浅谈螺栓拧紧工具(动力类)选型指导

０引言

螺栓拧紧工具作为产品组装的重要工具之一，

对产品的装配质量及装配效率影响很大，如何根据

产品的实际装配空间及效率要求选择合适的拧紧工具非常关键。目前螺栓拧紧工具种类繁多，工具分类形式没有统一规范，螺栓拧紧工具的外形、尺寸、重量等参数各品牌之间存在较大的差异，各品牌的使用寿命也不相同，导致螺栓拧紧工具的选型工作存在一定难度。在选择螺栓拧紧工具时，应首先了解螺栓拧紧工具的基本原理及相关参数，其次考虑产品结构空间特性及装配效率要求，综合螺栓拧紧工具及产品结构特性，选择合适的拧紧工具。此外，螺栓拧紧工具的应用需要注意日常的维护保养，及时做好维护保养将大幅度提高工具的寿命，降低企业的运营成本。

１螺栓拧紧工具简介

１．１工具的分类

螺栓拧紧工具种类多，工具分类形式没有统一

规范，按照工具输出扭矩是否可以调定为某一值，可以分为普通拧紧工具和定扭矩拧紧工具，目前按照工具动力源以及是否为定扭矩分类比较普遍，具体分为电动拧紧机、电池拧紧扳手、液压拧紧机、气动

定扭风枪、气动普通风枪，如图1所示。

图１螺栓拧紧工具分类

1.1.1电动拧紧机

电动拧紧机指定扭矩拧紧机（轴），分单轴和多

轴组合拧紧机，工作时输出定扭矩值，动力源为电能，其结构示意图及原理示意图如图2、图3所示。

图２电动拧紧机结构示意图

浅谈螺栓拧紧工具

（动力类）选型指导李柏乐，张志存，陈荣

（广西柳工机械股份有限公司，

广西柳州545007）摘

要：螺栓拧紧工具指实现螺栓拧紧的工具，部分螺栓拧紧工具配备相应的辅助设施及装置，以配合螺栓拧紧工具实

现螺栓拧紧。螺栓拧紧工具的质量直接影响着螺栓拧紧质量。所以，结合现场装配工艺选择合适的螺栓拧紧工具至关重要。螺栓拧紧工具（动力类）指需要动力输入才能工作的螺栓拧紧工具，如动力源为气源、电源等，本文讲述的螺栓拧紧工具为该类工具。本文意在指导企业采购螺栓拧紧工具时如何正确的选型，以降低风险，提高产品装配质量。关键词：螺栓拧紧工具；选型指导；装配质量中图分类号：ＴＨ１３１．１３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１９）０１－０１３７－０４

收稿日期：2018-10-16作者简介：李柏乐（1986-），男，广西玉林人，本科，工程师，主要从事装配工艺、产品工艺一体化工作；张志存（1987-），男，河南南

阳人，本科，工程师，主要从事装配工艺、产品工艺一体化工作；陈荣（1984-），男，广西桂平人，本科，工程师，主要从事测量设备管理、产品装配工艺工作。

动力源

电能

电动拧紧机/扳手

液压拧紧机

电池拧紧扳手

电池普通拧紧扳手

电池定扭拧紧扳手

气能

气动普通风枪

气动定扭风枪

脉冲式气动定扭风枪机械式气动定扭风枪电动马达

线组

齿轮减速单元

电源输入端

控制器

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图３电动拧紧机原理示意图1.1.2电池拧紧扳手

电池拧紧扳手分为电池定扭拧紧扳手和电池普通拧紧扳手，以工作时是否输出定扭矩值区分，动力源为电能，其结构示意图及原理示意图如图4、图5所示。

图４电池拧紧扳手结构示意图

注：电池普通拧紧扳手无信号反馈功能

图５电池拧紧扳手原理示意图

1.1.3液压拧紧机

液压拧紧机指定扭矩液压拧紧机，工作时输出定扭矩值，动力源为电能，其结构示意图及原理示意图如图6、图7所示。

图６液压拧紧机结构示意图

图７液压拧紧机原理示意图

1.1.4气动定扭风枪

气动定扭风枪指定扭矩拧紧风枪，根据扭矩增大单元不同分为脉冲式气动定扭风枪和机械式气动定扭风枪，工作时输出定扭矩值，动力源为气能，其结构示意图及原理示意图如图8、图9所示。

图８气动定扭风枪结构示意图

图９气动定扭风枪原理示意图

1.1.5气动普通风枪

气动普通风枪指非定扭矩拧紧风枪，工作时输出非固定的扭矩值，动力源为气能，其结构示意图及原理示意图如图10、图11所示。

齿轮减速单元电动马达

输出轴

电池

信号反馈

电动马达齿轮减速单元

电源输出轴控制器、电机、液压泵

扳手（液压缸、棘轮、输出轴）液压进出油管

电源控制器电机液压泵

液压缸

棘轮

信号反馈

输出轴

输出轴

油压脉冲单元/齿轮

减速单元

气动马达

出气口进气口

压缩空气气动马达

信号反馈

油压脉

冲单元/

齿轮减

速单元

输出

电源

信号反馈

控制器电动马达

齿轮减速

单元输出轴

138

（续下表

）２螺栓拧紧工具选型指导

２．１工具选型指导总体原则

螺栓拧紧工具选型时，应从质量（Q ）、安全（S ）、

效率（R ）、成本（C ）四个方面综合考虑，必要时应对工具进行试用，并评估分析工具试用效果。2.1.1质量方面

螺栓拧紧质量由工具扭矩精度及稳定性决定，选型时应重点关注工具扭矩精度以及稳定性，确保螺栓拧紧工具扭矩精度及稳定性满足工艺要求。2.1.2安全方面

螺栓拧紧工具应满足国家及公司相关安全环保要求，如螺栓拧紧工具噪声应满足公司规定的噪声值（≤85分贝）。2.1.3效率方面

螺栓拧紧工具的拧紧效率应满足生产节拍要求，对于需要配备机械臂的工具，必须对机械臂的形式、结构等进行评审、确认。

2.1.4成本方面

螺栓拧紧工具的成本应综合考虑工具折旧成本、工具维护成本、能源成本，选型时可参考表2估算螺栓拧紧工具的运营成本。除工具折旧成本外，工具的维护成本需重点考虑，竞标时应要求厂家注明工具的维护保养规定，同时注明各种易损易坏件的规格、品牌、单价、寿命等信息，必要时要求厂家提供维护保养方案。

表２螺栓拧紧工具运营成本分析计算方法

２．２工具选型指导

每种类型的螺栓拧紧工具有其自身的特点，考虑质量（Q ）、安全（S ）、效率（R ）、成本（C ）四个方面的同时，应结合螺栓拧紧工具的特点和实际工况综合考虑进行选型，可参考表3螺栓拧紧工具选型指导。

运营成本种类

计算方法

工具折旧成本（元/台）工具折旧成本=工具单价（含税）/使用年限/年生产台数工具维护成本（元/台）工具年维护成本=工具年维护费用/年生产台数能源消耗成本（元/台）能源消耗成本=每台件能源消耗（电能或气能消耗）

运营成本（元/台）

工具折旧成本+工具维护成本+能源消耗成本

图１０气动普通风枪结构示意图

图１１气动普通风枪原理示意图

１．２工具的关键指标

选择螺栓拧紧工具前需要了解工具的关键指标

参数，为精确选型做准备。具体关键指标参数如表1。

序号

指标指标定义

举例

1扭矩范围指螺栓拧紧工具输出轴输出的扭矩范围如某螺栓拧紧工具的扭矩范围为80Nm ～120Nm

2扭矩精度指螺栓拧紧工具输出轴输出的扭矩精度如某螺栓拧紧工具的扭矩精度为±10%3稳定性指螺栓拧紧工具连续拧紧无需进行精度校验的次数

如某螺栓拧紧工具的稳定性为10万次4方头转速指螺栓拧紧工具输出轴的空转转速

如某螺栓拧紧工具的方头转速为2000r/m 5工作气压指螺栓拧紧工具（气源类）处于正常工作状态所要求的工作气压范围

如某螺栓拧紧工具的工作气压为（0.63~0.70）MPa 6

工具噪声

指螺栓拧紧工具工作时发出的噪声

如某螺栓拧紧工具正常工作时的噪声值为82分贝

表１工具的关键指标

扭矩增大器—

冲击模块

输出轴

气动马达

出气口

进气口

工具种类

工具特点

适用范围

价格（万元）

精度

优缺点

范围类别适用范围推荐电动拧紧机20～300（单轴）±1%～±8%

优点：1、精度高，稳定性高（良好保养前提下连续100万次左

右）；2、拧紧质量高，并可追溯；3、维护保养频次少；4、运转平稳，噪声小。缺点：1、价格昂贵；2、维修困难；3、产生反作用力，需要配备机械臂，机械臂的适用性直接影响到工具的正常使用。其他：1、正常使用寿命一般大于5年；2、不同品牌价格相差大；3、拧紧机分单轴和多轴。

工艺方法直接拧紧螺栓螺栓部位螺栓扭矩质量特性为

A 级或

B 级生产规模

大批量生产

表３螺栓拧紧工具选型指导

压缩空气

气动马达

扭矩增大器—冲击模块

输出轴

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