CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車車架制造工藝分析

顧皓　程超　周華

【摘 要】根據(jù)CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車車架的組焊質(zhì)量要求和車架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析車架制作過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)調(diào)整和改進(jìn)工序、工藝等方法，保證車架組焊后的各項(xiàng)指標(biāo)能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車；車架；工藝分析

0 前言

CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車是由中車戚墅堰機(jī)車有限公司推出適用于阿根廷貝爾格拉諾貨運(yùn)鐵路項(xiàng)目的產(chǎn)品。阿根廷機(jī)車車體為單司機(jī)室外走廊罩式車體，車體的疲勞壽命至少為30年。機(jī)車為非整體承載式，采用箱型梁承載式車架[1]。

車架作為車體最主要的安全件之一，不僅作為機(jī)車各室體、機(jī)車動(dòng)力部件的一個(gè)承載基礎(chǔ)，還同時(shí)與機(jī)車轉(zhuǎn)向架相連。車架承受荷載最大，并傳遞牽引力使列車運(yùn)行，因此，車架必須有足夠的強(qiáng)度和剛度以及過(guò)硬的組焊質(zhì)量才能保證機(jī)車安全、快速的運(yùn)行[2]。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車車架采用箱型梁承載式結(jié)構(gòu)，如圖1所示。車架前后側(cè)分別為2個(gè)車架端部，車架兩側(cè)為走廊，車架兩側(cè)向中部依次為2個(gè)牽引銷梁、6個(gè)橫梁、6個(gè)風(fēng)道以及若干支撐梁，它們通過(guò)車架兩側(cè)的箱型梁共同連接而成一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車的車載和牽引力的傳遞。

圖1 車架結(jié)構(gòu)示意圖

2 制造難點(diǎn)及解決措施

2.1 端部制造工藝難點(diǎn)分析

CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車端部主要由牽引梁、端板、防爬器、車鉤吊桿座等附件組成。由于車鉤吊桿座裝配板厚大，焊接熱輸入大，同時(shí)較多端部附件也集中在該處附近的焊接區(qū)域，導(dǎo)致端板焊接變形大，直接制約著組焊后的端板整體平面度要求。

此外，由于單個(gè)牽引梁零部件在組裝焊接過(guò)程中，受裝配尺寸的偏差以及焊接變形的控制的影響，導(dǎo)致?tīng)恳簜?cè)立板整體傾斜，在牽引梁與端板的裝配過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)牽引梁縱向中心與端板縱向中心偏差不超過(guò)2mm的質(zhì)量要求，進(jìn)而影響端部與車架主梁連接的準(zhǔn)確性，最終使車鉤牽引緩沖裝置與車架縱向中心產(chǎn)生一定的傾角，影響機(jī)車的牽引效率以及機(jī)車的安全性。

針對(duì)端板的焊接變形集中、平面度控制困難的問(wèn)題，主要從端部組焊過(guò)程的變形控制以及焊接完成后的端部調(diào)修等方面進(jìn)行控制。首先，在端板外側(cè)的車鉤吊桿座及端部附件焊接前，提前在端板內(nèi)側(cè)的焊縫集中區(qū)域與組裝平臺(tái)之間墊一塊厚度為2至3mm的通長(zhǎng)扁鐵，對(duì)端板提前進(jìn)行焊接反變形；其次，控制每道牽引梁與端板的連接角焊縫的焊接熱輸入，采用小電流、小電壓的焊接規(guī)范，控制多層多道焊的層間溫度，采用兩人對(duì)稱焊接等方式控制焊接過(guò)程中的變形[3]；最后采用兩次調(diào)修的方式對(duì)端板的平面度進(jìn)行控制。即在車鉤吊桿座、防爬器焊接完成后，牽引梁焊接前對(duì)端板進(jìn)行第一次調(diào)修，在牽引梁與端板焊接完成后進(jìn)行第二次調(diào)修。調(diào)修采用火焰加熱，空氣冷卻的方式進(jìn)行。調(diào)修前對(duì)端板平面度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)凸起和凹陷處進(jìn)行標(biāo)記；通過(guò)機(jī)械壓緊手段將凸起部位壓平后，將火焰溫度控制在550℃至600℃對(duì)周邊進(jìn)行短距離線狀加熱，端板烤至紅褐色，待端板冷卻至室溫后松開機(jī)械壓緊裝置；在下凹位置的反面采用同樣的調(diào)修方法進(jìn)行調(diào)修，直至復(fù)測(cè)合格為止。

針對(duì)牽引梁傾斜問(wèn)題，除了需要在端部組裝前改進(jìn)牽引梁零件的組裝工藝外，還需在端板組裝時(shí)嚴(yán)格控制牽引梁的裝配尺寸。在組裝時(shí)，檢查牽引梁的垂直度，根據(jù)端板車鉤孔的位置，在公差允許的范圍內(nèi)，通過(guò)在牽引梁底部較低一側(cè)與組裝臺(tái)位之間增加1mm的墊片，同時(shí)調(diào)整定位尺寸，使縱向中心的偏差控制在2mm的極限范圍內(nèi)。

2.2 車架制造工藝難點(diǎn)分析

機(jī)車底架采用反裝的方式進(jìn)行，在車架主梁定位時(shí)，需要在控制好前后牽引梁開檔與對(duì)角線的前提下，對(duì)車架兩側(cè)箱型梁按橫向中心進(jìn)行定位，這往往導(dǎo)致?tīng)恳N與箱型梁上的旁承座安裝孔前后位移大，并呈平行四邊形狀，無(wú)法保證旁承板定位工裝的定位銷與牽引銷梁橫向、縱向的中心重合，進(jìn)而影響整體旁承定位的平面度。為解決該問(wèn)題，需在主梁定位時(shí)適當(dāng)調(diào)整牽引梁對(duì)角線，同時(shí)在保證箱型梁橫向中心定位偏差在2mm公差范圍內(nèi)的情況下盡可能縮小左右旁承座安裝孔中心的對(duì)角線尺寸。此外，為保證旁承座板具有較好的整體平面度，需對(duì)左右兩側(cè)的旁承座板共同進(jìn)行調(diào)整，保證內(nèi)側(cè)旁承座板的高度整體一致，且高于外旁承座板的高度，為后續(xù)機(jī)車車架撓度調(diào)修后旁承座板的平面度及內(nèi)外旁承的高低差仍能達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)打好基礎(chǔ)。

2.3 司機(jī)室底框制造工藝難點(diǎn)分析

司機(jī)室底框位于車架上部蓋板與司機(jī)室地板梁之間，與車架上蓋板焊接固定，與司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)通過(guò)螺栓連接固定，具有一定的承上啟下作用。但由于車架上部蓋板組焊后的平面度較差，司機(jī)室底框在蓋板上進(jìn)行拼接，不僅影響底框上平面的平面度，使底框與司機(jī)室地板梁之間產(chǎn)生5-8mm的組裝間隙，降低司機(jī)室與車架連接的可靠性與安全性。此外依靠人工放樣組焊的司機(jī)室底框尺寸誤差較大，影響底框與司機(jī)室的匹配度。

針對(duì)上述問(wèn)題，考慮改變司機(jī)室底框的組裝順序。為保證在司機(jī)室底框拼接、組焊后上平面的平面度，考慮將司機(jī)室底框各梁的拼接工作放在柔性平臺(tái)進(jìn)行組裝作業(yè)，且采用反裝的方式進(jìn)行。在柔性組裝平臺(tái)上放樣拼接后，采用機(jī)械頂緊裝置將底框各梁的組裝平面控制在1mm范圍內(nèi)。待底框拼接焊縫冷卻后，松開機(jī)械頂緊裝置，對(duì)底框平面度進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)不合格處采用火焰加熱加噴水冷卻的方式進(jìn)行局部調(diào)修。待底框調(diào)修合格后翻至正面朝上，使用激光切割樣板對(duì)司機(jī)室螺栓連接安裝座進(jìn)行定位和檢查。這樣既保證了司機(jī)室底框上平面的平面度，同時(shí)提高了司機(jī)室螺栓連接安裝座的定位精度。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用以上工藝生產(chǎn)的CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車車架，其主要控制尺寸和性能均能滿足設(shè)計(jì)圖紙要求，質(zhì)量穩(wěn)定，并且在試制過(guò)程中，通過(guò)不斷發(fā)現(xiàn)、總結(jié)出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有的組裝能力和經(jīng)驗(yàn)對(duì)已有的工藝流程和方法進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步提升公司CDD5A1型內(nèi)燃機(jī)車車架的制造水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李月娟.大功率交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車車體設(shè)計(jì)及分析[D]. 西南交通大學(xué)，2013.

[2]管同榮.東風(fēng)與東風(fēng)_3型內(nèi)燃機(jī)車車架的變形及分析[J].內(nèi)燃機(jī)車，1982（1）：36-38.

[3]梁秋敏.高強(qiáng)特厚板焊接施工工藝監(jiān)造[J].嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（8）：55-58.endprint