摘要：在现实装配设计中，很多扭矩公差也确实都设计了比较高的精度，例如±5%，这种公差实际在装配时候是否能够达到该设计的要求呢？今天，螺丝君就针对这些问题进行分析。

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现在很多拧紧工具“精度”可以达到很高，例如±3%，那么是否实际设计的扭矩公差可以直接按照这个工具的“精度”大小来设计呢？

在现实装配设计中，很多扭矩公差也确实都设计了比较高的精度，例如±5%，这种公差实际在装配时候是否能够达到该设计的要求呢？今天，螺丝君就针对这些问题进行分析。

01 什么是拧紧工具“精度”？

这种拧紧工具精度通常用百分比来表示，指的是工具拧紧一次的精度能达到的范围。例如，如果一个工具的精度是±10%，这意味着它在拧紧过程中可能会有±10%的扭矩偏差。在工业生产中，拧紧工具的精度对于确保产品质量和安全性至关重要。不同的拧紧工具，如气动、电动、电流式、传感器式等，其精度等级也不同，从25%到2.5%不等。

总结来看，工具的好坏衡量需要考虑：示值重复性和示值相对误差。

我们通常所说的工具精度：如手工扭矩扳手精度±1%，固定式拧紧轴的精度为±3%，手持式电动拧紧工具的精度为±5%一般都是指的工具示值重复性，这个是工具的固有属性，跟工具的齿轮、传动、传感器、制造等有关系。这种工具示值重复性只要设计制造出来，基本就是这个水平了，在使用过程中随着磨损的增大，有可能示值重复性精度会更差一些，这就需要对拧紧工具进行定期的维护保养，维修。

这里是从相关专业工具网站介绍资料中的说明，螺丝君有一个疑问：

虽然示值相对误差可以通过校准来达到很小的偏差，但是，仍然还会有一定偏差，加上示值重复性，是不是可以说工具“精度”会更差了一些呢？大家怎么看？工具精度就是示值重复性？或者说工具“精度”应该只两者的之和呢？欢迎大家在留言区讨论。

同时，我们也知道，对于一些弯头的拧紧工具，扁平头的管接头拧紧工具等都是因为有更多的齿轮传动机构存在，造成其示值重复性精度会更低。

表示工具在某个扭矩值连续输出的一致性，示值重复精度越高说明工具输出的扭矩值越集中，工具稳定性好，这是体现工具能力的重要指标。示值重复性精度计算公式如下：

拧紧工具的示值相对误差是指测量值与真实值（标准值）之间的差值。这个误差可以通过计量器具的检定来得到，它是测量仪器最主要的计量特性之一，本质上反映了测量仪器准确度的大小，即测量仪器给出接近于真值的响应的能力。示值误差大，则其准确度低；示值误差小，则其准确度高。

示值相对误差表示工具在单点相对于标准值的的偏差，示值相对误差精度值越小说明工具输出的值与我们设定的工艺扭矩波动越小，工具产生的动态扭矩更加精准。具体计算公式如下：

因此，示值相对误差可以通过校准将其控制在很小范围内。

02 工具出厂检定报告

下面以网上公开查到某工具出厂检定报告为例进行分析。咱们一般所说的拧紧工具精度±5%作为采购拧紧工具的一个技术指标，实际工具出厂时候的真正精度可能会比要求的技术指标±5%要更好，更小。但是，工具制造厂家为了统一标识他家工具的精度，会确定一个以现在的生产能力比较容易达到的一个指标，同时，其他家供应商有一定难度达到这个指标的合理精度指标。

既然是他家能够比较容易达到的一个技术指标，说明实际到具体的产品上面，具体的工具上面，这把工具的实际的精度会比这个指标更低。例如这个报告中的精度就达到了±2%以内的精度水平，所以，针对这把扳手的精度比技术指标值更加压缩了，比技术指标的精度更高。

这表明实际要求的工具精度5%，实际这个工具的精度已经调整达到2%以内。所以说实际的工具精度比采购要求的技术指标可能会更高。也就是说当前一些企业的扭矩公差设定要求比较高，但实际部分工具Cmk可能满足要求，但是，有些工具也可能不满足要求。

所以，设计公差应该在当前工具精度的基础上进行考虑，而不应根据实际可能的工具精度比较高，实际Cmk也能达到目标要求，但是，有可能有些工具是达到这么高的扭矩公差要求，必须注意。

03 工具精度5%，设计扭矩公差可以是5%吗？

为了说明这个问题，我们还要引入Cm，Cmk，甚至Cp，Cpk的概念。

Cm和Cmk是设备能力指数，指的是在尽量短的时间内（减少环境影响），相同的操作者（减少人的因素影响），采用标准的作业方法，针对相同的加工材料（同一批原材料），只考核机器设备本身的偏差而得出的值 。

短期能力指数测定原则上应该用拧紧工具标定小车来测定，可以减少一些其他的误差影响。

根据前面工具的检定报告可以看出，工具重复性精度也是按照这个公式计算出来的，假设工具的重复性精度是±5%，那么这个扭矩公差（拧紧工艺上下限设定与工具精度一致）也设定±5%，那么此时的Cm也就是1了，达不到Cm要求2.0以上的要求。

因此，从这个意义上来说，扭矩公差的设定范围不能小于等于拧紧工具的重复性精度。严格意义上来说，至少要考虑2倍的要求，例如，拧紧工具的精度是±5%，设计扭矩公差应该至少要达到±10%，否则Cm就达不到要求。

正如前面实际工具的检定可以看出，技术指标要求精度±5%，实际这把工具可能是±2%以内，也就是说这把工具的精度比技术指标更高，实际用这把工具测定Cm时候，按照技术指标±5%作为扭矩公差要求，真正得出的Cm是能够满足要求的。

但是，这就不能保证每把扳手都是能够达到要求的。因为，技术指标要求是±5%，这把扳手的精度只要是5%的范围内都是合格的，那么万一有一把扳手的精度正好是±5%，这个时候扭矩公差设定5%就是Cm达不到要求。

由于实际拧紧工具平均值不可能非常完美的与设计公称值相同，这个时候Cmk也会进一步的降低。

对工具的要求如下：

在设备验收时候，一般要求拧紧工具Cm≥2.0，Cmk≥1.67。

在实际拧紧过程中，最终的扭矩值还会受到其他因素的影响，为了还要引入长期能力指数Cp和Cpk。

Cp和Cpk是指过程能力指数，针对整个工艺过程，反映稳定状态下的实际加工能力。包含人、机、料、法、环五个质量因素，是综合作用的结果。

一般要求Cp≥1.33，Cpk≥1.33。

正是有这么多的因素会影响最终的拧紧扭矩，所以，一般要求设计的拧紧扭矩公差值是扳手精度的3倍。例如现在的拧紧工具精度可以达到±3%以内，为了能够满足Cm，Cmk，Cp，Cpk等指标要求，扭矩公差设定为±10%水平上，就能够保证实际拧紧扭矩都是满足要求，能力指数也是能够满足要求。

这也就是为什么目前工具精度这么高了，为什么大众，通用，福特等一些主机厂对于一般拧紧点的的扭矩公差仍然设计采用了±15%的扭矩公差的原因。

螺丝君经验与总结

你设计的扭矩公差比较小的情况下，实际测试出的Cp，Cpk是否能满足能力指数的要求呢？欢迎大家分享你的实际案例。

最后还想到一个问题：

大家在测试设备能力指数Cm.Cmk，工序能力指数CP.Cpk的时候是直接用工具的显示数值来分析这个参数，还是用到专门计量更高精度的扭矩传感器来得到这个参数呢？因为根据上述说明，工具的示值误差也是存在的。

来源：GAF螺丝君