出口突尼斯內燃動車組凹底底架組裝工藝研究

謝紹興

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司工業(yè)化部 江蘇 南京 210031)

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出口突尼斯內燃動車組凹底底架組裝工藝研究

謝紹興

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司工業(yè)化部 江蘇 南京 210031)

介紹了出口突尼斯內燃動車組凹底底架鋼結構的特點，分析了其主要結構的制造難點及方法，并就其結構的總成分析了工藝流程，提出一種利用胎模進行正組裝工藝的組焊方法。

凹底底架鋼結構；內燃動車組；正組裝工藝 ；定位基準

中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司承接了用于突尼斯國家鐵路的內燃動車組項目，共20列(40輛)，其中24輛用于標準軌，16輛用于米軌。米軌車最高運行速度為130 km/h，準軌車最高運行速度為160 km/h，米軌車和準軌車車體可互換。列車采用動力分散液力傳動，液力空氣混合制動，每輛動車裝有1套動力系統，該動力系統由柴油機、傳動箱、發(fā)電機組、冷卻系統(不包括車頂冷卻單元)、進氣空氣過濾器、排氣消音器和安裝構架等單元集成為動力包，列車的牽引動力和用電全部來源于動力系統，最小單元由1輛舒適型車和1輛經濟型車組成，可實現2列、3列重聯編組。

車體鋼結構為碳鋼全焊接車體，采用薄壁筒形整體承載結構，鋼材主要為Q310GNH、Q355GNH 、Q345-E、Q235-A，車體鋼結構的鋼材表面必須進行預處理，由底架、側墻、車頂、端墻、冷卻通道、排障器和裙板組成；車體鋼結構設計時要充分考慮裝運吊車、運輸固定、復軌、密封等要求；車頂設備兩側設導流板，車下設備兩側設裙板；列車車鉤包括端部的全自動車鉤、中部的半永久車鉤和救援用的過渡車鉤；采用外風擋和內層貫通道構成的貫通道；每輛車的司機室動力轉向架前面都安裝排障器，以保護運行方向上的第1根車軸上的車輪。

車頂及側墻等鋼結構與25型客車類似，制造技術較成熟，可利用現有資源進行簡單改造；其中底架鋼結構為凹底結構，設置有動力集成系統的動力包安裝接口裝置，密封要求高、部件制造及整體組焊技術難度較大，尤其枕梁空氣彈簧、動力包及邊梁等定位基準須與設計基準統一，采用正裝工藝，以下將針對該結構的難點進行分析并提出解決方案。

1 底架的主要結構及制造工藝特點

底架鋼結構全長23 235 mm(見圖1)，由司機室底部鋼結構、動力包框架、二位端牽枕、內外鐵地板、內外橫梁、內外縱梁、側梁、凹底補強板及裙板安裝座等配件組焊而成。

1.1 司機室底部鋼結構

司機室底部鋼結構由一位端司機控制室支撐承載部位，同時也承擔著固定頭部車鉤的功能。其結構主要包括防爬吸能裝置、帶有車鉤安裝座的牽引梁、連接板與補強板組成的箱型結構、邊梁以及套管等配件。

該結構制造難點在于車鉤安裝座的尺寸控制、牽引梁下垂的控制、牽引梁與枕梁接口尺寸的控制等，主要技術尺寸為側梁直線度不大于1 mm, 兩側梁外側距離為(27 700+2) mm, 對角方差不大于4 mm, 防爬器吸能裝置開檔為(1 750±1)mm, 車鉤安裝座垂直度不大于1 mm, 牽引梁正撓身3～5 mm, 牽引梁下蓋板與牽引梁端部尺寸為(1 800+1) mm, 司機室底架總長偏差為(0，+4)mm。本身鑄造及機加工(含銑孔)工序、牽引梁組成工序、司機室底部組成工序及底架總成工序，其中牽引梁組成時利用定位工裝及絲杠夾鉗等固定、鉚接安裝座；司機室底部及底架總成時利用分中裝置及其他高度定位基準固定安裝座，最終實現車鉤安裝座的尺寸控制。

車鉤安裝座是車鉤固定的車體接口裝置，其精度直接影響車鉤的組裝精度及車鉤緩沖功能，其材質為ZG230-450， 尺寸控制分4道工序進行， 包括

1—司機室底部鋼結構；2—鐵地板；3—橫梁；4—動力包框架；5—裙板安裝座等配件；6—凹底補強板；7—側梁；8—縱梁；9—二位端牽枕。圖1 底架鋼結構

牽引梁位于底架一、二位端枕外車中，主要起承載作用，并通過車鉤安裝座傳遞車輛拉伸及壓縮沖擊力的傳遞。其結構是2片折彎槽型梁鉚接于車鉤安裝座而成型，由于連接兩折彎槽型梁的下蓋板焊接、牽引梁與前端梁的焊接等造成牽引梁頭部易下垂，從而導致車鉤安裝座高度及垂直度異常，故在執(zhí)行相關焊接作業(yè)前應固定壓緊嚴實，并于作業(yè)完成后對牽引梁(材質：鋼板8-Q355GNHD)局部加熱以控制3～5 mm的正撓身。另外牽引梁下蓋板與牽引梁端部尺寸按負公差控制(見圖2)，便于該處插入枕梁進行配合。

圖2 牽引梁下蓋板與牽引梁端部尺寸

1.2 二位端牽枕

端牽枕由端梁、牽引梁及枕梁組成(見圖3)，為預組件，采用與設計基準統一的正裝工藝，工藝流程為：枕梁定位→牽引梁定位→端梁定位→點焊固定→翻轉焊接→探傷。端牽枕組裝的重點在于各梁中心相對于車體中心線的偏差控制、空氣彈簧水平度的控制、車鉤安裝座的尺寸控制及枕中距端梁的長度控制。其中各梁的中心偏差不大于2 mm(底架總成時不大于3 mm)，通過與組裝胎中心標記比對再進行固定；空氣彈簧與組裝胎相應處機加工面應密貼，以保證水平度不大于0.3 mm(底架總成時不大于0.5 mm)；考慮到各連接處焊接量產生的縱向收縮[1]，組裝胎中枕中距端梁的長度按理論尺寸放長4 mm，保證成形后長度比理論長度大2 mm左右，以便于消化底架總成時存在的少量收縮量，滿足底架長度的正公差要求。

圖3 端牽枕

1.3 動力包吊掛框架

動力包框架通過兩側22#槽鋼置于底架18#槽鋼上對接滿焊連接(見圖4)，柴油機及傳動箱等動力包系統利用4個角的螺栓懸掛于框架之下。其結構為兩側22#槽鋼、縱橫梁及鐵地板圍成的框架結構，中間加焊用于車內檢查動力包相關系統的檢查門，組焊的難點在于4個角螺栓孔的定位及4個機加工面的相對高低。動力包框架組焊后、機加工之前應進行時效處理以消除應力，4個角螺栓孔必須在動力包組焊后整體鉆孔。

圖4 動力包框架

1.4 凹底縱梁

凹底階梯過渡處縱梁通過3道折彎成型(見圖5)，外形展開尺寸為1 381 mm×2 819 mm，現有板材開卷規(guī)格寬度為1 250 mm，小于所需展開尺寸，故按圖6進行分段折彎后拼焊成型。

圖5 凹底縱梁

圖6 凹底縱梁分段圖

2 底架總成工藝

底架鋼結構總成是將圖1各零部件按圖紙尺寸及公差定位組焊成一體，使用一些夾持并確定工件位置的工具和裝置來完成裝配和焊接工作，實現部件的定位、夾緊、點固以及焊接，按組裝先后流程包含底架正裝胎、簡易正裝胎以及翻轉胎3套工裝，該工裝須支撐整個底架鋼結構，并在其上安裝定位、夾緊、翻轉機構，因此工裝的強度、剛度以及基準面精度要求較高。

底架總成工藝首要任務是確定定位基準，然后以此為基礎執(zhí)行后續(xù)作業(yè)，遵循一定原則[2]，即基準重合、不變及可靠原則。作為底架成型最為關鍵的首道工序，底架正裝工序決定著底架框架尺寸定位基準的選用，直接影響制造定位基準與設計基準的統一及底架最終成型質量。

2.1 底架正裝工序

底架正裝胎采用T形槽的基礎預埋件形式，實現定位墩的縱向(車長)及橫向(車寬)移動，提高工裝的柔性化及通用性。為適應底架凹底處組裝，必須配置凹底處定位夾緊裝置，含平、凹底過渡。

底架正裝工序流程：側梁落胎(含凹底處)→一位枕梁落胎→二位端牽枕落胎→司機室底部鋼結構落胎→枕內外縱橫梁組裝(含凹底處)→動力包框架組裝→平焊縫焊接(含點固)。

底架正裝工序是底架總成的首道工序，主要任務是將各零散部件按定位尺寸及公差組成標準框架并點焊固定。采用正裝工藝，即以兩端枕梁空氣彈簧機加工面為基準定位，側梁落胎后，將兩端枕梁部件吊裝至組裝胎，調整空氣彈簧機加工面與胎模相對應位置(平面度及高低已調整合格)配合間隙(不大于0.5 mm)，并配合司機室底部、二位端牽枕偏中及對角等尺寸偏差的調整，按工序流程組裝各部件夾緊后點固，并對平焊縫位置進行焊接。其中動力包框架參照空氣彈簧組裝方法，即以4個角螺栓定位面為基準落胎，調整與胎模配合間隙及縱、橫向尺寸并點焊固定，對平焊縫位置進行焊接。作業(yè)完成后利用拉撐縱向固定凹底過渡區(qū)域，天車配合專用吊具吊裝至下道工序。

2.2 底架簡易正裝工序

底架簡易正裝胎主要用于鐵地板組裝焊接、底架鋼結構反面裙板安裝座等配件的組焊，該工裝適用底架鋼結構正面狀態(tài)作業(yè)，即利用底架空氣彈簧、側梁進行有效定位夾緊；也適用于底架鋼結構反面狀態(tài)作業(yè)，即利用側梁，尤其凹底側梁處固定牢靠后再進行作業(yè)。

2.3 底架翻轉工序

底架翻轉胎采用2組轉環(huán)帶動大框架同步整體升降并回轉，中間框架式托架可將整個底架通過機械式定位、夾緊固定在大框架中間，實現底架的360°翻轉；電氣控制系統采用先進的PLC及觸摸屏控制系統。該工裝的作用是實現底架鋼結構360°翻轉，完成底架翻轉工序作業(yè)，即實現所有焊縫處于平焊位置，達到便于焊接作業(yè)、保證焊接質量的目的。

3 結束語

根據底架的結構特點，采取上述工藝措施，尤其利用相關胎模進行正組裝工藝后，實現了制造基準與設計基準的重合，有效保證了組裝精度，控制了焊接變形，滿足底架鋼結構組裝要求，實現了批量生產，交付后運行狀態(tài)良好。

[1] 陳祝年. 焊接工程師手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2002.

[2] 陳世和. 車輛修造工藝及裝備[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 1999.□

(編輯：繆 媚)

2095-5251(2016)06-0009-03

2016-04-24

謝紹興(1986-)，男，本科學歷，工程師，從事車體組焊工藝工作。

U270.32

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