200t鋼板運(yùn)輸專用平車(chē)大底架的制造工藝

張杰鋒 南車(chē)石家莊車(chē)輛有限公司 050000

200t鋼板運(yùn)輸專用平車(chē)大底架的制造工藝

張杰鋒 南車(chē)石家莊車(chē)輛有限公司 050000

介紹了200t鋼板運(yùn)輸專用平車(chē)大底架的結(jié)構(gòu)及制造要求，通過(guò)對(duì)其框格箱型結(jié)構(gòu)難點(diǎn)的分析介紹，制定具體的工藝措施及控制方法。

200 t專用平車(chē)；大底架組成；結(jié)構(gòu)；工藝

200 t鋼板運(yùn)輸專用平車(chē)是南車(chē)石家莊車(chē)輛有限公司(下簡(jiǎn)稱石車(chē)公司)為某大型鋼鐵集團(tuán)開(kāi)發(fā)的200t鋼板運(yùn)輸專用平車(chē)，主要在企業(yè)內(nèi)運(yùn)輸鋼板。該車(chē)的設(shè)計(jì)采用了4組2G軸轉(zhuǎn)向架、2組小底架和一個(gè)大底架，見(jiàn)圖1。大底架主要由T10～T20不等厚度的板材制作，采用了超大截面、無(wú)中梁、箱型框格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在平車(chē)上首次運(yùn)用，大大降低了車(chē)體的自重，提高了承載能力。因?yàn)榇蟮准芡庑谓孛娉叽绱螅鹧娉C正效果差，又無(wú)法進(jìn)行整體機(jī)械矯正，一旦焊后變形超限將難以彌補(bǔ)。同時(shí)它的制造質(zhì)量又直接影響與小底架的配合、影響到整車(chē)性能，如何保證其制造質(zhì)量，對(duì)制造工藝提出了很苛刻的要求。

1 主要結(jié)構(gòu)

大底架組成見(jiàn)圖2，外形尺寸：25270mm×3300mm×1360mm，為抽魚(yú)腹式全封閉焊接結(jié)構(gòu)。主要由1個(gè)下蓋板、 4條縱向腹板、2個(gè)端板、1個(gè)地板及隔板等組成。其中地板為變厚度板，由中部的14mm變?yōu)閮啥说?mm；腹板10mm是兩端抽魚(yú)腹式變截面；下蓋板20mm兩端壓型凹型結(jié)構(gòu)。

2 鋼結(jié)構(gòu)的制造難點(diǎn)

2.1 板材厚度差別大

地板由中部的14m m變?yōu)閮啥说?mm，腹板10mm，下蓋板20mm，橫向有對(duì)接，縱向有坡口，焊接工藝復(fù)雜系數(shù)增加，變形的調(diào)修難度加大。因?yàn)榻孛娓叨却螅w機(jī)械矯正難以實(shí)現(xiàn)。這就極大增加了部件組裝的精確度要求。

2.2 設(shè)計(jì)要求高，組裝工藝難度大

大底架組成外形尺寸要求為：

心盤(pán)中心距：18300±20mm；

底架寬度(中部)：3300±10mm；

旁承孔橫向中心距：1500±3mm；

對(duì)角線差：不大于10m m；

腹板旁彎不大于3m m；

由此即可看出，鋼結(jié)構(gòu)的公差帶范圍很窄，制作要求很高。

地板、腹板、下蓋板都需要橫向拼接。下蓋板組成外形尺寸大、強(qiáng)度高；地板、腹板、隔板與其箱型結(jié)構(gòu)框格組裝，各框格內(nèi)要求全部施焊。選擇合理的組裝工藝，非常重要。

2.3 撓度尺寸控制嚴(yán)

大底架組成撓度的控制有兩點(diǎn)具體要求：

兩心盤(pán)18300mm尺寸間上撓度要求為20～30mm

承載面19000mm間撓度在20mm以內(nèi)。

2.4 焊接工藝要求高

所有板材橫向拼接焊縫全部要求超聲波探傷檢查。

圖1200 t鋼板運(yùn)輸專用平車(chē)

圖2 大底架組成

各種厚度板材的焊接應(yīng)力走向與消除控制，非常嚴(yán)格。

2.5 框格組裝工藝要求高

因?yàn)闆](méi)有零部件的預(yù)制，框格又彼此關(guān)聯(lián)，組裝質(zhì)量持續(xù)影響。

3 大底架組成制造工藝

根據(jù)制造難點(diǎn)分析，產(chǎn)品制造工藝流程如下：

板材數(shù)控下料→機(jī)加工→下蓋板、腹板拼接→橫焊縫探傷→中隔板組成組裝→中間縱向腹板組裝→隔板、枕梁組裝→外側(cè)腹板組裝→框格焊接→檢測(cè)→地板組裝→起撓→檢測(cè)→橫焊縫焊接、探傷→整車(chē)翻轉(zhuǎn)焊→撓度檢測(cè)→上心盤(pán)等組裝→二次翻轉(zhuǎn)→端梁組裝。

根據(jù)以上對(duì)大底架組成的設(shè)計(jì)與制造難點(diǎn)的分析，采取了以下相適應(yīng)的工藝措施。

3.1 控制關(guān)鍵零件的加工質(zhì)量

鑒于縱向腹板屬于長(zhǎng)大拼接配件，直線度難以保證，經(jīng)過(guò)工藝論證確定：

中隔板、枕梁腹板等各板對(duì)于縱向腹板的定位起著關(guān)鍵輔助作用，對(duì)所有隔板進(jìn)行了機(jī)加工，精度控制在0.5mm之內(nèi)。

對(duì)腹板進(jìn)行了等離子切割下料后機(jī)加工校正，精度控制在不大于1m m。

3.2 撓度、工藝尺寸的確定

根據(jù)普碳鋼焊接收縮量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(0. 8‰)，確定腹板、下蓋板整體工藝加長(zhǎng)量為20mm，其中中間部分工藝加長(zhǎng)量為15m m；地板加長(zhǎng)量為35。

采用機(jī)械起撓度，不對(duì)配件進(jìn)行撓度預(yù)制。因?yàn)榘宀暮穸炔町惔?，火焰矯正撓度作為輔助撓度工藝。

表1中的撓度數(shù)值是采用拋物線方程計(jì)算得出，同時(shí)加入了焊接收縮量參考。

3.3 合理的焊接工藝及參數(shù)

普碳鋼有成熟的焊接參數(shù)，但是采用單層板、板材厚度差別大、要求如此嚴(yán)格的綜合參數(shù)缺少經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)多次的焊接試驗(yàn)，確定了采用手工電弧焊和CO2混合氣體保護(hù)焊相結(jié)合的方法，并制定了具體的焊接工藝參數(shù)。

所有零件采用了機(jī)械開(kāi)坡口；坡口參數(shù)根據(jù)配件所處的位置而確定。

焊接作業(yè)時(shí)，6人2組同時(shí)對(duì)稱退焊的焊接方法。

焊縫背面清根和焊縫缺陷清理等均采用風(fēng)砂輪處理，不允許采用火焰清理；焊層之間采用手錘敲擊消除應(yīng)力的方法。

3.4 控制框格組裝質(zhì)量

無(wú)中梁的箱型框格結(jié)構(gòu)，基本無(wú)部件組裝的概念，各框格組裝互相影響、質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。采用了同一個(gè)框格內(nèi)交叉對(duì)稱焊接、鄰近框格對(duì)稱焊接的方法，進(jìn)一步提升拓展了傳統(tǒng)的“零件保部件、部件保整機(jī)”的制造思路。

3.5 制定了底架翻轉(zhuǎn)工藝

質(zhì)量將近30噸、體積龐大、沒(méi)有專門(mén)的翻轉(zhuǎn)工裝，又不能產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)扭曲等變形，翻轉(zhuǎn)工藝的控制是個(gè)關(guān)鍵的因素。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲，確定了由2部各起重20噸的雙鉤天車(chē)使用鐵滑車(chē)同步翻轉(zhuǎn)的方案。為此，制定了專門(mén)的起吊速度、平衡時(shí)間段要求、翻轉(zhuǎn)速度、同步要求、計(jì)算確定了翻轉(zhuǎn)部位、翻轉(zhuǎn)部位的強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)保護(hù)等工藝方法與參數(shù)，達(dá)到了預(yù)期的效果。

3.6 工裝保證及關(guān)鍵尺寸工序控制

嚴(yán)格按照所確定的工藝順序進(jìn)行各零部件、底架的組裝、焊接、翻轉(zhuǎn)。

制作了專用的下蓋板、腹板拼接工裝；底架組對(duì)胎具等進(jìn)行輔助定位及尺寸的變形控制。

制作了30米長(zhǎng)的水平基準(zhǔn)平臺(tái)，基準(zhǔn)的誤差0.3mm。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)，進(jìn)行重點(diǎn)控制：各中隔板與下蓋板的垂直度、隔板間的平行度、縱向的直線度，都嚴(yán)格保證。

撓度值和焊接規(guī)范是關(guān)鍵特性，在組裝和焊接過(guò)程中都是專人、多次測(cè)量撓度，邊測(cè)量邊記錄。在翻轉(zhuǎn)后對(duì)車(chē)體關(guān)鍵尺寸重新測(cè)量，確保了工序銜接的一致性，保證了組裝質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

在200t鋼板運(yùn)輸專用底平車(chē)大底架的制造過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行工藝卡片及圖紙要求。制造完成后，進(jìn)行了裝載試驗(yàn)，各部尺寸都達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用要求，一次交檢合格，并已裝車(chē)使用。經(jīng)用戶信息反饋：投入使用以來(lái)，完全滿足運(yùn)營(yíng)要求。

表l 中部承載面部分的撓度值 （／m m）

張杰鋒（1969－10），男，工程師，2003年，畢業(yè)于北方交通大學(xué)交通鐵路運(yùn)輸專業(yè)，現(xiàn)任南車(chē)石家莊車(chē)輛有限公司鋼結(jié)構(gòu)車(chē)間主任。