沖擊式氣螺刀技術(shù)參數(shù)介紹

陳繼龍，閆國(guó)瑞，丁濤

（1．天水鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具研究所，甘肅 天水 741020；2.天水風(fēng)動(dòng)機(jī)械股份有限公司，甘肅 天水 741020）

1 沖擊式氣螺刀產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀

氣動(dòng)螺絲刀，簡(jiǎn)稱氣螺刀，又稱氣動(dòng)起子，以壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)機(jī)器的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)安裝到主軸接口上的螺刀頭，完成較小直徑的螺釘、螺栓類緊固件的裝拆作業(yè)。作為高效動(dòng)力工具，氣螺刀廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電氣、電子、儀表等行業(yè)。

氣動(dòng)螺絲刀按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為靜扭式氣螺刀和沖擊式氣螺刀。有的氣螺刀具有減速機(jī)構(gòu)，有的直接通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)沒(méi)有減速機(jī)構(gòu)。本文只涉及沖擊式氣螺刀。

沖擊式氣螺刀在上世紀(jì)七十年代末由日本引進(jìn)中國(guó)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)形成了自主研發(fā)、生產(chǎn)氣螺刀的幾十家企業(yè)，主要生產(chǎn)基地在浙江、廣東、福建三個(gè)省份，年產(chǎn)銷已超800萬(wàn)臺(tái)。生產(chǎn)沖擊式氣螺刀的骨干企業(yè)主要有：浙江中杰杰鼎實(shí)業(yè)有限公司、浙江泰田集團(tuán)有限公司、鎮(zhèn)江市丹鳳機(jī)械有限公司、青島前哨精密機(jī)械有限責(zé)任公司等。從臺(tái)灣引進(jìn)，日本及歐美進(jìn)口的達(dá)200萬(wàn)臺(tái)左右。沖擊式氣螺刀在我國(guó)的銷量很大，產(chǎn)值超10億元人民幣。

就該產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)鏈層次情況而論，我國(guó)大陸企業(yè)生產(chǎn)的多是具備上述基本性能的沖擊式氣螺刀。美國(guó)、日本等國(guó)際知名企業(yè)的產(chǎn)品不僅質(zhì)量、可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先我國(guó)，且大多已進(jìn)入定扭、數(shù)顯扭力等高端產(chǎn)品階段。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的產(chǎn)品，近幾年來(lái)在油壓脈沖定扭氣螺刀領(lǐng)域已進(jìn)入成熟階段。總體來(lái)看，我國(guó)大陸地區(qū)氣螺刀產(chǎn)品還處在低端制造水平，在市場(chǎng)上處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端，高端產(chǎn)品為數(shù)不多。隨著我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型期的到來(lái)和中國(guó)制造2025產(chǎn)業(yè)政策的提出，未來(lái)機(jī)電產(chǎn)品制造領(lǐng)域?qū)Ω叨藲饴莸懂a(chǎn)品 （工業(yè)級(jí)）的需求將有大幅提升，低端產(chǎn)品的需求量將逐步萎縮。

2 產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域

沖擊式氣螺刀做為一種安全、環(huán)保、易操作、易維護(hù)的工具，在現(xiàn)代化機(jī)電產(chǎn)品、汽車、摩托車裝配線、木工裝修、家居生產(chǎn)、冰箱、電腦、家電產(chǎn)品等裝配作業(yè)中運(yùn)用廣泛，在國(guó)內(nèi)已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈和很大的用戶市場(chǎng)。相比于傳統(tǒng)的靜扭式氣螺刀，沖擊式氣螺刀具有扭矩大、重量輕、邊心距小、工作效率更高等特點(diǎn)，是裝卸螺紋緊固件更加高效的動(dòng)力工具。由于上述優(yōu)點(diǎn)，在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈、施工成本與效率要求越來(lái)越高的今天，沖擊式氣螺刀得到了越來(lái)越廣泛的使用。

3 沖擊式氣螺刀的工作原理及產(chǎn)品特點(diǎn)

圖1 沖擊式氣螺刀外形結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 沖擊式氣螺刀內(nèi)部結(jié)構(gòu)解剖圖

圖3 回轉(zhuǎn)沖擊部件結(jié)構(gòu)分解圖

沖擊式氣螺刀的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。沖擊式氣螺刀，市場(chǎng)上稱之為風(fēng)批。壓縮空氣通過(guò)空氣膠管輸送到進(jìn)氣口，當(dāng)操作者按下圖1中的壓板開(kāi)關(guān)壓下開(kāi)關(guān)壓針后，壓縮空氣就通過(guò)圖2所示的換向閥進(jìn)入氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。氣動(dòng)工具中的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)除了轉(zhuǎn)速極高的微型磨光機(jī)采用透平氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)外一般都是葉片式的，氣體膨脹驅(qū)動(dòng)葉片帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)圖3所示的捶打機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)器主軸輸出扭矩。因?yàn)闄C(jī)器帶有能將累計(jì)回轉(zhuǎn)能量瞬間釋放的捶打機(jī)構(gòu)，因此沖擊式氣螺刀輸出扭矩更大、機(jī)器重量更輕、工作效率更高、操作者勞動(dòng)強(qiáng)度更低。

沖擊式氣螺刀的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速多在10 000 r/min左右。因?yàn)轵?qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮空氣膨脹后會(huì)帶走機(jī)器工作中產(chǎn)生的熱量，所以機(jī)器在工作中不容易發(fā)燙。螺絲刀所裝卸的螺釘或螺栓的螺紋直接一般為M4～M8，滿足機(jī)器工作所需要的功率較小，機(jī)器的耗氣量一般在10 L/s以下，只需要很小的空壓機(jī)（0.6立方）就能滿足機(jī)器的使用。只要注意及時(shí)添加潤(rùn)滑油，機(jī)器零件也不容易損壞不需要特別呵護(hù)。氣動(dòng)線路不像電線那樣容易引起各種危險(xiǎn)，單位機(jī)器重量輸出功率大且轉(zhuǎn)速高，是非常理想的裝配流水線用動(dòng)力工具。

4 沖擊式氣螺刀的產(chǎn)品分類

沖擊式氣螺刀按手柄型式分為直柄式和槍柄式兩種，產(chǎn)品樣式見(jiàn)圖4和圖5。按排氣型式又分前端排氣、尾部排氣、側(cè)部排氣三種。按產(chǎn)品空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速分為高轉(zhuǎn)速 （沒(méi)有減速機(jī)構(gòu)）、低轉(zhuǎn)速（有1級(jí)或2級(jí)減速機(jī)構(gòu)）兩種。按沖擊器的結(jié)構(gòu)型式還可分為雙擊錘沖擊式、雙環(huán)錘沖擊式、其它沖擊式等。

圖4 槍柄沖擊式氣螺刀

圖5 直柄沖擊式氣螺刀

5 沖擊式氣螺刀主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)匯總

本文對(duì)幾家比較大的生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有沖擊式氣螺刀產(chǎn)品參數(shù)作了匯總，見(jiàn)表1、表2、表3。

6 對(duì)沖擊式氣螺刀產(chǎn)業(yè)的一些建議

中國(guó)政府頒布的《中國(guó)制造2025》，吹響了我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)進(jìn)軍的號(hào)角。沖擊式氣螺刀產(chǎn)業(yè)也跟我國(guó)制造業(yè)所面臨的形勢(shì)一樣，不能只停留在產(chǎn)業(yè)鏈低端大而不強(qiáng)的水平上，而是要緊跟國(guó)際市場(chǎng)潮流，在自主創(chuàng)新能力、資源利用效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平、信息化程度、質(zhì)量效益等方面奮起直追，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越發(fā)展的光榮使命。

6.1 產(chǎn)品安全性方面

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于2010年發(fā)布了 《螺紋緊固件類手持式非電類動(dòng)力工具安全要求》部分標(biāo)準(zhǔn)。其中主要涉及以下機(jī)械安全：表面和尖角、支撐面及其穩(wěn)定性、主軸、熱安全性、降噪手段、減振手段、被處理或廢棄以及排放物質(zhì)、反扭矩、操控開(kāi)關(guān)、意外起動(dòng)、操縱力、方向控制裝置等[1]。詳見(jiàn)表4。

6.2 節(jié)能環(huán)保和勞動(dòng)保護(hù)方面

因?yàn)闆_擊式氣螺刀一般用于擰緊M8以下的螺釘或螺栓，機(jī)器輸出功率比較小，節(jié)能性能方面的要求不是主要的。然而在環(huán)保方面、勞動(dòng)保護(hù)方面的嚴(yán)格要求卻是國(guó)際市場(chǎng)發(fā)展大勢(shì)所趨。

表1 鎮(zhèn)江丹鳳各型號(hào)沖擊式氣螺刀技術(shù)參數(shù)

表2 青島前哨各型號(hào)沖擊式氣螺刀技術(shù)參數(shù)

表3 浙江中杰杰鼎各型號(hào)沖擊式氣螺刀技術(shù)參數(shù)

環(huán)保方面主要是壓縮氣體排放、噪聲問(wèn)題。壓縮氣體的排放，不僅要考慮與操作者的關(guān)系，還要考慮與周圍環(huán)境的問(wèn)題。涉及環(huán)境主要考慮的問(wèn)題有：（1）對(duì)含有潤(rùn)滑油油霧的排放氣體對(duì)工作場(chǎng)地產(chǎn)生的污染以及對(duì)周圍人員產(chǎn)生的潛在健康問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制措施。例如機(jī)器采用哪種排氣方式最適宜于該工作環(huán)境狀況？沖擊器氣螺刀一般有前端排氣、尾部排氣、側(cè)部排氣三種形式。如果所要拆裝的螺紋緊固件處于施工人員的正對(duì)面，那么前端排氣時(shí)氣流將被工作面直接反吹到操作者面部，說(shuō)明前端排氣式機(jī)器不適于該場(chǎng)合。（2）排放氣體對(duì)工作環(huán)境中粉塵的擾動(dòng)方面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制措施。比如在擰緊木器上的螺釘時(shí)，有無(wú)將木屑吹起的風(fēng)險(xiǎn)？附近有沒(méi)有火源會(huì)出現(xiàn)木屑燃燒的危險(xiǎn)？有沒(méi)有避免危險(xiǎn)的防護(hù)措施？（3）粉塵遍布的環(huán)境，應(yīng)考慮定向排氣以最大限度地減輕對(duì)粉塵的擾動(dòng)。（4）對(duì)難以避免的排放或粉塵擾動(dòng)，應(yīng)提出保護(hù)措施建議。（5）產(chǎn)品本身的噪聲，不應(yīng)超過(guò)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19872《鑿巖機(jī)械與氣動(dòng)工具噪聲限值》的規(guī)定值。即擰緊螺絲直徑4～5mm的機(jī)器，噪聲不應(yīng)超過(guò)103分貝；擰緊螺絲直徑5～6mm的機(jī)器，噪聲不應(yīng)超過(guò)105分貝。上述問(wèn)題不可能通過(guò)對(duì)一臺(tái)小小的氣螺刀采取某些措施就一一解決，但起碼要在相關(guān)文件中對(duì)用戶表述清楚，以便使用者采用合理的解決辦法。

表4 機(jī)械危險(xiǎn)一覽表

環(huán)保方面主要是產(chǎn)品的手柄振動(dòng)、噪聲問(wèn)題。操作者長(zhǎng)時(shí)間使用振動(dòng)值超標(biāo)的機(jī)器,會(huì)引起手和手臂的神經(jīng)和血液循環(huán)的破壞性損傷。阿特拉斯等知名國(guó)際氣動(dòng)工具制造商，其氣動(dòng)工具產(chǎn)品都在資料中聲明了產(chǎn)品的手柄振動(dòng)量值。圖6所示為阿特拉斯公司某氣動(dòng)工具產(chǎn)品資料中對(duì)于手柄振動(dòng)數(shù)據(jù)的聲明。我國(guó)產(chǎn)品基本沒(méi)有這方面的說(shuō)明，而且大多數(shù)企業(yè)沒(méi)有自身產(chǎn)品手柄振動(dòng)方面的數(shù)據(jù)。表現(xiàn)出我國(guó)的產(chǎn)業(yè)在勞動(dòng)保護(hù)方面跟國(guó)際先進(jìn)企業(yè)還有不小的差距。

操作者長(zhǎng)期暴露于機(jī)器的高噪聲污染下，會(huì)損傷施工人員的聽(tīng)力，并引起嘶鳴聲、哨聲、嗡嗡聲等耳鳴性疾病。我國(guó)本行業(yè)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)對(duì)噪聲的測(cè)量具有很強(qiáng)的能力，不僅有從丹麥進(jìn)口的測(cè)量?jī)x器和分析儀器，而且擁有按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求建造的噪聲試驗(yàn)室（見(jiàn)圖7）。我國(guó)現(xiàn)行氣動(dòng)工具產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中均有對(duì)噪聲的控制要求，各生產(chǎn)企業(yè)對(duì)自身產(chǎn)品的噪聲數(shù)據(jù)也有很好的監(jiān)控。需要做的噪音與振動(dòng)聲明

圖6 阿特拉斯某氣動(dòng)工具產(chǎn)品說(shuō)明資料

以上聲明值是根據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)獲得的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值，可以與使用其它工具按照相同標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)得的聲明值進(jìn)行對(duì)比。這些聲明值不適合用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在個(gè)別工作地點(diǎn)測(cè)出的值可以會(huì)更高。每個(gè)用戶所經(jīng)歷的實(shí)際接觸值和損害風(fēng)險(xiǎn)都各不相同，這取決于用戶的工作方式，工件、工作站設(shè)計(jì)以及接觸埋單和用戶的身體狀況。

Atlas Copco Industrial Technique AB鄭重聲明：對(duì)于不受控制的工作場(chǎng)所狀況下進(jìn)行的單獨(dú)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如使用聲明值而非實(shí)際暴露值，則Atlas Copco對(duì)其后果不負(fù)任何責(zé)任。

在使用此工具時(shí)，如果使用操作不當(dāng)，則可能會(huì)導(dǎo)致手臂振動(dòng)綜合癥。訪問(wèn) http：//www.pneurop.eu/index.php，選擇“Tools”（工具），然后選擇“Legislation”（法規(guī)），即可找到關(guān)于手臂震動(dòng)管理的歐盟指南。

我們建議制定一個(gè)健康監(jiān)督方案，以盡早檢測(cè)出可能與振動(dòng)接觸相關(guān)的早期癥狀，從面對(duì)管理程序進(jìn)行修改，避免今后造成損害。工作是，還需要在降低噪聲的措施上進(jìn)一步做工作，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品噪聲性能能夠達(dá)到日益嚴(yán)苛的環(huán)保和勞動(dòng)保護(hù)要求。

圖7 機(jī)械工業(yè)鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具產(chǎn)品質(zhì)檢中心半消聲式噪聲試驗(yàn)室

6.3 人機(jī)工程學(xué)方面

產(chǎn)品人機(jī)工程性能的優(yōu)劣最能體現(xiàn)產(chǎn)品的品質(zhì)。人機(jī)工程性能優(yōu)異的產(chǎn)品方能成為高端優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。我們行業(yè)要擺脫國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈低端地位，要花大力氣提升產(chǎn)品的人機(jī)工程學(xué)性能，把產(chǎn)品做成實(shí)用的工藝品、收藏品[2]。

6.4 智能化方面

裝備制造業(yè)智能化是《中國(guó)制造2025》的一項(xiàng)重要內(nèi)容，更是國(guó)際市場(chǎng)動(dòng)力工具發(fā)展的方向。隨著制造業(yè)越來(lái)越精細(xì)化高端化，對(duì)螺紋緊固件擰緊力矩的要求也越來(lái)越精準(zhǔn)。因而對(duì)產(chǎn)品性能沒(méi)有監(jiān)控的傳統(tǒng)沖擊式氣螺刀產(chǎn)品將逐漸被性能參數(shù)能實(shí)時(shí)數(shù)顯、輸出扭矩等參數(shù)可控可預(yù)定的智能化產(chǎn)品所取代。國(guó)際知名品牌的產(chǎn)品，數(shù)顯定扭已基本成為標(biāo)配，然而我國(guó)的產(chǎn)業(yè)依然以只具有基本功能的傳統(tǒng)產(chǎn)品為主。這是我國(guó)產(chǎn)品陷于低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境難以自拔的重要原因。要擺脫這種不利局面，必須以智能化方面的技術(shù)創(chuàng)新為突破口。

6.5 高端制造方面

所謂高端制造，就是讓產(chǎn)品沿著提升品質(zhì)質(zhì)量、滿足安全環(huán)保要求、滿足市場(chǎng)高效率、高可靠性、高精度與優(yōu)質(zhì)服務(wù)要求的方向發(fā)展[2]。

6.6 兩化融合方面

要在產(chǎn)品數(shù)字顯示、數(shù)字控制的基礎(chǔ)上，探討產(chǎn)品信息的收集、分析，以及與大數(shù)據(jù)的分享與對(duì)接，為產(chǎn)品的改進(jìn)提供信息支撐。還應(yīng)探討與微機(jī)程控、遙控，以及與機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合，進(jìn)一步放大其智能性，擴(kuò)充應(yīng)用領(lǐng)域、提升工作效率與工作質(zhì)量。

6.7 綠色制造方面

建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處，已是整個(gè)社會(huì)和國(guó)家政府部門的共識(shí)。氣動(dòng)工具行業(yè)作為能源利用率較低的能耗大戶，應(yīng)認(rèn)真探討、研究和論證產(chǎn)品制造中所涉及的節(jié)能減排的問(wèn)題。要按照GB/T20002.3-2014《標(biāo)準(zhǔn)中特定內(nèi)容的起草第3部分：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)環(huán)境的內(nèi)容》中的要求，尤其是要認(rèn)真學(xué)習(xí)其中的“生命周期理念”，對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、原材料采購(gòu)、到生產(chǎn)、使用、壽命終止的各個(gè)環(huán)節(jié)上，滿足應(yīng)有的產(chǎn)品的綠色制造要求。

6.8 互聯(lián)網(wǎng)+和行業(yè)協(xié)作方面

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步將用戶的需求和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造結(jié)合起來(lái)，使產(chǎn)品能更及時(shí)更迅速地對(duì)市場(chǎng)的變化做出反應(yīng)，并為滿足用戶多樣化的需求提供了應(yīng)有的支撐。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，以往那種按照計(jì)劃生產(chǎn)、漠視用戶需求的國(guó)有經(jīng)濟(jì)體制在沖擊式氣螺刀領(lǐng)域得到了徹底的改觀。但是，目前以民營(yíng)經(jīng)濟(jì)為主體的產(chǎn)業(yè)模式又在很大程度上走向了另一個(gè)極端：甘當(dāng)市場(chǎng)的尾巴無(wú)暇顧及用戶多樣性的需求。量大的產(chǎn)品一窩蜂上馬，使產(chǎn)業(yè)迅速陷入同質(zhì)化低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)；另一方面用戶急需但量小、種類多、要求特殊的產(chǎn)品，則受到商家的冷遇無(wú)人搭理。如今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展、設(shè)計(jì)技術(shù)日新月異，行業(yè)基礎(chǔ)件如轉(zhuǎn)子、風(fēng)箱、手柄、閥蓋等基礎(chǔ)零部件已有鎮(zhèn)江瑪維克工具制造有限公司、浙江省玉環(huán)市氣動(dòng)機(jī)械有限公司等專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，根據(jù)用戶需求生產(chǎn)特種產(chǎn)品，門檻已經(jīng)大幅度降低，制造成本也與以往不可同日而語(yǔ)。缺的主要是行業(yè)的理念。只要行業(yè)認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題、重視這個(gè)問(wèn)題，按用戶需求設(shè)計(jì)生產(chǎn)，已經(jīng)不是什么難事。

6.9 新技術(shù)新材料

我國(guó)材料工業(yè)在粉末冶金、工程塑料、復(fù)合材料等方面已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，比如發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的材料，已由原來(lái)的加布膠木更新?lián)Q代幾代，很好地解決了原材料的怕濕、變形，以及長(zhǎng)時(shí)間停用葉片吹不出來(lái)等問(wèn)題。用粉末冶金一次成型的零件，已達(dá)到鍛件的性能。浙江某高分子科技有限公司，甚至開(kāi)發(fā)出了替代錫磷青銅的高分子材料，并在使用中體現(xiàn)出了壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高的優(yōu)勢(shì)[2]。這些新技術(shù)的應(yīng)用，不僅能減少金屬材料的消耗，還能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本，乃至美化外觀、減輕機(jī)器重量，提高機(jī)器操作的舒適度。