淺談P80型大容積通用棚車車體組裝工藝

廖 陽 王文閣 王磊生

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

淺談P80型大容積通用棚車車體組裝工藝

廖 陽 王文閣 王磊生

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

介紹了小批量生產(chǎn)P80型大容積通用棚車車體的組裝工藝流程和質(zhì)量控制重點(diǎn)，并且比照P70型棚車，針對結(jié)構(gòu)不同的部位研究制定了新的組裝制造工藝，保證該車型生產(chǎn)有序進(jìn)行。

大容積；棚車；車體；組裝工藝

隨著中國鐵路貨物運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有的60 t、70 t級通用棚車已經(jīng)無法滿足重載運(yùn)輸需要，為此中車齊齊哈爾車輛有限公司研制了P80型大容積通用棚車(以下簡稱P80車)，經(jīng)過幾次的設(shè)計方案更改和試制生產(chǎn)，目前的P80車設(shè)計結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)已經(jīng)趨于穩(wěn)定，開始進(jìn)入小批量試運(yùn)階段，該車型與70 t級通用棚車(以下簡稱P70車)在結(jié)構(gòu)上有所不同，有必要針對該車結(jié)構(gòu)及組裝難點(diǎn)進(jìn)行研究，制定新的車體組裝工藝方法。

1 車體結(jié)構(gòu)簡介

P80車車體為全鋼焊接整體承載結(jié)構(gòu)，主要由底架、側(cè)墻、端墻、車頂、車門、車窗等組成。底架由中梁、枕梁、下側(cè)梁、大橫梁、端梁、小橫梁、縱向梁、地板等組成，側(cè)墻為板柱式結(jié)構(gòu)，由側(cè)板、側(cè)柱、門柱、上側(cè)梁等組焊而成。側(cè)板為厚度2.3 mm的鋼板壓型結(jié)構(gòu)，側(cè)柱為厚度4 mm的U型冷彎型鋼，上側(cè)梁為冷彎矩形管。端墻由上端梁、角柱、橫帶及端板組焊而成，上端梁、角柱采用冷彎方管,橫帶采用斷面高度為100 mm的槽形冷彎型鋼，端板采用厚度為3 mm的鋼板。車頂由彎梁、側(cè)梁、端彎梁、車頂板等組焊而成，車頂彎梁為帽形圓弧結(jié)構(gòu)。

車體主要材料采用S450AW高耐蝕型鋼和09CuPCrNi-A耐大氣腐蝕鋼。車輛長度為18 566 mm，車輛定距為13 600 mm，分別比P70車長度增加1 500 mm。

2 車體組裝制造工藝

2.1 底架組成組裝制造工藝

底架組成的工藝流程如下：組對→一次翻焊→一次電焊→二次組對→二次電焊→二次翻焊→底架交驗→木地板鋪裝。

P80車底架組成與P70車底架組成結(jié)構(gòu)上最大的不同點(diǎn)是側(cè)梁組成，包括側(cè)梁本身、側(cè)梁與端梁的連接方式以及側(cè)梁上的附屬件等。首先，P80車下側(cè)梁采用通長的冷彎槽鋼，取消了P70車下側(cè)梁兩端的魚腹結(jié)構(gòu)(見圖1)；其次，P80車的下側(cè)梁與端梁采用半包圍對接形式，而P70車采用單面對接形式，如圖2所示。

由于連接形式的不同，側(cè)梁在底架組對工序的組對方式也不同。P70車的側(cè)梁在組裝前是留有端頭切頭余量的，待底架組對完成后根據(jù)端梁外面對側(cè)梁進(jìn)行配切，這種組裝方法的好處是能保證底架對角線差，而且側(cè)梁單件長度精度要求低，適合大批量生產(chǎn)。受結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所限，P80車側(cè)梁組裝如果采取這種組裝方法勢必會影響組裝效率和組裝精度，所以必須采用側(cè)梁單件全長加工完成后，再進(jìn)行底架組對的組裝方案，這就要求側(cè)梁的全長必須與中梁保持一致且撓度也須與中梁匹配,側(cè)梁的加工工藝流程為：號料→鉆孔→撓度預(yù)制→切頭，首先號出側(cè)梁中心線，根據(jù)中線定位，利用整體樣板劃出側(cè)梁腹板、翼緣各孔中心線，然后根據(jù)各孔中心線利用搖臂鉆床對各孔進(jìn)行加工。最后利用液壓調(diào)直機(jī)預(yù)制撓度，方可進(jìn)行端頭切制，因為預(yù)制完撓度后側(cè)梁全長將會縮短，無法保證側(cè)梁長度。

此外，在生產(chǎn)制造過程中需要注意以下影響底架組成組裝質(zhì)量的問題：

(1)底架組對時，必須保證側(cè)梁中心線與中梁中心重合，否則將影響底架對角線差，因此，采用在底架組對夾具中心制作直線導(dǎo)軌推擋，保證該位置精度；

(2)為方便側(cè)墻內(nèi)襯板插接組裝，須保證底架地板與連接角鋼間隙為5～8 mm，這需要在底架組對時，底架寬度走上差，而地板寬度尺寸應(yīng)走下差；

(3)為保證側(cè)墻下部的側(cè)板平面度，連接角鋼采用靠尺組對，保證連接角鋼的立面與下側(cè)梁腹板面的錯牙量在0～1 mm范圍內(nèi)，不得過大或過小。

P80車底架組成的其他組裝工序可以參照P70車的進(jìn)行。

2.2 側(cè)墻組成制造工藝

側(cè)墻組成制造工藝流程為：側(cè)墻組對→側(cè)墻正面焊接→內(nèi)襯安裝座板組對→側(cè)墻背面焊接→側(cè)墻矯正。

P80車側(cè)墻組成制造的質(zhì)量控制重點(diǎn)之一是側(cè)墻焊接完成后的上側(cè)梁旁彎以及側(cè)柱的外脹、扭曲控制，其次就是側(cè)墻背面各附屬件的組裝精度控制。根據(jù)P80車與P70車側(cè)墻組成結(jié)構(gòu)類似這一特點(diǎn)，可以預(yù)測出P80車側(cè)墻組成焊接完成后，在正常狀態(tài)下的變形情況如圖3所示。

圖3 側(cè)墻組成焊接變形示意圖

為減小上側(cè)梁背面焊縫的焊接變形，上側(cè)梁組裝前須在上側(cè)梁中間2.5 m長的直線段內(nèi)預(yù)制出5～10 mm的外彎，在側(cè)墻背面焊接上側(cè)梁與側(cè)板焊縫時，門柱與上側(cè)梁端頭之間區(qū)域要預(yù)制出約200 mm的焊接反變形。為此專門設(shè)計制作了側(cè)墻背面焊接夾具以控制上側(cè)梁焊接變形(見圖4)。

圖4 背面焊反變形示意圖

側(cè)墻焊接完成后采用側(cè)墻風(fēng)壓矯正裝置對側(cè)柱及門柱外脹進(jìn)行矯正，保證側(cè)柱、門柱的直線度不超過4 mm。為方便車門安研，側(cè)柱不允許外脹。

由于P80車內(nèi)襯板采用整體上、下2張拼接而成，所以對側(cè)墻背面安裝座板的組對精度要求較高，因此，安裝座的組對采用整體靠模樣板，整體靠模分別以側(cè)墻上側(cè)梁上平面和門柱外平面進(jìn)行定位。整體靠模樣板的使用保證了各個安裝座間的相對尺寸及整體精度。

2.3 車頂組成制造工藝

工藝流程為車頂組對→車頂正面焊接→車頂翻焊→車頂矯正。

P80車車頂組成的質(zhì)量控制重點(diǎn)是焊接后的變形，根據(jù)P80車與P70車車頂組成結(jié)構(gòu)類似這一特點(diǎn)，可以預(yù)測出P80車車頂組成焊接完成后，在正常狀態(tài)下的變形情況如圖5所示。

圖5 車頂組成變形示意圖

針對車頂?shù)暮附幼冃吻闆r，首先對P80車車頂組對夾具的預(yù)制撓度參數(shù)進(jìn)行確定，經(jīng)過理論分析并參照以往P70車的生產(chǎn)經(jīng)驗，對枕心范圍內(nèi)預(yù)制45～55 mm上撓度，枕心外范圍預(yù)制8 mm的下垂。

同時，為抵消車頂焊接后的收口變形，車頂彎梁、端彎梁圓弧制造時采用反變形工藝，在保證弧長不變的情況下，弦長工藝加長20 mm，車頂組對夾具的圓弧定位板弦長也相應(yīng)加長20 mm，如圖6所示。

圖6 車頂組對夾具實物圖

2.4 車體鋼結(jié)構(gòu)組裝

車體鋼結(jié)構(gòu)組裝工藝流程為：端墻組裝→側(cè)墻組裝→車頂組裝→車體找正→車體卡縫→車體翻焊→車體電焊→車門安研→鋼結(jié)構(gòu)交驗→鋼結(jié)構(gòu)試雨→鋼結(jié)構(gòu)表面清理(見圖7)。

圖7 P80車體實物圖

車體鋼結(jié)構(gòu)組裝關(guān)鍵點(diǎn)在于端墻組裝和側(cè)墻組裝，因為底架上沒有足夠的支撐點(diǎn)，端、側(cè)墻的定位及調(diào)整都很困難,因此須分別在端梁處加裝角柱工藝托板，在側(cè)梁上加裝枕柱工藝托板。角柱工藝托板采用5 mm×50 mm×100 mm的鋼板制作而成，位于車體四角端梁下方，與端梁下平面焊接，工藝托板的具體位置如圖8所示。

組裝端墻時，直接將端墻的角柱落在工藝托板上，利用線墜檢測端墻左、右方向垂直度，角柱外皮要與側(cè)梁外腹板平齊，滿足工藝要求后，利用端部頂縫風(fēng)缸將角柱與端梁、側(cè)梁間隙頂嚴(yán)，分段焊接角柱與端梁、角柱與側(cè)梁焊縫，焊接牢固后，再切除工藝托板。

圖8 工藝托板安裝示意圖

組裝側(cè)墻時，將側(cè)墻組成吊至組裝位置，高度方向以門口處的開門座和枕柱處的工藝托板定位(見圖9)?？v向以下門檐定位。調(diào)整門口高度、寬度及上側(cè)梁與端墻相對尺寸后，將上側(cè)梁同上端梁進(jìn)行定位焊接。最后利用氣動頂縫裝置消除門柱、枕柱同下側(cè)梁的組裝間隙，焊接門柱同下側(cè)梁及下門檐間焊縫，焊接枕柱與側(cè)梁間焊縫，最后切下枕柱工藝托板。為加大枕柱工藝托板的承載強(qiáng)度，托板需豎直焊接在側(cè)梁上。

圖9 側(cè)墻定位示意圖

P80車車體鋼結(jié)構(gòu)卡縫工序仍采用車體內(nèi)外頂縫小車頂嚴(yán)車頂側(cè)梁與上側(cè)梁、側(cè)板與角柱的間隙?？筛鶕?jù)P80車與P70車的高度差、寬度差適當(dāng)微調(diào)頂縫小車的相關(guān)尺寸。

其他車體組裝工序的工藝方法及工裝仍沿用P70車。

3 結(jié)論

經(jīng)過實際生產(chǎn)應(yīng)用和驗證，采用上述車體組裝工藝方法和質(zhì)量保證措施后，P80型大容積通用棚車各相關(guān)尺寸均達(dá)到了設(shè)計要求，產(chǎn)品質(zhì)量得到充分保證，為以后大批量生產(chǎn)該車型提供了有效的工藝技術(shù)保障。 □

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)05-0011-03

2016-04-24

廖 陽(1984-)，男，本科學(xué)歷，工程師，從事鐵路貨車組裝工藝研究和管理工作。

U272.1

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