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智慧紧固分析扳手(组合式)QUANTEC MCS Multibox
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小米汽车,螺栓连接如何?
根据相关报道,小米汽车工厂(研发实验室)里有相关的研发实验室和品控实验室。对一些安全件、关键件的螺栓连接进行测试验证,确定合适的拧紧工艺,甚至对一些要求不高的自攻钉,小螺钉也要进行相关的拧紧工艺试验,确保装配工艺设定符合要求。这种要求在新能源汽车企业还是处于前列的。

车身、底盘、三电系统,成百上千颗螺栓在这里(实验室)经过反复测试验证,才最终应用到量产车上。这些不起眼的“小螺丝”,到底藏着怎样的技术含量?小米汽车的螺栓连接,究竟处于什么水平?

01 一颗螺栓的“拧紧艺术”
螺栓连接听起来简单,拧紧不就完了?事实远非如此。如果预紧力不足,螺栓在振动中容易松动;预紧力过大,又可能导致螺栓断裂或被连接件损坏。在汽车上,一颗螺栓的失效可能意味着转向失灵、车轮脱落,后果不堪设想。

传统车企普遍采用纯扭矩法拧紧,扭矩扳手达到设定值即停止。这种方法简单,但预紧力散差较大——同样的扭矩值,实际产生的夹紧力可能相差30%以上。
小米汽车的选择更为精密:很多关键拧紧点采用扭矩转角法。扭矩转角法的操作逻辑是:先将螺栓拧到一个较小的“门槛扭矩”,再按规定角度继续旋转,将螺栓拉长到塑性区或超弹性区。进入这个区域后,螺栓的预紧力主要由转角量决定,与摩擦系数基本无关,能够最大化利用螺栓的材料性能。相比纯扭矩法,扭矩转角法能够显著提高最小预紧力、减小预紧力散差,甚至允许使用更小规格的螺栓实现同样可靠的连接。

这种过屈服的扭矩转角法设计,看似与其他车型同样部位采用了同样的螺栓规格,但是,其拧紧后的最小预紧力甚至可能比扭矩法拧紧后的最大预紧力还要高,而扭矩法拧紧螺栓的最小预紧力往往只有最大预紧力的50%。从这个意义上可以看出,同样车型,同样工况采用过屈服的扭矩转角法拧紧抗滑移安全系数等会比扭矩法拧紧更高。因为在抗滑移的要求中,同样外载荷,确保连接安全需要螺栓连接中最小可能达到的预紧力的这颗螺栓能够不滑移,过屈服扭矩转角法拧紧的最小预紧力会是扭矩法拧紧最小预紧力的2倍(因为扭矩法拧紧最小预紧力是最大预紧力的50%左右,过屈服扭矩转角法拧紧的最小预紧力与扭矩法拧紧最大预紧力认为基本相等,因此,这样就是扭矩转角法拧紧的最小预紧力约是扭矩法拧紧最小预紧力的2倍,这样抗滑移的最小安全系数就会提高约2倍水平。即使同样的螺栓型号规格,过屈服扭矩转角法拧紧的安全冗余会更大)。
02 制动系统螺栓:一场精密分析确定拧紧扭矩
以小米SU7制动系统为例。制动卡钳与转向节的连接螺栓,拧紧工艺为(130±13)Nm +(90±5)°——先用130Nm预紧,再旋转90°。这套工艺的精髓在于两个关键细节:


一是扭矩公差。 初始扭矩公差为±10%,比行业主流的±15%更严格;角度公差为±5°,同样优于常见的±15°。这意味着小米对装配精度的要求更高,拧紧设备必须具备更高的重复精度。
对这个拧紧公差设定可以进行一个讨论:拧紧工具精度都3%以内了,为什么有些企业,仍然还是用扭矩公差±15%来设计呢?你是不是也有这样的疑问?
工具的衡量需要考虑:示值重复性和示值相对误差。通常所说的工具精度:固定式拧紧轴的精度为±2.5%,拧紧枪的精度为±5%指的都是示值重复性,为工具的固有属性。
我们先来看看机械行业标准JB/T 11751数控拧紧机的拧紧工具精度计算要求。
这个标准中要求动态拧紧扭矩精度为±3%,与国际上普遍使用的电动拧紧枪的精度一致。

这个标准中规定拧紧枪的精度检测采用模拟器(模拟螺栓螺母)的标定仪进行检测,用检测标定仪的示值与拧紧轴的示值进行对比,满足±3%。这个相当于是单值的一个标定。

下面这个扭矩扳手确认精度时候也是这种单点确认的类型,单点满足要求的扳手3%的精度范围,例如10Nm,要求9.7-10.3Nm,只要几次测试的扭矩都是在这个范围内就认为精度满足要求了。
再看看JJF 1610标准,计算相对误差和重复性误差的计算公式。

从下面这份报告中可以看出,这把工具在软硬连接上的示值重复性都在±5%以内。所以,实际生产时,这把工具在单一连接状态下,拧紧结果离散度比较小。而示值误差,软连接结果为-0.74%,硬连接结果为-3.03%。因此,如果校准用模拟螺栓和实际连接件连接属性不同时,会导致校准系数不适合实际连接件,真实扭矩值会偏大或偏小,从而影响生产质量。
像这种报告给出的示值重复性±0.9%或1.39%都是基于3倍标准差计算出来的。这就说明这个工具3倍标准差的精度是比较高的,3倍标准差下的计算精度满足3%以内,甚至1.5%以内。
这种计算出的结果即使都是一样的值就会比按照JB/T 11751数控拧紧机的拧紧工具精度采用单个值的计算结果要更加好。

对于按照VDI 2647标准进行校准的话,兹懋有专门的扭矩标准小车,液压模拟器。

二是一次性使用。 建议这种过屈服的扭矩转角法拧紧的螺栓维修手册明确标注:扭矩转角法拧紧的螺栓属于一次性零件,每次拆卸后必须更换,不允许重复使用。螺栓经过塑性拉伸后已发生永久形变,再次使用无法保证原始夹紧力。不过这也给4S店的实操带来挑战:如果不采用专用的带角度控制功能的拧紧工具,转角精度难以保证。
03 从摩擦系数到每一颗螺栓的全链路品控
很多人不知道,螺栓拧紧的可靠性很大程度上取决于摩擦系数。摩擦系数过高,预紧力不足,容易松动;摩擦系数过低,又可能造成过载断裂。准确测定摩擦系数,是保证紧固质量、提升连接可靠性的关键。

由此可见小米的摩擦系数测试程序也比较严格,与大众的摩擦系数测试比较一致。
小米汽车为此建立了严格的供应商评价体系,对每一颗螺栓的摩擦系数进行标准化测试。摩擦系数测试覆盖不同表面处理工艺和涂层类型,确保在不同批次、不同环境下保持稳定。

对于制动盘固定螺钉这种非关键部位,小米采用扭矩法拧紧,扭矩设定为12Nm±1.2Nm,同样是±10%的严格公差。此处主要是一个工艺螺钉,装配过程中保证制动盘稳稳地安装到轴承上面,等待后续轮毂安装后,车轮螺母压紧后,这个螺钉完全压紧到内部,行驶中不会出现松动、脱落等问题。

04 拧紧实验室:看不见的“安全卫士”
小米汽车工厂内设有多间实验室,覆盖从电池包到整车的各项性能测试。拧紧实验室是其中最特别的存在之一。这里的工作包含三个层面:
工艺参数优化——通过模拟不同螺栓规格、不同被连接件材料和表面处理状态,实验室反复验证拧紧工艺参数,找到最适合小米汽车的拧紧策略。
失效分析与改进——针对偶发的拧紧质量异常,实验室从螺栓材料、摩擦系数、拧紧设备、环境因素等多维度追溯原因,推动设计和工艺的持续改进。
写在最后
小米汽车在“连接”这件事上展现出了超出行业预期的技术投入。扭矩转角法的采用、严格公差的设定、一次性零件的设计规范、全自动化的装配精度控制——每一颗螺栓背后,都是一套完整的质量管控体系在运转。
一颗螺栓能否真正“拧得紧、靠得住”,最终取决于这套体系是否经得起量产和市场验证。
螺丝虽小,责任重大。 一颗螺栓的可靠性,决定了底盘会不会松动、制动系统会不会失效。从这个角度看,拧紧实验室里那些枯燥的数据和反复的测试,恰恰是保障每一台小米汽车安全行驶的基石。
以上内容基于小米汽车的公开的维修手册,并参照公开的新闻报道“小米汽车硬核试验室:百间实验室的背后,是对汽车安全的极致追求”、“探秘小米汽车实验室:一颗螺丝钉都有“身份证”的极致追求”、小米公司的官方网站整理。