羅文宏，馬曉東

（柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

21 世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國(guó)家基建規(guī)模及資金投入的增大，我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)抓住了空前的發(fā)展機(jī)遇，整個(gè)行業(yè)實(shí)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(jī)是工程機(jī)械中發(fā)展最快、產(chǎn)銷(xiāo)量及市場(chǎng)需求最大的機(jī)種之一，同時(shí)也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最激烈、產(chǎn)品同質(zhì)化程度高的工程機(jī)械產(chǎn)品。為提高裝載機(jī)產(chǎn)品可靠性、體現(xiàn)獨(dú)特的品質(zhì)特性，各工程機(jī)械廠家均采用了大量的新工藝和新方法。其中，在汽車(chē)行業(yè)整車(chē)裝配線較為成熟的定扭矩工具及其工藝方法，也在裝載機(jī)行業(yè)迅速得到了推廣運(yùn)用。

在裝載機(jī)整機(jī)裝配過(guò)程中，螺栓連接是零件間最主要的裝配緊固方式。裝載機(jī)長(zhǎng)期作業(yè)于惡劣的工況中，對(duì)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(jì)圖紙標(biāo)準(zhǔn)，否則將可能導(dǎo)致裝配的零部件出現(xiàn)嚴(yán)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(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、成本低廉，但只是控制了螺栓松的問(wèn)題，而螺栓超扭矩的問(wèn)題，則無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。根據(jù)裝載機(jī)市場(chǎng)質(zhì)量反饋數(shù)據(jù)顯示，驅(qū)動(dòng)橋螺栓、傳動(dòng)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(guò)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(diǎn)裝配零件的螺栓扭矩達(dá)到設(shè)計(jì)要求的工藝方法，迅速在裝載機(jī)行業(yè)推廣開(kāi)來(lái)。

1 定扭矩工具選型

1.1 定扭矩工具簡(jiǎn)介

定扭矩工具是指在零件裝配緊固過(guò)程中，能使螺栓達(dá)到預(yù)定扭矩值的工具。根據(jù)其動(dòng)力源可分為氣動(dòng)定扭矩工具和電動(dòng)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(diǎn)和使用范圍。其中氣動(dòng)定扭矩工具的扭矩范圍為1 000 ~ 4 000 N·m，電動(dòng)定扭矩工具的扭矩范圍為1 500~3 000 N·m。

表1 氣動(dòng)和電動(dòng)定扭矩工具對(duì)比表

相較而言，氣動(dòng)定扭矩工具在采購(gòu)價(jià)格、裝配效率、維護(hù)保養(yǎng)成本上，具備明顯優(yōu)勢(shì)，而電動(dòng)定扭矩工具的長(zhǎng)處，則體現(xiàn)在扭矩控制精度高、保養(yǎng)間隔期相對(duì)較長(zhǎng)、便于建立實(shí)時(shí)扭矩?cái)?shù)據(jù)管理系統(tǒng)等。在裝配線實(shí)際運(yùn)用中，氣動(dòng)定扭矩工具多使用在小中扭矩的螺栓連接部位，而電動(dòng)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(jià)值的工具，其采購(gòu)成本和使用保養(yǎng)成本遠(yuǎn)高于一般氣動(dòng)擰緊工具，因此必須使用在對(duì)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(jī)工作裝置銷(xiāo)軸、前后車(chē)架鉸接、前后驅(qū)動(dòng)橋、傳動(dòng)軸、變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、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(cè)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(guò)80%。表1 中3個(gè)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(dòng)定扭矩工具的精度約為10 %，即可得出螺栓擰緊后可達(dá)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(guó)家和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際工具使用過(guò)程中，工藝人員將扭矩中值作為螺栓緊固扭矩標(biāo)準(zhǔn)值，來(lái)指導(dǎo)操作工進(jìn)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(shí)，進(jìn)行工藝布局設(shè)計(jì)。工藝布局要根據(jù)裝配線作業(yè)特點(diǎn)和定扭矩工具特性，以及裝配現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)，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(guò)程的安全性；有充足的空間進(jìn)行定扭矩工具的維護(hù)保養(yǎng)等日常操作。

2.2 工具采購(gòu)

2.2.1 采購(gòu)準(zhǔn)備

定扭矩工具選型和工藝布局確定后，在采購(gòu)過(guò)程中還需要注意以下4個(gè)方面：

（1）確定裝配車(chē)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(rùn)滑油）數(shù)量和安裝地點(diǎn)，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(shí)，考慮以下附件設(shè)備采購(gòu)：檢定定扭矩工具時(shí)使用的扭矩檢測(cè)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(gòu)品質(zhì)優(yōu)良的定扭矩工具與裝配線壓縮空氣點(diǎn)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(shí)間、質(zhì)保等商務(wù)條款。因定扭矩工具專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，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(diǎn)談判內(nèi)容，為企業(yè)爭(zhēng)取較為優(yōu)惠的條件。

2.2.2 采購(gòu)過(guò)程控制

在定扭矩工具采購(gòu)過(guò)程中，加強(qiáng)與供應(yīng)商的溝通，嚴(yán)格按照合同約定進(jìn)行采購(gòu)。采購(gòu)中的任何變更需要經(jīng)過(guò)雙方的溝通確認(rèn)，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(guó)、美國(guó)等國(guó)家企業(yè)，基本是按照訂單進(jìn)行生產(chǎn)和供貨。在合同執(zhí)行過(guò)程中，應(yīng)把握好國(guó)際貿(mào)易的特點(diǎn)，督促供應(yīng)商按時(shí)、保質(zhì)、保量的交付貨物。

2.2.3 到貨驗(yàn)收

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

（1）附件設(shè)備的驗(yàn)收，包括扭矩檢測(cè)儀、扭矩傳感器等的驗(yàn)收，必要時(shí)可要求供應(yīng)商在雙方均認(rèn)可的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行第三方計(jì)量檢定。

（2）定扭矩工具性能和精度的驗(yàn)收，應(yīng)使用已驗(yàn)收合格的扭矩檢測(cè)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(yàn)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(yàn)收完畢后，應(yīng)盡快配合供應(yīng)商進(jìn)行定扭矩工具的工裝支架調(diào)試安裝，重點(diǎn)在于驗(yàn)證工裝支架能否滿足裝配線使用需求，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即改進(jìn)。電動(dòng)定扭矩工具一般有扭矩?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄和傳輸?shù)墓δ?，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和運(yùn)用軟件也應(yīng)同時(shí)進(jìn)行安裝驗(yàn)證。

人們希望如何從海量的數(shù)據(jù)中迅速的提煉出關(guān)鍵信息，為社會(huì)和企業(yè)帶來(lái)價(jià)值。大數(shù)據(jù)分析的主要方法分為：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析方法、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分析方法、基于圖的分析方法和自然語(yǔ)言中的分析方法。大數(shù)據(jù)的挖掘包括關(guān)聯(lián)規(guī)則、分類(lèi)分析、聚類(lèi)分析等。常用的數(shù)據(jù)挖掘工具有：R語(yǔ)言、RapidMiner、 免費(fèi)的Weka、KNIME以及Prange等。最典型的挖掘平臺(tái)包括基于Hadoop的平臺(tái)和基于Spark的平臺(tái)。

調(diào)試安裝過(guò)程中，應(yīng)先在模擬樣件上進(jìn)行扭矩?cái)Q緊檢測(cè)，確認(rèn)工具符合要求后，再在裝配零件上進(jìn)行試裝配操作驗(yàn)證。試裝配驗(yàn)證時(shí)間根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃確定，應(yīng)包含所有使用工位和零部件的試裝配驗(yàn)證。在這期間，在工具制造商推薦的定扭矩工具檢測(cè)頻率基礎(chǔ)之上，適當(dāng)加大定扭矩工具的檢測(cè)頻率，摸索實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(cè)和調(diào)校周期。

2.4 員工培訓(xùn)

員工培訓(xùn)是定扭矩工具使用過(guò)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(xùn)工作。培訓(xùn)可分為兩方面的內(nèi)容：

（1）定扭矩工具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作注意事項(xiàng)、日常維護(hù)保養(yǎng)等培訓(xùn)，通?？捎晒?yīng)商派駐的工程師進(jìn)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(xùn)，可由裝配車(chē)間的工藝人員進(jìn)行講授。在培訓(xùn)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(xùn)完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)操作員工進(jìn)行評(píng)估和考核，確保員工能夠充分領(lǐng)會(huì)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(jì)劃需要盡快制定和實(shí)施。定扭矩工具均為高價(jià)值的物品，其特點(diǎn)是：日常保養(yǎng)比較簡(jiǎn)便，但單次維修成本較一般沖擊類(lèi)氣動(dòng)扳手高，所以盡可能加強(qiáng)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(lái)的成本和停工損失。

定扭矩工具保養(yǎng)維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（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(jì)劃時(shí)，要確保該計(jì)劃能落實(shí)到實(shí)處。

（2）定扭矩工具的日常保養(yǎng)要點(diǎn)，可以編制到裝配工藝當(dāng)中，通過(guò)檢驗(yàn)員巡查、技術(shù)人員工藝紀(jì)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(zhuān)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(xùn)和必要的考核，減少保養(yǎng)維修過(guò)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(zhuān)業(yè)的售后服務(wù)支持。在工具的三包期過(guò)后，這樣的外包形式將會(huì)體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，如服務(wù)的及時(shí)性、配件供應(yīng)充分性等。

（5）扭矩檢測(cè)儀、扭矩傳感器等高精儀器設(shè)備，嚴(yán)格按照檢定周期進(jìn)行檢測(cè)校驗(yàn)。

（6）壓縮空氣管路清潔度、壓力波動(dòng)情況等，也應(yīng)納入定扭矩工具保養(yǎng)維修計(jì)劃中，進(jìn)行有效監(jiān)控和維護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

公司實(shí)施裝載機(jī)裝配線運(yùn)用定扭矩工具工藝改進(jìn)后，螺栓扭矩得到了有效監(jiān)控，在裝配過(guò)程中的螺栓松或過(guò)緊問(wèn)題，也得到了有效改善，市場(chǎng)上的此類(lèi)顧客品質(zhì)反饋明顯減少。裝載機(jī)裝配線的環(huán)境，也得到了極大改善，以往大扭矩氣動(dòng)沖擊類(lèi)扳手帶來(lái)的巨大噪音，得以大幅削弱，員工的操作強(qiáng)度也明顯降低。公司其他工程機(jī)械產(chǎn)品裝配線，也借鑒了裝載機(jī)裝配線的成功經(jīng)驗(yàn)，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(yùn)用，需要在工藝策劃、采購(gòu)實(shí)施、人員培訓(xùn)、后期保養(yǎng)維修等方面建立完整的管理體系和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。定扭矩工具的運(yùn)用，實(shí)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(jìn)非常重要。同時(shí)，也要做好裝配線員工的培訓(xùn)和指導(dǎo)，不斷提升員工的工藝和品質(zhì)水平，激發(fā)員工的自覺(jué)性和主動(dòng)性，才能最大限度的發(fā)揮定扭矩工具的作用，達(dá)成預(yù)期的工藝和品質(zhì)管理目標(biāo)。