残余扭矩管控新方案：带无线数据溯源功能的智能扭矩扳手开发

残余扭矩管控新方案：带无线数据溯源功能的JD-CSC系列智能扭矩扳手开发

成都精炬达电子科技有限公司

一、行业背景与现存痛点

螺纹连接是机械装配领域应用广泛的连接方式，广泛应用于风电、核电、工程机械、汽车制造、轨道交通等核心工业领域，扭矩管控的精度直接决定了螺纹连接的可靠性与安全性。当前工业领域普遍采用的扭矩管控流程为：装配阶段定扭矩拧紧，装配完成后抽检残余扭矩判断拧紧质量是否合格。传统残余扭矩管控存在三大核心痛点：

数据无溯源，责任难界定：传统扭矩扳手仅能完成扭矩拧紧操作，无法自动记录每一个拧紧点的扭矩数据，抽检发现残余扭矩不合格时，无法追溯是装配阶段操作失误还是后续工艺干扰导致，出现质量问题后无法精准界定责任，也难以针对性优化装配流程。

人工记录效率低，误差大：依赖工人手工记录扭矩数据，不仅录入效率低，还容易出现漏记、错记、篡改数据等问题，无法满足工业领域全流程质量追溯的合规要求，尤其是风电、核电等对安全要求较高的领域，数据可追溯是强制性要求。

有线传输受限，现场适应性差：部分带数据记录功能的扭矩扳手采用有线传输方式，在大型装备装配现场，工人操作空间受限，线缆容易缠绕干扰操作，无法满足复杂工况下的灵活作业需求。

针对行业痛点，成都精炬达电子科技有限公司推出JD-CSC系列带无线数据溯源功能的智能扭矩扳手，从工具端重构残余扭矩管控流程，实现残余扭矩数据的自动采集、无线传输、云端存储与全链路溯源，为工业装配领域提供全新的残余扭矩管控解决方案。

二、JD-CSC系列智能扭矩扳手核心设计方案

2.1 整体架构设计

JD-CSC系列智能扭矩扳手采用“智能传感终端+无线传输模块+云端管理平台"的三层架构设计，终端负责扭矩数据的实时采集与本地存储，无线模块实现数据的实时上传，云端平台完成数据的整理、存储、查询与溯源分析，整体架构如下图（文字描述）：最前端为操作端的扭矩扳手本体，集成高精度扭矩传感器、微控制单元、存储模块与蓝牙5.0无线模块，扳手操作完成后自动将扭矩数据、操作人ID、拧紧点位置ID、时间戳打包，通过蓝牙传输到现场工人的手机APP或者现场网关，再由网关上传到云端管理平台，实现全流程数据自动流转，无需人工干预。

2.2 核心硬件设计

（1）高精度扭矩传感模块：JD-CSC系列采用应变式扭矩传感器，经过温度补偿与零点漂移校正，扭矩测量精度达到±1%，满足工业领域高精度残余扭矩测量要求，测量范围覆盖5N·m到3000N·m，可满足不同规格螺纹连接的测量需求。传感器集成在扳手头部的扭力输出端，直接感受拧紧过程的实际扭矩，避免传统扳手传感器安装在手柄端带来的力臂误差，测量精度比传统方案提升30%以上。

（2）低功耗无线传输模块：采用蓝牙5.0低功耗传输方案，传输距离最远可达100米，满足大型装备装配现场的传输需求，同时低功耗设计可保证内置锂电池连续工作8小时以上，满足一班制作业的续航需求，支持快充，1小时即可充满电池。针对没有现场网关的场景，支持通过工人手机APP中转上传数据，无需额外搭建网络基础设施，降低部署成本。

（3）身份标识与定位模块：支持绑定工人ID与拧紧点位置ID，工人操作前扫码绑定身份与作业位置，每一条扭矩数据都会自动关联对应的操作人与拧紧点，后续溯源时可直接查询到哪个工人、在什么时间、对哪个位置完成了拧紧操作，实现全链路可追溯。

2.3 软件与数据溯源系统设计

（1）数据自动存储与上传：扳手本体内置8G本地存储，可离线存储超过10万条拧紧数据，在网络信号不佳的现场可先存储在本地，待网络恢复后自动上传，不会出现数据丢失问题。数据上传采用加密传输方式，避免数据被篡改，保证数据的真实性与完整性。

（2）云端溯源查询功能：云端管理平台支持多维度查询，可按时间、操作人、拧紧位置、扭矩范围等条件查询数据，发现残余扭矩不合格时，输入拧紧点编号即可在10秒内调出该位置所有历史扭矩数据，包括装配拧紧扭矩、历次抽检残余扭矩，快速定位问题根源：如果装配阶段扭矩就不合格，说明装配操作存在问题；如果装配阶段扭矩合格，后续抽检残余扭矩下降超过允许范围，说明螺纹连接存在松弛或者后续工艺干扰，可针对性采取处理措施。

（3）合规报表自动生成：可根据用户需求自动生成残余扭矩抽检报表、装配扭矩合格率统计报表，满足行业合规检查与质量体系审核要求，无需人工整理报表，节省80%以上的报表整理时间。

三、实际应用案例：某风电装配厂残余扭矩管控升级

3.1 项目背景

国内某大型风电主轴装配厂，原有残余扭矩管控采用传统人工手动扭矩扳手抽检，人工记录数据，存在三个核心问题：第一，主轴法兰连接共有64个M36的螺栓，抽检完成后需要人工记录每个点的残余扭矩数据，一个批次的记录需要耗时1.5小时，效率极低；第二，曾经出现过抽检漏记，交付后出现螺栓松动的质量事故，无法追溯是装配阶段漏拧紧还是抽检漏记录，责任无法界定，最终工厂承担了近百万元的维修成本；第三，风电行业要求所有螺栓扭矩数据可追溯，原有人工记录方式无法满足合规要求，面临客户审核不通过的风险。

2023年上半年，该工厂引入成都精炬达JD-CSC2000系列智能扭矩扳手，完成残余扭矩管控方案升级。

3.2 应用方案实施

第一步，对所有螺栓拧紧点进行编号，生成对应的二维码贴在法兰对应位置，工人操作前扫描二维码绑定拧紧点信息，再扫描工人工牌二维码绑定操作人信息；第二步，工人用智能扭矩扳手完成每个点的残余扭矩测量，扳手自动记录扭矩数值、时间、操作人、拧紧点信息，测量完成后自动通过工厂WiFi网关上传到云端管理平台；第三步，工厂质量管理人员通过云端平台实时查看抽检数据，系统自动统计合格率，自动生成合规报表。

3.3 应用效果

除效率与质量提升外，该工厂实施新方案后，全年未再出现因扭矩数据追溯不清导致的责任纠纷，质量事故处理成本下降70%以上，得到了客户的高度认可，2023年下半年顺利通过了业主方的质量体系审核，获得了更多的订单份额。

四、方案优势与适用领域

4.1 方案核心优势

全流程自动化，降低人工成本：从数据采集到上传存储全流程自动化，无需人工记录，大幅降低人工工作量，减少人为误差。

全链路数据溯源，明确责任边界：每一条扭矩数据都关联操作人、时间、位置，出现质量问题可快速追溯根源，明确责任，避免无谓纠纷。

无线化设计，适应复杂工况：蓝牙无线传输无需布线，适应大型装备装配、户外作业等复杂工况，部署成本低，灵活度高。

高精度测量，满足残余扭矩管控要求：±1%的测量精度，高于行业标准要求，能够准确反映残余扭矩的实际变化，提升质量管控水平。

4.2 适用领域

JD-CSC系列智能扭矩扳手可广泛应用于对螺纹连接质量要求高、需要数据溯源的领域，包括：

风电装备装配与运维：风机主轴、塔筒法兰螺栓的残余扭矩抽检；

工程机械装配：重型机械结构连接螺栓的扭矩管控；

汽车整车与零部件制造：动力总成、底盘螺栓的装配扭矩与残余扭矩管控；

轨道交通：轨道扣件、车体连接螺栓的质量管控；

核电与化工装备：承压设备连接螺栓的残余扭矩检测与数据溯源。

五、总结与展望

带无线数据溯源功能的智能扭矩扳手，是工业装配领域扭矩管控数字化升级的典型应用，解决了传统残余扭矩管控中数据不可追溯、人工效率低、误差大的核心痛点，成都精炬达电子科技有限公司推出的JD-CSC系列产品，经过实际工况验证，能够为用户带来显著的效率提升与质量改善，助力工业企业实现装配过程的数字化、可视化、可追溯化管控。未来，成都精炬达将继续优化产品性能，拓展AI分析功能，通过对大量残余扭矩数据的分析，自动识别螺纹连接松弛的趋势，提前预判质量风险，为用户提供更全面的扭矩管控解决方案。

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