汽车装调“标准件拧紧三步工作法”的实践与卓越成效研究

1. 引言

在汽车制造领域，螺栓连接作为最基础的机械连接方式，其装配质量直接关系到整车的安全性、可靠性与耐久性。据统计，汽车装配线故障中超过 15% 与紧固失效相关。传统的扭矩扳手控制法虽普及，但易受工具精度、操作手法、预紧力顺序及摩擦系数波动影响，单一扭矩值难以完全表征实际夹紧力状态。因此，如何在生产一线实现高效且 100% 可靠的螺栓拧紧作业，成为困扰制造质量的现实难题。

本文立足于 2023 年度工作中对“执着专注、精益求精、追求极致”工匠精神的深度践行，基于笔者多年在装调一线积累的实操经验与问题洞察，首创性地提出“声感、手感、目视”三步工作法（以下简称“三步法”），旨在通过多维度感知协同与标准化操作流程，攻克螺栓拧紧质量一致性难题。

2. 三步工作法的核心内涵与操作流程

三步工作法并非简单步骤叠加，而是融合人体感官判断与规范动作的系统化作业体系：

·声感（Acoustic Perception）：螺栓拧紧进入塑性阶段时，材料微观变形会产生特定频率的摩擦声或屈服声。操作工需经过专项训练，精准识别该“临界声响”，作为扭矩达标的第一重声学信号验证。训练中强调排除环境噪音干扰，专注捕捉螺栓材质特有的高频“细密声”变化。

·手感（Tactile Feedback）： 当扭矩接近目标值时，扳手阻力矩会呈现非线性陡增趋势。操作工需敏锐感知扳手柄部传递的阻力突变点与力矩饱和感，此时继续施力扭矩增益极小，此为第二重力感阈值判断。强调手臂肌肉对微力变化的敏感度训练。

·目视（Visual Confirmation）： 在完成声感与手感判断后，操作工必须严格执行标准化目检：

确认螺栓/ 螺母与结合面是否完全贴合（零间隙）；

观察垫片是否均匀压平无翘曲；

核对螺纹露出长度是否符合工艺卡规定（如1.5-3P）；

检查工具设定值与实际使用值一致性。

此为最终状态符合性确认。

三步严格依序执行，形成闭环验证链，任一环节存疑则需重新评估或报备。

3. 实践应用与质量成效分析

三步工作法于 2022 年在公司总装车间全面推行，覆盖发动机悬置、铰接支架、驾驶室前后悬等关键力矩点（如 10.9 级六角面螺栓M18×1.5 ，目标扭矩 410±5N⋅m ）：

·标准化培训体系建立： 编制《三步工作法感官训练手册》，包含典型螺栓拧紧声纹图谱库、力矩曲线手感模拟器、常见目视缺陷图集，并实施“理论 + 实操 + 考核”三阶培训。

工艺融合与防错设计： 将三步工作法写入 SOS（标准化操作单），在关键工位配置高清摄像头辅助目检复核，引入带声感辅助提示的智能拧紧机。

4. 理论支撑与工匠精神的融合

三步工作法的有效性源于多学科原理的深度耦合：

·人因工程学： 调动听觉、触觉、视觉多维感官，降低单一信号误判风险，符合人体认知冗余设计原则。

·材料力学与声发射理论： 螺栓塑性变形阶段的声发射信号（Acoustic Emission）具有可识别特征，为“声感”提供物理依据。

·统计过程控制（SPC）： 三步工作法实则是将“事后扭矩检测”前移至“过程实时感知控制”，符合SPC 预防原则。

而工匠精神则是该方法落地的灵魂：

·执着专注： 要求操作工对每个螺栓的声、力特性保持高度专注，杜绝流水线作业中的“无意识操作”。

·精益求精： 不满足于“扭矩合格”，追求“最佳夹紧力分布”与“零缺陷状态”。

·追求极致： 通过持续训练提升感官灵敏度，将主观经验转化为可复制的客观技能。

5. 结论与展望

“声感、手感、目视”三步工作法是将传统技艺与现代工业工程、人因科学相结合的创新实践。该方法通过系统化整合操作工的多维感知能力与标准化流程，成功解决了单一扭矩控制法的局限性，实现了螺栓装调扭矩 100% 合格率的目标，显著提升了整车紧固可靠性。其成功不仅在于技术路径的创新，更在于对“执着专注、精益求精、追求极致”工匠精神的深刻践行与传承。

未来研究方向包括：开发基于 AI 声纹识别的拧紧质量在线监控系统；建立手感力觉反馈的量化训练模型；推动三步法在机械制造、重工装备等更高安全要求领域的适配应用。三步工作法为制造业关键工序的“人机协同”质量控制提供了富有价值的范式参考。

参考文献

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