冲击式气螺刀技术参数介绍

陈继龙，闫国瑞，丁涛

（1．天水凿岩机械气动工具研究所，甘肃 天水 741020；2.天水风动机械股份有限公司，甘肃 天水 741020）

1 冲击式气螺刀产品技术现状

气动螺丝刀，简称气螺刀，又称气动起子，以压缩空气为动力，驱动机器的主轴转动，带动安装到主轴接口上的螺刀头，完成较小直径的螺钉、螺栓类紧固件的装拆作业。作为高效动力工具，气螺刀广泛应用于机械、电气、电子、仪表等行业。

气动螺丝刀按照其结构特点可分为静扭式气螺刀和冲击式气螺刀。有的气螺刀具有减速机构，有的直接通过马达驱动没有减速机构。本文只涉及冲击式气螺刀。

冲击式气螺刀在上世纪七十年代末由日本引进中国，经过几十年的发展，我国已经形成了自主研发、生产气螺刀的几十家企业，主要生产基地在浙江、广东、福建三个省份，年产销已超800万台。生产冲击式气螺刀的骨干企业主要有：浙江中杰杰鼎实业有限公司、浙江泰田集团有限公司、镇江市丹凤机械有限公司、青岛前哨精密机械有限责任公司等。从台湾引进，日本及欧美进口的达200万台左右。冲击式气螺刀在我国的销量很大，产值超10亿元人民币。

就该产业市场产业链层次情况而论，我国大陆企业生产的多是具备上述基本性能的冲击式气螺刀。美国、日本等国际知名企业的产品不仅质量、可靠性远远领先我国，且大多已进入定扭、数显扭力等高端产品阶段。我国台湾地区的产品，近几年来在油压脉冲定扭气螺刀领域已进入成熟阶段。总体来看，我国大陆地区气螺刀产品还处在低端制造水平，在市场上处于产业链的低端，高端产品为数不多。随着我国制造业转型期的到来和中国制造2025产业政策的提出，未来机电产品制造领域对高端气螺刀产品 （工业级）的需求将有大幅提升，低端产品的需求量将逐步萎缩。

2 产品应用领域

冲击式气螺刀做为一种安全、环保、易操作、易维护的工具，在现代化机电产品、汽车、摩托车装配线、木工装修、家居生产、冰箱、电脑、家电产品等装配作业中运用广泛，在国内已形成完整的产业链和很大的用户市场。相比于传统的静扭式气螺刀，冲击式气螺刀具有扭矩大、重量轻、边心距小、工作效率更高等特点，是装卸螺纹紧固件更加高效的动力工具。由于上述优点，在行业竞争日益激烈、施工成本与效率要求越来越高的今天，冲击式气螺刀得到了越来越广泛的使用。

3 冲击式气螺刀的工作原理及产品特点

图1 冲击式气螺刀外形结构示意图

图2 冲击式气螺刀内部结构解剖图

图3 回转冲击部件结构分解图

冲击式气螺刀的外形结构如图1所示。冲击式气螺刀，市场上称之为风批。压缩空气通过空气胶管输送到进气口，当操作者按下图1中的压板开关压下开关压针后，压缩空气就通过图2所示的换向阀进入气体发动机。气动工具中的气体发动机除了转速极高的微型磨光机采用透平气动发动机外一般都是叶片式的，气体膨胀驱动叶片带动发动机转子旋转，驱动图3所示的捶打机构对机器主轴输出扭矩。因为机器带有能将累计回转能量瞬间释放的捶打机构，因此冲击式气螺刀输出扭矩更大、机器重量更轻、工作效率更高、操作者劳动强度更低。

冲击式气螺刀的空转转速多在10 000 r/min左右。因为驱动发动机的压缩空气膨胀后会带走机器工作中产生的热量，所以机器在工作中不容易发烫。螺丝刀所装卸的螺钉或螺栓的螺纹直接一般为M4～M8，满足机器工作所需要的功率较小，机器的耗气量一般在10 L/s以下，只需要很小的空压机（0.6立方）就能满足机器的使用。只要注意及时添加润滑油，机器零件也不容易损坏不需要特别呵护。气动线路不像电线那样容易引起各种危险，单位机器重量输出功率大且转速高，是非常理想的装配流水线用动力工具。

4 冲击式气螺刀的产品分类

冲击式气螺刀按手柄型式分为直柄式和枪柄式两种，产品样式见图4和图5。按排气型式又分前端排气、尾部排气、侧部排气三种。按产品空转转速分为高转速 （没有减速机构）、低转速（有1级或2级减速机构）两种。按冲击器的结构型式还可分为双击锤冲击式、双环锤冲击式、其它冲击式等。

图4 枪柄冲击式气螺刀

图5 直柄冲击式气螺刀

5 冲击式气螺刀主要生产企业产品技术参数汇总

本文对几家比较大的生产企业现有冲击式气螺刀产品参数作了汇总，见表1、表2、表3。

6 对冲击式气螺刀产业的一些建议

中国政府颁布的《中国制造2025》，吹响了我国从制造大国向制造强国进军的号角。冲击式气螺刀产业也跟我国制造业所面临的形势一样，不能只停留在产业链低端大而不强的水平上，而是要紧跟国际市场潮流，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面奋起直追，实现转型升级和跨越发展的光荣使命。

6.1 产品安全性方面

国际标准化组织ISO于2010年发布了 《螺纹紧固件类手持式非电类动力工具安全要求》部分标准。其中主要涉及以下机械安全：表面和尖角、支撑面及其稳定性、主轴、热安全性、降噪手段、减振手段、被处理或废弃以及排放物质、反扭矩、操控开关、意外起动、操纵力、方向控制装置等[1]。详见表4。

6.2 节能环保和劳动保护方面

因为冲击式气螺刀一般用于拧紧M8以下的螺钉或螺栓，机器输出功率比较小，节能性能方面的要求不是主要的。然而在环保方面、劳动保护方面的严格要求却是国际市场发展大势所趋。

表1 镇江丹凤各型号冲击式气螺刀技术参数

表2 青岛前哨各型号冲击式气螺刀技术参数

表3 浙江中杰杰鼎各型号冲击式气螺刀技术参数

环保方面主要是压缩气体排放、噪声问题。压缩气体的排放，不仅要考虑与操作者的关系，还要考虑与周围环境的问题。涉及环境主要考虑的问题有：（1）对含有润滑油油雾的排放气体对工作场地产生的污染以及对周围人员产生的潜在健康问题的风险评估和控制措施。例如机器采用哪种排气方式最适宜于该工作环境状况？冲击器气螺刀一般有前端排气、尾部排气、侧部排气三种形式。如果所要拆装的螺纹紧固件处于施工人员的正对面，那么前端排气时气流将被工作面直接反吹到操作者面部，说明前端排气式机器不适于该场合。（2）排放气体对工作环境中粉尘的扰动方面的风险评估和控制措施。比如在拧紧木器上的螺钉时，有无将木屑吹起的风险？附近有没有火源会出现木屑燃烧的危险？有没有避免危险的防护措施？（3）粉尘遍布的环境，应考虑定向排气以最大限度地减轻对粉尘的扰动。（4）对难以避免的排放或粉尘扰动，应提出保护措施建议。（5）产品本身的噪声，不应超过强制性国家标准GB 19872《凿岩机械与气动工具噪声限值》的规定值。即拧紧螺丝直径4～5mm的机器，噪声不应超过103分贝；拧紧螺丝直径5～6mm的机器，噪声不应超过105分贝。上述问题不可能通过对一台小小的气螺刀采取某些措施就一一解决，但起码要在相关文件中对用户表述清楚，以便使用者采用合理的解决办法。

表4 机械危险一览表

环保方面主要是产品的手柄振动、噪声问题。操作者长时间使用振动值超标的机器,会引起手和手臂的神经和血液循环的破坏性损伤。阿特拉斯等知名国际气动工具制造商，其气动工具产品都在资料中声明了产品的手柄振动量值。图6所示为阿特拉斯公司某气动工具产品资料中对于手柄振动数据的声明。我国产品基本没有这方面的说明，而且大多数企业没有自身产品手柄振动方面的数据。表现出我国的产业在劳动保护方面跟国际先进企业还有不小的差距。

操作者长期暴露于机器的高噪声污染下，会损伤施工人员的听力，并引起嘶鸣声、哨声、嗡嗡声等耳鸣性疾病。我国本行业质检机构对噪声的测量具有很强的能力，不仅有从丹麦进口的测量仪器和分析仪器，而且拥有按照国际标准要求建造的噪声试验室（见图7）。我国现行气动工具产品标准中均有对噪声的控制要求，各生产企业对自身产品的噪声数据也有很好的监控。需要做的噪音与振动声明

图6 阿特拉斯某气动工具产品说明资料

以上声明值是根据一定标准获得的实验测量值，可以与使用其它工具按照相同标准所测得的声明值进行对比。这些声明值不适合用于风险评估，在个别工作地点测出的值可以会更高。每个用户所经历的实际接触值和损害风险都各不相同，这取决于用户的工作方式，工件、工作站设计以及接触埋单和用户的身体状况。

Atlas Copco Industrial Technique AB郑重声明：对于不受控制的工作场所状况下进行的单独风险评估，如使用声明值而非实际暴露值，则Atlas Copco对其后果不负任何责任。

在使用此工具时，如果使用操作不当，则可能会导致手臂振动综合症。访问 http：//www.pneurop.eu/index.php，选择“Tools”（工具），然后选择“Legislation”（法规），即可找到关于手臂震动管理的欧盟指南。

我们建议制定一个健康监督方案，以尽早检测出可能与振动接触相关的早期症状，从面对管理程序进行修改，避免今后造成损害。工作是，还需要在降低噪声的措施上进一步做工作，以实现产品噪声性能能够达到日益严苛的环保和劳动保护要求。

图7 机械工业凿岩机械气动工具产品质检中心半消声式噪声试验室

6.3 人机工程学方面

产品人机工程性能的优劣最能体现产品的品质。人机工程性能优异的产品方能成为高端优质产品。我们行业要摆脱国际产业链低端地位，要花大力气提升产品的人机工程学性能，把产品做成实用的工艺品、收藏品[2]。

6.4 智能化方面

装备制造业智能化是《中国制造2025》的一项重要内容，更是国际市场动力工具发展的方向。随着制造业越来越精细化高端化，对螺纹紧固件拧紧力矩的要求也越来越精准。因而对产品性能没有监控的传统冲击式气螺刀产品将逐渐被性能参数能实时数显、输出扭矩等参数可控可预定的智能化产品所取代。国际知名品牌的产品，数显定扭已基本成为标配，然而我国的产业依然以只具有基本功能的传统产品为主。这是我国产品陷于低价恶性竞争的市场环境难以自拔的重要原因。要摆脱这种不利局面，必须以智能化方面的技术创新为突破口。

6.5 高端制造方面

所谓高端制造，就是让产品沿着提升品质质量、满足安全环保要求、满足市场高效率、高可靠性、高精度与优质服务要求的方向发展[2]。

6.6 两化融合方面

要在产品数字显示、数字控制的基础上，探讨产品信息的收集、分析，以及与大数据的分享与对接，为产品的改进提供信息支撑。还应探讨与微机程控、遥控，以及与机器人技术的结合，进一步放大其智能性，扩充应用领域、提升工作效率与工作质量。

6.7 绿色制造方面

建设节约型社会、实现人与自然和谐相处，已是整个社会和国家政府部门的共识。气动工具行业作为能源利用率较低的能耗大户，应认真探讨、研究和论证产品制造中所涉及的节能减排的问题。要按照GB/T20002.3-2014《标准中特定内容的起草第3部分：产品标准中设计环境的内容》中的要求，尤其是要认真学习其中的“生命周期理念”，对产品从设计、原材料采购、到生产、使用、寿命终止的各个环节上，满足应有的产品的绿色制造要求。

6.8 互联网+和行业协作方面

互联网技术的发展，进一步将用户的需求和产品的设计制造结合起来，使产品能更及时更迅速地对市场的变化做出反应，并为满足用户多样化的需求提供了应有的支撑。随着我国市场经济的迅猛发展，以往那种按照计划生产、漠视用户需求的国有经济体制在冲击式气螺刀领域得到了彻底的改观。但是，目前以民营经济为主体的产业模式又在很大程度上走向了另一个极端：甘当市场的尾巴无暇顾及用户多样性的需求。量大的产品一窝蜂上马，使产业迅速陷入同质化低价恶性竞争；另一方面用户急需但量小、种类多、要求特殊的产品，则受到商家的冷遇无人搭理。如今互联网技术飞速发展、设计技术日新月异，行业基础件如转子、风箱、手柄、阀盖等基础零部件已有镇江玛维克工具制造有限公司、浙江省玉环市气动机械有限公司等专业生产企业，根据用户需求生产特种产品，门槛已经大幅度降低，制造成本也与以往不可同日而语。缺的主要是行业的理念。只要行业认识到这个问题、重视这个问题，按用户需求设计生产，已经不是什么难事。

6.9 新技术新材料

我国材料工业在粉末冶金、工程塑料、复合材料等方面已取得了长足的进步，比如发动机叶片的材料，已由原来的加布胶木更新换代几代，很好地解决了原材料的怕湿、变形，以及长时间停用叶片吹不出来等问题。用粉末冶金一次成型的零件，已达到锻件的性能。浙江某高分子科技有限公司，甚至开发出了替代锡磷青铜的高分子材料，并在使用中体现出了寿命长、传动效率高的优势[2]。这些新技术的应用，不仅能减少金属材料的消耗，还能提高生产效率、节约生产成本，乃至美化外观、减轻机器重量，提高机器操作的舒适度。