淺談定扭矩工具在裝載機裝配線的運用

羅文宏，馬曉東

（柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

21 世紀以來，隨著國民經濟的發展與國家基建規模及資金投入的增大，我國工程機械行業抓住了空前的發展機遇，整個行業實現跨越式發展，2011年行業規模已逾5000 億人民幣。裝載機是工程機械中發展最快、產銷量及市場需求最大的機種之一，同時也是市場競爭最激烈、產品同質化程度高的工程機械產品。為提高裝載機產品可靠性、體現獨特的品質特性，各工程機械廠家均采用了大量的新工藝和新方法。其中，在汽車行業整車裝配線較為成熟的定扭矩工具及其工藝方法，也在裝載機行業迅速得到了推廣運用。

在裝載機整機裝配過程中，螺栓連接是零件間最主要的裝配緊固方式。裝載機長期作業于惡劣的工況中，對螺栓連接的可靠性，提出了很高的要求，螺栓扭矩不能低于或高于設計圖紙標準，否則將可能導致裝配的零部件出現嚴重的品質和安全隱患。傳統的螺栓扭矩控制，主要依靠扭矩扳手，其優點是操作簡便、成本低廉，但只是控制了螺栓松的問題，而螺栓超扭矩的問題，則無法及時發現。根據裝載機市場質量反饋數據顯示，驅動橋螺栓、傳動軸螺栓、配重螺栓等零件，發生斷裂的幾率較高，除材質缺陷等原因以外，裝配過程中螺栓擰緊扭矩不足或超高，也是不可忽略的重要因素。因此，使用定扭矩工具確保重點裝配零件的螺栓扭矩達到設計要求的工藝方法，迅速在裝載機行業推廣開來。

1 定扭矩工具選型

1.1 定扭矩工具簡介

定扭矩工具是指在零件裝配緊固過程中，能使螺栓達到預定扭矩值的工具。根據其動力源可分為氣動定扭矩工具和電動定扭矩工具。

表1 列出了瑞典某品牌兩種定扭矩工具的特點和使用范圍。其中氣動定扭矩工具的扭矩范圍為1 000 ~ 4 000 N·m，電動定扭矩工具的扭矩范圍為1 500~3 000 N·m。

表1 氣動和電動定扭矩工具對比表

相較而言，氣動定扭矩工具在采購價格、裝配效率、維護保養成本上，具備明顯優勢，而電動定扭矩工具的長處，則體現在扭矩控制精度高、保養間隔期相對較長、便于建立實時扭矩數據管理系統等。在裝配線實際運用中，氣動定扭矩工具多使用在小中扭矩的螺栓連接部位，而電動定扭矩工具則使用在中大扭矩的螺栓連接部位。

1.2 選型原則

定扭矩工具屬于高價值的工具，其采購成本和使用保養成本遠高于一般氣動擰緊工具，因此必須使用在對扭矩要求高的裝配零件上。根據螺栓擰緊的重要度，可以把以下零部件的螺栓緊固作為使用定扭矩工具的首選：裝載機工作裝置銷軸、前后車架鉸接、前后驅動橋、傳動軸、變速箱、發動機、駕駛室、散熱器、平衡重、輪胎輪輞、液壓閥、高壓軟管等。

表2 定扭矩工具選型表

選擇定扭矩工具需注意測量值范圍，一般考慮緊固部位的螺栓扭矩在定扭矩工具最高扭矩的50%～70%范圍左右為宜，最大不應超過80%。表1 中3個工位的定扭矩工具選擇，符合螺栓緊固扭矩在定扭矩工具扭矩范圍50%~70%左右的原則。

由表1 可知，以上氣動定扭矩工具的精度約為10 %，即可得出螺栓擰緊后可達到的扭矩精度為：M12 螺栓為±9.5 N·m，M14 螺栓為±20 N·m，M30螺栓為±150 N·m，基本符合螺栓扭矩要求的公差范圍。

在國家和企業標準中，不同規格的螺栓扭矩要求表述形式為：扭矩中值±扭矩公差范圍，如（95 ±15）N·m。在實際工具使用過程中，工藝人員將扭矩中值作為螺栓緊固扭矩標準值，來指導操作工進行定扭矩工具日常調校和零件裝配擰緊。

2 定扭矩工具的使用

2.1 工藝布局

在定扭矩工具選型的同時，進行工藝布局設計。工藝布局要根據裝配線作業特點和定扭矩工具特性，以及裝配現場壓縮空氣、電源位置等，采用最優的方案。

工藝布局的原則是：定扭矩工具作業點，盡量靠近裝配工位和零部件，裝配工人可以方便、快捷的使用定扭矩工具；充分考慮使用過程的安全性；有充足的空間進行定扭矩工具的維護保養等日常操作。

2.2 工具采購

2.2.1 采購準備

定扭矩工具選型和工藝布局確定后，在采購過程中還需要注意以下4個方面：

（1）確定裝配車間的壓縮空氣供氣量、供氣壓力值和清潔度，是否符合定扭矩工具使用要求。其中，供氣壓力值應穩定在0.65~0.7 MPa，最小值不低于0.63 MPa。

（2）確定壓縮空氣系統所需的氣路三聯件或兩聯件（除水、除雜質、加潤滑油）數量和安裝地點，盡量使用定扭矩工具生產商推薦的氣路三聯件。

（3）同時，考慮以下附件設備采購：檢定定扭矩工具時使用的扭矩檢測儀、扭矩傳感器等；部分大扭矩定扭矩工具需要配置反作用力臂和工裝支架，可讓定扭矩工具供應商參與制定方案；應采購品質優良的定扭矩工具與裝配線壓縮空氣點的連接軟管，確保連接軟管的內徑符合定扭矩工具廠家的推薦要求。

（4）與供應商商談供貨時間、質保等商務條款。因定扭矩工具專業性較強，維修成本較高，可將定扭矩工具維修保養、配件供應等列為重點談判內容，為企業爭取較為優惠的條件。

2.2.2 采購過程控制

在定扭矩工具采購過程中，加強與供應商的溝通，嚴格按照合同約定進行采購。采購中的任何變更需要經過雙方的溝通確認，并形成文件，避免出現不必要的糾紛。定扭矩工具主要生產商大部分為瑞典、日本、英國、美國等國家企業，基本是按照訂單進行生產和供貨。在合同執行過程中，應把握好國際貿易的特點，督促供應商按時、保質、保量的交付貨物。

2.2.3 到貨驗收

到貨驗收時，除常規的貨物驗收流程之外，應重點關注以下3 點：

（1）附件設備的驗收，包括扭矩檢測儀、扭矩傳感器等的驗收，必要時可要求供應商在雙方均認可的檢驗機構，進行第三方計量檢定。

（2）定扭矩工具性能和精度的驗收，應使用已驗收合格的扭矩檢測儀、扭矩傳感器等，逐一檢查到貨的定扭矩工具。

（3）反作用力臂和工裝支架的驗收，確保定扭矩工具在裝配線能夠方便、快捷的使用。

2.3 定扭矩工具調試安裝

在定扭矩工具驗收完畢后，應盡快配合供應商進行定扭矩工具的工裝支架調試安裝，重點在于驗證工裝支架能否滿足裝配線使用需求，發現問題立即改進。電動定扭矩工具一般有扭矩數據實時記錄和傳輸的功能，其網絡系統和運用軟件也應同時進行安裝驗證。

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調試安裝過程中，應先在模擬樣件上進行扭矩擰緊檢測，確認工具符合要求后，再在裝配零件上進行試裝配操作驗證。試裝配驗證時間根據實際生產計劃確定，應包含所有使用工位和零部件的試裝配驗證。在這期間，在工具制造商推薦的定扭矩工具檢測頻率基礎之上，適當加大定扭矩工具的檢測頻率，摸索實際生產過程中定扭矩工具扭矩值的變化規律，最終確定定扭矩工具的日常檢測和調校周期。

2.4 員工培訓

員工培訓是定扭矩工具使用過程中不可或缺的重要一環。定扭矩工具正式投入裝配線之前，必須完成操作人員的培訓工作。培訓可分為兩方面的內容：

（1）定扭矩工具結構特點、操作注意事項、日常維護保養等培訓，通常可由供應商派駐的工程師進行講授。

（2）裝配工藝和品質要求、定扭矩工具管理制度等培訓，可由裝配車間的工藝人員進行講授。在培訓之前，相關裝配工位的工藝品質要求應得到修訂和完善。

培訓完成后，應及時對操作員工進行評估和考核，確保員工能夠充分領會和掌握定扭矩工具的使用規程，在日常裝配工作中正確使用和保養定扭矩工具。

3 定扭矩工具保養和維修

定扭矩工具投入裝配線后，日常保養和維修計劃需要盡快制定和實施。定扭矩工具均為高價值的物品，其特點是：日常保養比較簡便，但單次維修成本較一般沖擊類氣動扳手高，所以盡可能加強日常的保養，采取措施發現和消除早期故障隱患，減少維修換件帶來的成本和停工損失。

定扭矩工具保養維護過程中，應注意以下幾點：

（1）根據前期收集的定扭矩工具調教和檢定周期數據，在制定定扭矩工具保養維修計劃時，要確保該計劃能落實到實處。

（2）定扭矩工具的日常保養要點，可以編制到裝配工藝當中，通過檢驗員巡查、技術人員工藝紀律檢查等方式督促操作員工執行工藝文件要求。

（3）盡可能提高裝配線專職設備維修人員在定扭矩工具方面的維修水平，給與充分的培訓和必要的考核，減少保養維修過程中因誤判、誤操作造成的額外損失。

（4）定扭矩工具的保養維修業務，也可外包給工具供應商，簽訂合同由其提供專業的售后服務支持。在工具的三包期過后，這樣的外包形式將會體現其優勢，如服務的及時性、配件供應充分性等。

（5）扭矩檢測儀、扭矩傳感器等高精儀器設備，嚴格按照檢定周期進行檢測校驗。

（6）壓縮空氣管路清潔度、壓力波動情況等，也應納入定扭矩工具保養維修計劃中，進行有效監控和維護。

4 結束語

公司實施裝載機裝配線運用定扭矩工具工藝改進后，螺栓扭矩得到了有效監控，在裝配過程中的螺栓松或過緊問題，也得到了有效改善，市場上的此類顧客品質反饋明顯減少。裝載機裝配線的環境，也得到了極大改善，以往大扭矩氣動沖擊類扳手帶來的巨大噪音，得以大幅削弱，員工的操作強度也明顯降低。公司其他工程機械產品裝配線，也借鑒了裝載機裝配線的成功經驗，定扭矩工具及其工藝方法在公司內得到了廣泛地推廣，也取得了良好的品質效益。

定扭矩工具在裝配線的成功運用，需要在工藝策劃、采購實施、人員培訓、后期保養維修等方面建立完整的管理體系和評估標準。定扭矩工具的運用，實際上就是一次工藝和品質管理方法的變革，公司管理層的大力支持和推進非常重要。同時，也要做好裝配線員工的培訓和指導，不斷提升員工的工藝和品質水平，激發員工的自覺性和主動性，才能最大限度的發揮定扭矩工具的作用，達成預期的工藝和品質管理目標。