出口加納內(nèi)燃動車組車鉤座安裝精度控制工藝

葉亞寧 甄宏杰 葉雅琴 侯秀娟

(中車唐山機(jī)車車輛有限公司 河北 唐山 063035 )

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出口加納內(nèi)燃動車組車鉤座安裝精度控制工藝

葉亞寧 甄宏杰 葉雅琴 侯秀娟

(中車唐山機(jī)車車輛有限公司 河北 唐山 063035 )

通過分析車鉤與車鉤座連接關(guān)系，建立車鉤座安裝計算模型，確定車鉤座安裝時的垂向傾斜量。給出工藝參數(shù)，編制工藝流程，運(yùn)用工藝裝備控制車鉤座安裝質(zhì)量，提高半自動車鉤組裝精度，保證車輛可靠連掛運(yùn)行，滿足使用要求。

內(nèi)燃動車組；車鉤座；半自動車鉤；工藝參數(shù)

出口加納的內(nèi)燃動車組是由中車唐山機(jī)車車輛有限公司(以下簡稱唐車公司)承制的，車輛端部采用半自動車鉤進(jìn)行連掛。車體組成后，用4個M36螺栓、螺母將車鉤固定到車鉤座上(見圖1)。車鉤座與牽引梁連接，由此將車輛運(yùn)行過程中承受的牽引力和沖擊力傳遞到車體。

為了保證車輛可靠連掛、安全運(yùn)行，設(shè)計方案對半自動車鉤安裝后前端上翹、下垂?fàn)顩r提出了很高的要求，鑒于曾出現(xiàn)過因車鉤座安裝傾斜導(dǎo)致車鉤前端高度尺寸超差狀況，生產(chǎn)過程中必須對影響車鉤高度尺寸的因素進(jìn)行分析控制，避免車鉤安裝后前端高度尺寸超差，導(dǎo)致車輛更改困難、降低產(chǎn)品質(zhì)量或無法更改帶來損失等現(xiàn)象發(fā)生。

圖1 車鉤安裝連接

1 車鉤座結(jié)構(gòu)及組裝分析

車鉤座結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用C級鋼鑄造再經(jīng)過機(jī)加工成型。車鉤座每個側(cè)面上布置12個?22 mm鉚釘孔，與牽引梁通過鉚接連接固定，其上4個車鉤安裝通孔兩端均設(shè)置凸臺面，凸臺面與車鉤上相應(yīng)的安裝面接觸。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，分析認(rèn)為車鉤座上影響車鉤安裝狀態(tài)的因素有：(1)車鉤座上同一側(cè)4個凸臺面是否共面，且此面與側(cè)面是否垂直；(2)制造時24個鉚釘孔與車鉤安裝孔的相對位置是否準(zhǔn)確。

圖2 車鉤座模型

車鉤座制造時對車鉤安裝孔、凸臺面、鉚釘孔均提出了很高的加工要求，車鉤座自身加工精度、檢驗要求高，檢驗合格的零件不是引起車鉤前端高度尺寸超差的主要因素。車鉤座與牽引梁在組裝、鉚接及底架前端焊接等制造過程中引入的定位誤差、牽引梁焊接變形導(dǎo)致車鉤座傾斜，才是車鉤安裝后高度超差的主要原因。

2 計算分析

通過以上分析可知，牽引梁組裝、鉚接、焊接等操作會導(dǎo)致車鉤座傾斜，但這些操作不能缺少，影響也客觀存在。為此，首先需要建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算，確定車鉤座安裝后允許存在的傾斜量范圍，為生產(chǎn)中的工藝控制提供參考。

2.1 簡化模型

車鉤斷面尺寸較之長度尺寸明顯偏小，況且在車輛未連掛狀態(tài)下其本身剛性大，因此將車鉤簡化為剛性桿件；車鉤座為鑄鋼件，其上凸臺面采用機(jī)加工而成，可滿足共面要求，故而將車鉤座上凸臺面簡化為剛性平面。

2.2 坐標(biāo)系建立

建立二維坐標(biāo)系進(jìn)行計算，坐標(biāo)原點選擇在車鉤座4個螺栓安裝孔構(gòu)成的幾何中心位置，且處于螺堵面上(見圖2)。過原點，沿車鉤座面法線方向(車鉤長度方向)建立x軸；過原點，沿鉛垂方向為y軸，組成計算坐標(biāo)系。

2.3 理論計算

根據(jù)以上建立的坐標(biāo)系及簡化模型，繪制車鉤安裝后的幾何關(guān)系圖，具體如下：以坐標(biāo)原點為圓心，坐標(biāo)原點到螺堵凸臺面外沿垂向直線距離為半徑，建立檢測圓(表示車鉤座凸臺面傾斜范圍)，其半徑為r；以坐標(biāo)原點為圓心，車鉤長度尺寸為半徑，建立曲翹圓(表示車鉤安裝后前端垂翹范圍)，其半徑為R。車鉤上翹時前端與曲翹圓的交點為A,車鉤下垂時，前端與曲翹圓的交點為B；當(dāng)車鉤處于上翹狀態(tài)時車鉤座凸臺面為FF′，車鉤處于下垂?fàn)顟B(tài)時，車鉤座凸臺面為EE′，點E、E′、F、F′代表車鉤座上螺堵孔凸臺外沿與檢測圓的交點，H、H′、I、I′分別表示過點F、F′、E、E′水平線與y軸交點，幾何關(guān)系圖如圖3所示。

圖3 幾何關(guān)系圖

分析幾何關(guān)系圖，可建立計算式如下：

∠EOH+∠COE=∠COB+∠COE=90°

∠EOH=∠COB

EI=OE×CB/OB

同理：FH=OF×AD/OA

以上式子中存在如下關(guān)系：BO=OA=R，OE=OF=r。

圖3中線段AD長度等于車鉤前端上翹時的高度偏差值；線段CB長度等于車鉤前端下垂時的高度偏差值。根據(jù)上式計算車鉤座傾斜時，凸臺面相對鉛垂面的最大間隙如下：

(1)當(dāng)車鉤呈下垂?fàn)顟B(tài),即車鉤座前傾時：δ=EI+E′I′=2EI。

(2)當(dāng)車鉤呈上翹狀態(tài),即車鉤座后傾時：δ=FH+F′H′=2FH。

式中：δ為車鉤座凸臺面與鉛垂面間隙最大值。

由此將車鉤安裝后前端上翹、下垂?fàn)顟B(tài)，量化為車鉤座凸臺面與鉛垂面的間隙值，便于測量控制。

3 組裝工藝控制

車鉤座在牽引梁組成工序安裝，因此在牽引梁組成時，需要采取措施對車鉤座組裝質(zhì)量進(jìn)行控制，為此制定牽引梁組成生產(chǎn)工藝流程如圖4所示。

圖4 牽引梁組成制造流程圖

3.1 牽引梁組裝

為保證車鉤座安裝后傾斜量符合要求，牽引梁組裝時需要專用工裝，利用反裝工藝進(jìn)行組裝。工裝采用平臺支撐，平臺上設(shè)置車鉤座固定模塊。組裝時先用4個工藝螺栓將車鉤座與工裝上車鉤座定位模塊固定，之后組裝單片牽引梁左(右)。用M22螺栓穿過單片牽引梁、車鉤座上鉚釘孔(每側(cè)4個螺栓，均勻布置)，擰緊螺母將車鉤座與牽引梁相對位置進(jìn)行固定；在工裝上安裝其他各件，對牽引梁等件進(jìn)行頂緊、壓緊，保證牽引梁下面與工裝支撐面密貼、各組裝件之間接觸密貼；最后用MAG焊機(jī)對各組裝件進(jìn)行焊接固定。

3.2 牽引梁焊接

牽引梁組裝后進(jìn)入焊接工序，焊接過程中大量的熱輸入會使?fàn)恳郝N曲變形，導(dǎo)致車鉤座傾斜。為了減少焊接變形，牽引梁焊接時采用工裝壓緊進(jìn)行，焊接完畢待工件冷卻后才允許出胎。

3.3 調(diào)修

牽引梁經(jīng)過焊接工序后發(fā)生了變形，為了控制車鉤座傾斜量，焊接后需要進(jìn)行調(diào)修，將牽引梁變形控制在允許范圍內(nèi)，調(diào)修主要采用工裝頂壓及人工火焰調(diào)修的方法，消除牽引梁的彎曲、扭曲變形。調(diào)修時需要對牽引梁上平面進(jìn)行重點控制，以保證翼邊順直。

3.4 檢測

測量對于保證產(chǎn)品質(zhì)量是一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)[1]，為了避免牽引梁鉚接后發(fā)生車鉤座傾斜超差，造成更改困難，在牽引梁鉚接前、后均須對車鉤座傾斜狀況進(jìn)行檢測(見圖5)。

(1)測量基準(zhǔn)確定。車鉤座傾斜檢查需要基準(zhǔn)面，理想的基準(zhǔn)面是水平面和鉛垂面，但因零件結(jié)構(gòu)、測量手段的限制，不能使用鉛垂面、水平面進(jìn)行測量。考慮到牽引梁上面為平面，并且是組裝基準(zhǔn)面，牽引梁焊接后經(jīng)過調(diào)平控制，故檢測時將此面貼向檢測平臺，以檢測平臺面為基準(zhǔn)進(jìn)行測量。

(2)一次檢測。這是在牽引梁經(jīng)調(diào)修工序后對車鉤座進(jìn)行的檢測，由于車鉤座外形特殊，通用的檢測工具無法滿足檢測要求，需專用的檢測樣板和檢測平臺。檢測時將牽引梁上面貼向檢測平臺，用塞尺測量車鉤座凸臺面與樣板測量面的間隙量，符合要求的進(jìn)入鉚接工序，超差的牽引梁返回調(diào)修工序。

(3)二次檢測。二次檢測是在牽引梁鉚接后進(jìn)行的檢查，主要防止?fàn)恳阂虻踹\(yùn)磕碰或鉚接過程中擴(kuò)孔振動導(dǎo)致車鉤座傾斜。二次檢測的方式與一次檢測相同。

圖5 車鉤座傾斜檢測

(4)檢測標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到后道工序中牽引梁仍需要與其他零部件進(jìn)行焊接連接，引入的焊接變形會影響車鉤座傾斜，故而在牽引梁組成工序?qū)④囥^座安裝精度要求提高一倍，即按照圖3中EI或FH值進(jìn)行控制，以容納后道工序可能引入的誤差。

4 車體組成后檢測

車體組成后，需要再次測量車鉤座傾斜狀況，及時發(fā)現(xiàn)底架組成、車體組成焊接過程中變形帶來的影響，測量方式為鉛垂吊線檢查，測點為上、下螺堵面，防止超差車輛向后道工序流轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

通過分析計算及編制合理的工藝流程，在施工過程中對車鉤座安裝精度進(jìn)行控制，保證半自動車鉤安裝后其前端上翹、下垂?fàn)顩r符合使用要求，解決了車鉤安裝后尺寸超差的技術(shù)問題，為內(nèi)燃動車組車輛生產(chǎn)提供了經(jīng)驗。

[1] 何志剛.互換性與測量技術(shù)[M]. 3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.□

(編輯：林素珍)

2095-5251(2016)06-0016-03

2016-02-25

葉亞寧(1983- )，男，碩士研究生學(xué)歷，工程師，從事軌道客車車體制造工藝技術(shù)工作。

U270.34

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