定扭矩工具在工程機(jī)械產(chǎn)品中的選型及應(yīng)用

舒智偉，吳佳春

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

在裝載機(jī)的零部件與整機(jī)的裝配過(guò)程中，定扭矩工具在保證產(chǎn)品品質(zhì)過(guò)程中占有非常重要的地位。定扭矩工具是螺栓擰緊工具，使用定扭矩工具，可以將螺栓的扭矩值控制在很小的范圍內(nèi)。對(duì)于產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵工序螺栓的扭矩值未達(dá)標(biāo)，會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的產(chǎn)品質(zhì)量事故與重大損失。定扭矩工具的選型的好壞，也會(huì)影響產(chǎn)品裝配的效率與產(chǎn)品裝配的品質(zhì)。

下面就實(shí)際工作中，定扭矩工具選型所需要考慮的內(nèi)容，做如下小結(jié)。

1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)需求收集

1.1 擰緊工位信息統(tǒng)計(jì)

（1）產(chǎn)品品質(zhì)要求。根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)的特性要求以及產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)性工藝，確定產(chǎn)品裝配品質(zhì)要求（包括產(chǎn)品擰緊力矩及產(chǎn)品的擰緊精度等）。

（2）裝配線效率要求。收集裝配流水生產(chǎn)線的節(jié)拍時(shí)間，確定裝配線使用工具裝配時(shí)間（定扭矩?cái)Q緊使用工位裝配需小于裝配線的節(jié)拍時(shí)間）。

（3）成本要求。裝配線產(chǎn)品產(chǎn)能需求，確定扭矩工具使用及維護(hù)成本。（定扭矩工具采購(gòu)成本較高，后期的維護(hù)成本也較高，故在選擇過(guò)程中，需要考慮到定扭矩工具的使用成本）。

（4）產(chǎn)品需求。裝配產(chǎn)品種類及規(guī)格，確定扭矩工具的工作區(qū)間，選擇合適于該工位的定扭矩工具（不僅能降低產(chǎn)品的采購(gòu)成本，并在工具的選擇過(guò)程中，選擇工具的范圍也大）。

（5）工位信息。產(chǎn)品螺栓裝配位置、螺栓數(shù)量、螺栓大小等方面信息（為后續(xù)選型提高定扭矩規(guī)格型號(hào)選型作為依據(jù)，通過(guò)收集信息了解定扭矩工具的相適應(yīng)的套筒、以及裝配位置）。

（6）產(chǎn)品裝配線收集。產(chǎn)品工位的產(chǎn)品種類、產(chǎn)能，以及定扭矩工具設(shè)備扭矩范圍。

1.2 工具信息

（1）工具采購(gòu)的目的。保證產(chǎn)品裝配的質(zhì)量，提高裝配效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度等。

（2）定扭矩工具類型。分析扭矩的應(yīng)用種類及工具類型，并確定工具的工作方式。

（3）工具工作的工藝。裝配工位工藝的需求制定，確定裝配工具后產(chǎn)品裝配工藝。

（4）工具功能。確定定扭矩工具的扭矩范圍與工具性能與功能。

明確以上信息，就可以根據(jù)收集到的信息與資料，進(jìn)入選型階段，確定定扭矩工具的種類。

2 選型參考

2.1 定扭矩工具工作方式

（1）定扭矩工具的工作方式。定扭矩工具有如下工作方式（如表1所列）。

表1 定扭矩工具的工作方式

（2）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定扭矩的工作方式。表2列舉為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定扭矩的幾種工作方式。

表2 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定扭矩的工作方式

2.2 定扭矩工具工作分類

為了更好地選擇工具，根據(jù)定扭矩工具工作范圍，將定扭矩分為如類型（如表3所列）。

表3 定扭矩的分類

（1）定扭矩工具的扭矩值范圍，在選型過(guò)程中需要考慮的首要條件，決定扭矩工具下面的選型。

（2）選擇相適應(yīng)的定扭矩工作方式，決定了產(chǎn)品擰緊工藝。

（3）定扭矩工具的外觀尺寸、凈質(zhì)量，決定了是否需要配備相應(yīng)的輔助工裝等設(shè)備，在設(shè)備采購(gòu)過(guò)程中，需考慮其設(shè)備的性價(jià)比。

（4）定扭矩工具的擰緊旋轉(zhuǎn)速度，決定了擰緊螺栓的時(shí)間與效率。

（5）定扭矩工具的工作噪音，也作為選型中最重要的選型條件，工具工作噪音高于85 dB，不作為工具選型條件（降低裝配車間噪音）。

（6）定扭矩工具的易損件的價(jià)格及零配件的價(jià)格，了解定扭矩工具維護(hù)保養(yǎng)的成本。

2.3 定扭矩工具的種類

公司常用的幾種風(fēng)槍式的定扭矩工具分類，簡(jiǎn)單介紹其特性如下：

（1）油壓脈沖式氣動(dòng)定扭矩扳手。油壓脈沖工具具有雙脈沖機(jī)械裝置，震動(dòng)小，扭力爬升速度快，其主要原理是利用液壓流量控制。當(dāng)螺絲擰緊時(shí)，震動(dòng)矩小，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，使生產(chǎn)線組裝速度快，并能提高產(chǎn)品品質(zhì)，耐用性高。該工具屬于精準(zhǔn)工具，維修保養(yǎng)成本高，經(jīng)常存在需要更換零件，液壓油、O型圈、彈簧等配件需要保證，必須定期對(duì)工具檢測(cè)并進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證定扭矩的扭矩值。

其特點(diǎn)是生產(chǎn)速度快，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)有極大的提升，能提高產(chǎn)品扭矩精準(zhǔn)值，傷害降低，噪音低，操作便攜。不過(guò)該工具需要經(jīng)常保養(yǎng)，保證其產(chǎn)品的扭矩值，效率與性價(jià)比較高。

其適用范圍為應(yīng)用于裝配車間扭矩范圍在0～200 N·m。

該工具由于屬于精密工具，需要維護(hù)保養(yǎng)，如果長(zhǎng)時(shí)間不用的話，液壓油會(huì)變質(zhì)造成固化。

（2）帶反作用力臂定扭矩工具。該工具帶有反作用力臂，在工作時(shí)有反作用力，操作起來(lái)比較麻煩，需要用反作用力臂對(duì)準(zhǔn)反作用力臂的位置，才能進(jìn)行下一步的操作。且該風(fēng)槍的體積較大、也較重，員工操作過(guò)程中所需的空間也較大，需配備簡(jiǎn)易工裝配合使用更加方便。

適用范圍扭矩在200～1 000 N·m。

適用環(huán)境為主要用于較大扭矩的關(guān)鍵工位，轉(zhuǎn)速相對(duì)來(lái)說(shuō)較慢，且使用定扭矩之前，有可能需要用普通風(fēng)槍進(jìn)行預(yù)緊，再用定扭矩工具進(jìn)行擰緊，操作較為麻煩。

該工具的特點(diǎn)是帶有有作用力臂，使用壽命長(zhǎng)，比較耐用，不過(guò)轉(zhuǎn)速慢，體積與總質(zhì)量均較大。

因該工具總質(zhì)量較大，故在購(gòu)買定扭矩工具與使用過(guò)程中，應(yīng)配備相應(yīng)的輔助工裝，使得操作更加簡(jiǎn)單。

（3）電動(dòng)擰緊扳手。電動(dòng)扭力扳手是由電動(dòng)控制器、電纜、電動(dòng)風(fēng)槍組成，具有體積小、總質(zhì)量小、效率高、振動(dòng)小、噪聲低等特點(diǎn)。其原理是通過(guò)控制器控制電壓，實(shí)現(xiàn)不同的扭矩控制，并能夠通過(guò)先進(jìn)的過(guò)程監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)扭矩過(guò)程控制以及數(shù)據(jù)采集。

適用范圍為扭矩適用范圍，在500～1 600 N·m。

適用環(huán)境為用于產(chǎn)品的關(guān)鍵工序，對(duì)于工位的擰緊扭矩要求較高，多軸需要配備相應(yīng)的輔助工裝進(jìn)行裝配

其特點(diǎn)是工具精度高、效率高、噪聲低、操控性好、保養(yǎng)費(fèi)用低等特點(diǎn)，在使用過(guò)程中可以控制扭矩。

電動(dòng)擰緊機(jī)在選型過(guò)程中，選擇多軸或者雙軸的定扭矩工具，可以同步擰緊。消除扭矩衰減，可提高裝配工作效率（不過(guò)多軸擰緊工具的選擇在選型過(guò)程中，需考慮對(duì)孔的問(wèn)題）。

2.4 電動(dòng)擰緊軸的優(yōu)點(diǎn)

（1）電機(jī)無(wú)刷驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，可以無(wú)極調(diào)速，工作轉(zhuǎn)速范圍大，可滿足各種運(yùn)行模式下的轉(zhuǎn)速要求；

（2）力矩范圍大，可以在超低轉(zhuǎn)速中保持輸出力矩；

（3）體積小，起動(dòng)力矩大，幾乎不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，扭矩值也較為精確。

（4）電機(jī)溫升較低，與同功率電機(jī)相比，溫升可降低30%左右，工具使用壽命也長(zhǎng)；

（5）運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低（小于65 dB），擰緊效率高等。

3 工程機(jī)械應(yīng)用案例

應(yīng)用案例如表4所列。

表4 工程機(jī)械應(yīng)用案例表

4 輔助工裝選型

輔助工裝，包括機(jī)械平衡吊、助力機(jī)械臂等輔助擰緊工具的工裝。其巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，使重物在提升或者下降時(shí)形成浮動(dòng)狀態(tài)。操作者用很小的力，就可以把重物正確地放到空間中的任何位置。

適用范圍為較重或者較大的電動(dòng)擰緊設(shè)備，或者擰緊設(shè)備在工作中會(huì)產(chǎn)生持續(xù)扭力的情況。

選用抗扭助力機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)：

（1）槍體重力由平衡機(jī)械臂承受，操作人員可以很輕松地操作設(shè)備進(jìn)行擰緊工作，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；

（2）提高了工人的工作效率；

（3）提高了安全性。

5 定扭矩工具技術(shù)要求

（1）技術(shù)要求。達(dá)到工位產(chǎn)品的扭矩值，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；保證產(chǎn)品裝配品質(zhì)，并提高裝配效率；

（2）安全環(huán)保要求。定扭矩工具工作噪音＜85 dB。廠家需提供此工具詳細(xì)的安全注意事項(xiàng)的說(shuō)明書(shū)，并納入安全操作規(guī)程。

（3）三包服務(wù)要求。定扭矩工具三包期1年，服務(wù)必須在24 h到位；最少提供一套易損件。

（4）驗(yàn)收。擰緊12萬(wàn)次無(wú)需解體保養(yǎng)（清潔及更換易損件）；生產(chǎn)的產(chǎn)品與技術(shù)方案是否一致（機(jī)械、電器圖紙）；設(shè)備安全性、可維修性和可靠性驗(yàn)收；設(shè)備功能驗(yàn)收（設(shè)備正常工作時(shí)應(yīng)具備的功能等）；設(shè)備的精度的驗(yàn)收，是否達(dá)到技術(shù)方案要求的標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)備安全性驗(yàn)收，是否達(dá)到公司要求標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

簡(jiǎn)單介紹了在選擇定扭矩工具的過(guò)程中，應(yīng)該注意收集使用定扭矩工具的工位情況，選擇適合工位的工具來(lái)裝配，降低在裝配過(guò)程中工時(shí)的浪費(fèi)。

[1]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版，單行本·常用設(shè)計(jì)資料）[K].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.