基于地鐵車輛裝配帶力矩螺栓緊固的工藝優化分析

魏健 苗峻

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

在機械制造行業，裝配帶力矩螺栓緊固過程中通常采用的方法主要分為扭矩擰緊法、屈服點擰緊法及轉角擰緊法。其中，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。

扭矩擰緊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mm，K表示擰緊力矩系數，F0表示預緊力，單位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。

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緊固螺母、螺栓，也可以在需要時對已緊固的螺母、螺栓扭矩進行測定和驗證，這些工具分為普通手動的、風動的以及電動（有些甚至是智能電動）。在扭矩擰緊法使用之前，需要根據具體安裝要求合理設置扭矩數值，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，每間隔一定周期要借助數字扭矩校準儀和力矩扳手校準儀給予校準，部分關鍵部位安裝使用的扭力扳手可能在每日裝配開工前、每日裝配結束后都需要進行校準。

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）選用扭力工具時，根據實際安裝扭力需要，要避免使用工具額定量程的5%區間范圍（該范圍內偏差較大）;（5）針對M6（緊固力矩一般7.1Nm）、M8（緊固力矩一般17.3Nm）等緊固力矩較小的緊固件時，一定要關注預緊時的扭力設置，避免預緊時過扭現象，造成最終緊固時無擰緊方向轉動而是直接發出“咔嗒”聲;（6）針對一些較大規格螺栓（如車鉤安裝用M36螺栓，緊固扭力約1800Nm），在緊固過程中首先要確保對稱均勻緊固，同時分步施加扭力，如首先施加1400Nm扭力預緊，然后施加1600Nm扭力預緊，最后施加1800Nm扭力最終緊固等。

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：

[1]李思琦.地鐵車輛裝配帶力矩螺栓緊固的工藝分析與研究[J].科技創新與應用，2019，7（16）：61-62.