基于地鐵車輛裝配帶力矩螺栓緊固的工藝優化分析

魏健

摘要：本文主要分析了裝配帶力矩螺栓緊固方法，重點介紹了螺栓緊固工藝優化措施，其不僅可以確保車輛裝配質量和安全性滿足要求，而且還可以確保車輛的運行及維修保養效果。通過對裝配帶力矩螺栓緊固工藝進行優化研究，以期為地鐵車輛的安全運行提供可靠保障，創造出最大化的經濟與社會效益。

關鍵詞：地鐵車輛;裝配帶力矩螺栓緊固;工藝優化;措施

經濟社會的發展，有效推動了城市化的發展，而城市軌道交通是其中比較重要的組成部分。在地鐵車輛中，其所采用的裝配技術日趨復雜化和精密化，這就對車輛功能性和安全性的要求不斷提高。在地鐵車輛中，大部分零件間通過螺紋進行聯接，并依靠螺紋副的擰緊來達到緊固、聯接的目的。在實際生產階段，一般會選擇合適的工具來為其提供扭矩值，進而達到力矩緊固的效果，提高其緊固質量。

1.裝配帶力矩螺栓緊固方法

1.1扭矩擰緊法

該方法主要是借助軸向預緊力和扭矩大小間的關系，將擰緊工具參數調節至某個扭矩值，以此來達到控制被聯接件預緊力的目的。通常情況下，擰緊力矩T主要是用于克服被聯接件（或墊圈）支承面與螺母間的端面摩擦力矩T1和螺紋副的螺紋阻力矩T2來決定，即

T=T1+T2=KF0d（Nomm）

式中：D表示螺紋公稱直徑，單位為mm，K表示擰緊力矩系數，F0表示預緊力，單位為N;。

其中，螺紋當量摩擦系數、擰緊速度、潤滑狀況等因素決定了擰緊力矩系數K的變化，從公式中發現，預緊力F0與擰緊扭矩T呈現出正比例關系。

在裝配帶力矩螺栓緊固過程中，扭矩擰緊法是比較常用的控制方法，該方法可通過使用力矩扳手來對擰緊質量進行檢驗，可以有效控制零件質量和工藝過程。扭矩擰緊法具有操作簡便、效果直觀等特點，因此在地鐵車輛裝配車間中得到了廣泛應用。

1.2屈服點擰緊法

該方法是將螺栓按照一定要求擰緊至螺紋材料屈服極限點，將其與轉角控制法結合在一起，來計算扭矩-轉角曲線斜率，進而達到判斷屈服點的目的。在屈服點擰緊過程中，一般需要將螺栓擰緊到設計的起始力矩，并由此開始來對擰緊曲線斜率值的變化進行監控，當斜率下降超過設定值時，則反映螺栓拉伸至屈服點，由此就可以停止施力。

在裝配帶力矩螺栓緊固階段，屈服點擰緊法能夠有效克服轉角起始點和摩擦系數對擰緊質量的影響，進而使螺紋件咬合強度得到充分發揮，提高裝配精度。該方法既能夠優化裝配結構設計，而且要求螺栓具備良好性能。

1.3轉角擰緊法

在螺栓擰緊時，該方法的旋轉角度與軸向伸長量和預緊力呈現比例關系，通過對旋轉角度進行控制來達到預定擰緊力。轉角擰緊法需要先將螺栓按照設計要求擰緊至力矩值的25%，以此來作為起始扭矩，以確保螺栓軸向伸長，并壓縮連接件，通過轉角產生一定的軸向夾緊力。轉角擰緊法不僅具有性能穩定、擰緊精度高、受螺紋件摩擦系數影響小等優勢，而且還可以使螺栓的承載能力得到充分發揮，進而獲取較大的軸向夾緊力。

2.力矩施加工具及校準儀器

在地鐵裝配車間，一般會選擇扭矩螺絲刀和力矩扳手來來對螺母、螺栓是否能夠正確扭矩加以緊固來進行測定。在扭矩擰緊法使用之前，需要結合實際情況來合理設置扭矩數值，以確保扳手或套筒的寬度與螺母、螺栓以及配管接頭、軟管等的對邊寬度相匹配。同時，還需要在力矩扳手有效力矩線的基礎上施加力矩，且垂直于力矩扳手。在緊固過程中，如果聽到“咔嗒”聲后，則需要停止操作。

如果裝配部件有力矩要求時，則需要借助扭矩螺絲刀和力矩扳手來確定力矩值大小。通常情況下，在每日裝配開工前，要借助數字扭矩校準儀和力矩扳手校準儀給予校準。

結合力矩校準儀和力矩扳手的自身誤差來對目標力矩值進行計算，以確保其在力矩扳手校準有效范圍值。通過下式可以計算力矩校準上下限值：

Tmin= T[1-（σ1+σ2）]

Tmax=T[1+（σ1+σ2）]

式中：T代表目標力矩值，單位為N·m;σ1表示矩扳手自身誤差;σ2表示力矩校準儀誤差。

以某品牌力矩校準儀及力矩扳手為例，如果力矩值超過10N·m時，力矩校準儀誤差需要控制在±1%之內，力矩扳手自身誤差需要控制在±3%。通過上述公式可知，當目標值為100N·m時，此時在力矩校準儀上力矩值顯示值在96-104N·m內有效。當力矩值≤10N·m 時，則需要力矩校準儀誤差控制在±1%之內，力矩扳手自身誤差控制在±6%。通過上述公式可知，當目標值為5N·m時，此時在力矩校準儀上力矩值顯示值在4.65-5.35N·m內有效。

3.地鐵車輛裝配帶力矩螺栓緊固的工藝優化對策

對地鐵車輛而言，在裝配帶力矩螺栓緊固工藝開發階段，要從以下幾個方面著手：（1）工具及設備方面。在進行力矩控制時，要合理選擇工具和檢測儀器，以確保力矩控制滿足施工要求。同時按照要求做好力矩扳手校準儀器的檢修，以確保工具和儀器的精準度;（2）防錯追溯方面。在進行力矩控制時，要合理編制力矩扳手校準記錄表、力矩操作過程作業指導書以及力矩過程控制卡等文件，然后分配給操作人員進行操作;（3）操作人員方面。在實施力矩前，要做好操作人員工具使用方法、力矩知識以及檢驗標準等方面的培訓，考核結果符合要求會予以授權、資質認證。

4.結束語

總之，在軌道車輛裝配過程中，要結合實際情況來優化裝配帶力矩螺栓緊固工藝流程，這樣既可以確保裝配帶力矩螺栓緊固施工的順利進行，而且還可以提高螺紋連接的質量，以此來確保地鐵車輛的安全、高效運行。

參考文獻：

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