业已从“第二梯队”（传统燃油车时代）跃升为‌全球电动智能汽车时代的规则定义者之一‌，但高端芯片、基础软件、部分高端零部件仍存短板，正从“大而全”向“强而韧”攻坚。‌‌

‌总装车间是汽车制造四大工艺（冲压、焊装、涂装、总装）的最终环节，负责将涂装后的白车身与发动机、底盘、内饰、电子系统等上千至两千个零部件集成装配，并完成整车检测与调试，使车辆从“半成品”转变为符合出厂标准的完整商品车。‌‌‌

• ‌集成装配‌：依次安装动力总成（发动机/电驱、变速器）、底盘系统（悬挂、制动、转向）、内外饰（座椅、仪表板、车门、玻璃）、线束及电子设备（空调、导航、三电系统等）。
• ‌柔性生产‌：支持多车型、多配置混线作业，通过AGV、MES系统和数字化工位实现精准物料配送与工艺引导。
• ‌质量把关‌：装配后需通过淋雨密封性测试、四轮定位、灯光检测、转鼓路试、高压绝缘（新能源车）等全项功能与安全验证。
• ‌最终交付准备‌：合格车辆完成PDI（售前检测）、清洁、标识安装后下线，进入仓储或交付流程。‌‌

作为汽车制造“从零件到整车”的最后一道关键工序，总装车间直接决定产品最终的质量、性能与用户体验，也是智能化、数字化应用最密集的环节之一（如视觉引导装配、力矩数据追溯、AI外观检测等）。‌‌

总装车间的主要工艺流程包括：‌‌

• ‌内饰装配‌：安装仪表台、座椅、安全带、线束、车顶内衬、空调管路等车内部件；
• ‌底盘与动力总成合装‌：吊装发动机、变速器、前后桥、悬挂、制动系统、油箱及排气管，与车身精准合装；
• ‌外饰装配‌：安装前后风挡玻璃、车门、车轮、保险杠、格栅、灯具等外部件；
• ‌电子与电气系统集成‌：布线、连接ECU、安装音响/导航/驾驶辅助系统、刷写软件并匹配标定；
• ‌液体加注‌：加注燃油/冷却液/制动液/玻璃水/空调冷媒等；
• ‌检测与调试‌：包括四轮定位、灯光检测、制动测试、路试模拟（如滚筒台）、淋雨密封性测试（90秒、5吨水、360喷嘴）、OBD诊断及功能通电检查；
• ‌终检与下线‌：外观A面检查、间隙面差测量（部分产线在线检测）、整车称重、排放检测，确认合格后下线。‌‌

现代总装车间普遍采用‌内饰线、底盘线、外饰线、门线、检测线、淋雨线‌等分段流水布局，依托‌EMS（悬挂输送系统）、AGV、MES（制造执行系统）及数字化扫码追溯‌实现柔性化、信息化生产；新能源车还需增加‌高压电池包吊装、电驱系统集成及高压安全互锁检测‌等特殊工艺。

总装车间80%左右的生产工艺为螺纹拧紧，即用金属螺杆和螺母或者螺孔旋入拧紧的方式固定2个零件。

‌螺纹连接的主要优势包括：结构简单、装拆方便、连接可靠、成本低廉，且多数类型（如三角形螺纹）具有良好的自锁性能。‌‌‌

• ‌结构简单‌：由内、外螺纹副构成，零件少，设计与制造标准化程度高。
• ‌装拆方便‌：通过旋转即可实现快速安装或拆卸，无需特殊工具（常规扳手/螺丝刀即可）。
• ‌连接可靠‌：在静载或一般工况下，依靠螺纹升角小于当量摩擦角实现自锁，不易松脱；牙型承载面积大，能承受较高轴向或拉压载荷。
• ‌成本低廉‌：易于批量生产（车削、滚压、攻丝等工艺成熟），标准件价格低，维护更换经济。
• ‌适用范围广‌：适用于金属、塑料甚至木材（如自攻螺钉），涵盖紧固、密封（管螺纹）、传动等多种场景。‌‌

需注意：在冲击、振动或变载荷环境下需配合防松措施（如弹簧垫圈、双螺母、螺纹胶），否则可能松动；多次装拆可能磨损螺纹，影响密封或强度。‌‌

螺栓的拧紧过程一般分为两步，如下图所示，首先第一步是将螺栓拧紧与被拧紧件的表面贴服，一般称该阶段为旋入阶段，该过程中螺栓和被拧紧件不会发生形变，因此也不会产生轴向的夹紧力；然后第二步继续拧紧至目标值，该过程称为最终拧紧阶段，此过程会有形变量的产生，进而产生轴向夹紧力，从而实现连接件的紧固，一般我们将这种拧紧方法成为两部拧紧。

而针对一些大扭矩或者一些特殊连接（如自攻螺栓连接等），为进一步保证拧紧质量，有时还会在这个基础上进行反松再拧紧（如下图），即先反松一定角度后再拧紧至目标值，以实现应力释放进而减少扭矩损失，该拧紧方法称为四步拧紧。

在螺栓拧紧固定的连接件中，95%的连接件均属于硬连接的范畴，即螺纹孔在车身上的位置是固定的，在螺杆旋入拧紧的过程中，螺纹孔不会出现左右晃动的现象，确保螺栓可以顺利拧紧到额定扭矩。但随着汽车工艺的发展，特别是今年来新能源汽车的快速发展，有越来越多的连接件属于软连接的范畴，即连接件的结构并不是完全机械固定的，而是由橡胶等软材质固定，这类软连接零件在螺纹拧紧的过程中易出现左右晃动发生，致使最终拧紧扭矩不合格，拧紧失败。

以电动汽车电机支架（软连接）为例，观察到的拧紧信息如下表所示：

		拧紧不合格	合格	拧紧总数	不合格率 [%]
电机支架	第1个拧紧点 P(A)	41	75	116	35.34%
	第2个拧紧点P(B)	40	76	116	34.48%
	第3个拧紧点P(C)	39	77	116	33.62%

现场统计数据显示当第1个拧紧点不合格时，第2个拧紧点和第3个拧紧点的不合格率如下：

由条件概率计算可知

P（B I A）= 40/41 = 97.56%

P（C I A）= 39/41 = 95.12%

另外由对立事件的性质及条件概率公式可知，当第1个点合格时，第2个拧紧点和第3个拧紧点不合格的概率为：

P（B I A逆）= 0.003%

P（C I A逆） = 0.006%

根据如上统计概率可知，第1个拧紧点的合格与否对于第2个拧紧点和第3个拧紧点的拧紧合格率之间并不是互相独立的，而是有着极大的影响。因此首当其冲的就是要解决第1个拧紧点的拧紧不合格问题。

拧紧不合格原因分析可从如下几个方面入手：

• NC拧紧轴XY方向的坐标是否精确，同电机支架拧紧孔是否对中；
• 拧紧程序参数（反转/转速/角度/反松等）设置是否合理，拧紧监控窗口（上限/下限/位置）设置是否规范；
• 电机支架来料尺寸是否合格，孔位是否超出尺寸公差范围；
• 托盘定位销位置是否精确，螺杆位置精确度是否在+-0.05mm之内；
• 车身尺寸是否在公差范围内；
• 拧紧枪上升气缸压力是否合适；

经过现场逐个原因排查及分析，认为软连接件的橡胶连接方式比较脆弱，在拧紧枪上升的过程中，其气缸的冲击力会使得拧紧枪在接触连接件的瞬间把橡胶顶变形，致使连接件的拧紧孔无法与拧紧螺杆对中，最终造成拧紧扭矩上升过快，拧紧结果不合格。

因此需要调低拧紧枪上升的气缸压力，从4bar降至2bar，气缸压力下降后，现场观察到拧紧枪在接触连接件的时候，速度非常低，力度非常温和，不会把橡胶连接件顶变形，拧紧螺杆与连接件孔位对中，拧紧合格。

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