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(jīng)濟的發(fā)展與國家基建規(guī)模及資金投入的增大，我國工程機械行業(yè)抓住了空前的發(fā)展機遇，整個行業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，2011年行業(yè)規(guī)模已逾5000 億人民幣。裝載機是工程機械中發(fā)展最快、產(chǎn)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(chǎn)品同質(zhì)化程度高的工程機械產(chǎn)品。為提高裝載機產(chǎn)品可靠性、體現(xiàn)獨特的品質(zhì)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(yè)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(yè)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(yè)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(shè)計圖紙標準，否則將可能導致裝配的零部件出現(xiàn)嚴重的品質(zhì)和安全隱患。傳統(tǒng)的螺栓扭矩控制，主要依靠扭矩扳手，其優(yōu)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(fā)現(xiàn)。根據(jù)裝載機市場質(zhì)量反饋數(shù)據(jù)顯示，驅(qū)動橋螺栓、傳動軸螺栓、配重螺栓等零件，發(fā)生斷裂的幾率較高，除材質(zhì)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(shè)計要求的工藝方法，迅速在裝載機行業(yè)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(jù)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(yǎng)成本上，具備明顯優(yōu)勢，而電動定扭矩工具的長處，則體現(xiàn)在扭矩控制精度高、保養(yǎng)間隔期相對較長、便于建立實時扭矩數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)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(yǎng)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(jù)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(qū)動橋、傳動軸、變速箱、發(fā)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(yīng)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(yè)標準中，不同規(guī)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(diào)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(shè)計。工藝布局要根據(jù)裝配線作業(yè)特點和定扭矩工具特性，以及裝配現(xiàn)場壓縮空氣、電源位置等，采用最優(yōu)的方案。

工藝布局的原則是：定扭矩工具作業(yè)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(yǎng)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(yīng)穩(wěn)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(tǒng)所需的氣路三聯(lián)件或兩聯(lián)件（除水、除雜質(zhì)、加潤滑油）數(shù)量和安裝地點，盡量使用定扭矩工具生產(chǎn)商推薦的氣路三聯(lián)件。

（3）同時，考慮以下附件設(shè)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(yīng)商參與制定方案；應(yīng)采購品質(zhì)優(yōu)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(nèi)徑符合定扭矩工具廠家的推薦要求。

（4）與供應(yīng)商商談供貨時間、質(zhì)保等商務(wù)條款。因定扭矩工具專業(yè)性較強，維修成本較高，可將定扭矩工具維修保養(yǎng)、配件供應(yīng)等列為重點談判內(nèi)容，為企業(yè)爭取較為優(yōu)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(yīng)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(jīng)過雙方的溝通確認，并形成文件，避免出現(xiàn)不必要的糾紛。定扭矩工具主要生產(chǎn)商大部分為瑞典、日本、英國、美國等國家企業(yè)，基本是按照訂單進行生產(chǎn)和供貨。在合同執(zhí)行過程中，應(yīng)把握好國際貿(mào)易的特點，督促供應(yīng)商按時、保質(zhì)、保量的交付貨物。

2.2.3 到貨驗收

到貨驗收時，除常規(guī)的貨物驗收流程之外，應(yīng)重點關(guān)注以下3 點：

（1）附件設(shè)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(yīng)商在雙方均認可的檢驗機構(gòu)，進行第三方計量檢定。

（2）定扭矩工具性能和精度的驗收，應(yīng)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(diào)試安裝

在定扭矩工具驗收完畢后，應(yīng)盡快配合供應(yīng)商進行定扭矩工具的工裝支架調(diào)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(fā)現(xiàn)問題立即改進。電動定扭矩工具一般有扭矩數(shù)據(jù)實時記錄和傳輸?shù)墓δ?，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和運用軟件也應(yīng)同時進行安裝驗證。

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調(diào)試安裝過程中，應(yīng)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(jù)實際生產(chǎn)計劃確定，應(yīng)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(chǔ)之上，適當加大定扭矩工具的檢測頻率，摸索實際生產(chǎn)過程中定扭矩工具扭矩值的變化規(guī)律，最終確定定扭矩工具的日常檢測和調(diào)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(huán)。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(nèi)容：

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

（2）裝配工藝和品質(zhì)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(guān)裝配工位的工藝品質(zhì)要求應(yīng)得到修訂和完善。

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

3 定扭矩工具保養(yǎng)和維修

定扭矩工具投入裝配線后，日常保養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)，采取措施發(fā)現(xiàn)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(yǎng)維護過程中，應(yīng)注意以下幾點：

（1）根據(jù)前期收集的定扭矩工具調(diào)教和檢定周期數(shù)據(jù)，在制定定扭矩工具保養(yǎng)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(yǎng)要點，可以編制到裝配工藝當中，通過檢驗員巡查、技術(shù)人員工藝紀律檢查等方式督促操作員工執(zhí)行工藝文件要求。

（3）盡可能提高裝配線專職設(shè)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(yǎng)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(yǎng)維修業(yè)務(wù)，也可外包給工具供應(yīng)商，簽訂合同由其提供專業(yè)的售后服務(wù)支持。在工具的三包期過后，這樣的外包形式將會體現(xiàn)其優(yōu)勢，如服務(wù)的及時性、配件供應(yīng)充分性等。

（5）扭矩檢測儀、扭矩傳感器等高精儀器設(shè)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(yīng)納入定扭矩工具保養(yǎng)維修計劃中，進行有效監(jiān)控和維護。

4 結(jié)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(jiān)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(zhì)反饋明顯減少。裝載機裝配線的環(huán)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(chǎn)品裝配線，也借鑒了裝載機裝配線的成功經(jīng)驗，定扭矩工具及其工藝方法在公司內(nèi)得到了廣泛地推廣，也取得了良好的品質(zhì)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(yǎng)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(zhì)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(zhì)水平，激發(fā)員工的自覺性和主動性，才能最大限度的發(fā)揮定扭矩工具的作用，達成預期的工藝和品質(zhì)管理目標。