中國標(biāo)準(zhǔn)動車組部件及車體合成組裝技術(shù)

董 明 周晶輝 李棟梁 劉 君

(中車長春軌道客車股份有限公司高速動車組制造中心，130062，長春//第一作者，工程師)

中國標(biāo)準(zhǔn)動車組的車體采用鋁合金型材制造。中車長春軌道客車股份有限公司(以下簡稱“長客公司”)于1989年從日本引進(jìn)技術(shù)，開發(fā)了國內(nèi)首輛鋁合金板梁結(jié)構(gòu)地鐵車體DK19，又于1996年采用德國進(jìn)口鋁合金型材設(shè)計制造出了中國首臺鋁合金車體。2001年，長客公司建成了國內(nèi)第一條鋁合金自動化焊接生產(chǎn)線，并利用國產(chǎn)鋁合金型材開發(fā)出時速達(dá)200 km和270 km的鋁合金車體高速列車。之后，長客公司又開發(fā)出國產(chǎn)鋁合金地鐵車輛，并已成功用于武漢地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵、上海地鐵及重慶單軌交通。

經(jīng)過8年的不斷努力，長客公司已全部掌握了鋁合金車體的制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝流程。與此同時，我國鋁合金型材的研發(fā)和生產(chǎn)也逐步實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和國產(chǎn)化，這為長客公司研發(fā)和生產(chǎn)更高檔次的中國標(biāo)準(zhǔn)動車組鋁合金車體奠定了堅實的基礎(chǔ)[1]。

2004年，長客公司又從阿爾斯通公司引進(jìn)時速為200 km的CRH5型動車組，從西門子公司引進(jìn)時速為300 km的CRH3型動車組。長客公司對引進(jìn)的產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展。目前，長客公司已自主創(chuàng)新研發(fā)出380 km/h中國標(biāo)準(zhǔn)動車組及和諧號、復(fù)興號等系列動車組。這些產(chǎn)品是目前世界上運行速度最快、設(shè)計結(jié)構(gòu)最合理、穩(wěn)定性最強(qiáng)的動車組。

中國標(biāo)準(zhǔn)動車組的生產(chǎn)制造不僅需要具備生產(chǎn)資質(zhì)，還需要掌握多方面的生產(chǎn)技術(shù)，包括下料技術(shù)、研配技術(shù)、組裝技術(shù)、焊接技術(shù)、焊接變形控制技術(shù)、調(diào)修技術(shù)、合成公差尺寸調(diào)整技術(shù)等，同時，還需要設(shè)計部門嚴(yán)格控制車體大部件的公差尺寸，使組裝合成后的車體各部件尺寸達(dá)到設(shè)計和工藝要求。

本文結(jié)合實際生產(chǎn)工作情況，論述中國標(biāo)準(zhǔn)動車組車體部件組裝及總裝合成的技術(shù)架構(gòu)。

1 動車組車體結(jié)構(gòu)

中國標(biāo)準(zhǔn)動車組的車體結(jié)構(gòu)是由鋁合金型材構(gòu)造的。車體結(jié)構(gòu)主要由6大部件組裝而成，分別為：底架合成、一位側(cè)墻合成、二位側(cè)墻合成、車頂合成、司機(jī)室合成、端墻合成，如圖1所示。

2 部件制造要求及組裝技術(shù)

以下對車體各大部件在組對合成時需要掌握的技術(shù)要領(lǐng)和控制問題進(jìn)行簡單論述。車體制造過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行給出的技術(shù)要點，以保證車體外形尺寸符合技術(shù)要求。

2.1 底架

底架制造包括底架合成和底架小件工序組裝合成。底架是由左右邊梁、地板一位FE端和二位KK端裙板隔墻風(fēng)道等小件組焊而成。合成時，各部位的尺寸主要是由工裝和工件的基準(zhǔn)進(jìn)行控制，所以要求工裝的基準(zhǔn)定位必須準(zhǔn)確，工裝的平度、長度、寬度等尺寸要控制好。在合成時，需要控制以下4個方面：

(1)兩側(cè)邊梁固定后，測量好寬度，防止兩側(cè)邊梁出現(xiàn)不對稱，可用測量對角線的方法進(jìn)行檢測，用中心線調(diào)整邊梁寬度。

(2)邊梁與地板的組焊要控制好邊梁的上寬和下寬，用中心線調(diào)整檢測底架半寬尺寸，確保邊梁底面水平，防止底架組焊后出現(xiàn)豆角彎。

(3)組對一位FE端和二位KK端時，要保證底架的整體長度和直線度，控制好上下寬度，保證邊梁底面的平度，如圖2和圖3所示。

(4)組對各種小件時，基準(zhǔn)確定需要準(zhǔn)確，要用中心線和半寬尺寸控制小件組焊的整體尺寸，安裝絲套時要確保絲套垂直，禁止用絲錐過孔。

2.2 側(cè)墻

側(cè)墻組焊成形，主要采用側(cè)墻合成工裝控制來保證側(cè)墻外形尺寸。因此,必須保證合成工裝外形整體尺寸的準(zhǔn)確性。側(cè)墻制造過程中應(yīng)當(dāng)注意以下技術(shù)要點：

(1)側(cè)墻合成后要檢測側(cè)墻的撓度。由于側(cè)墻撓度的大小直接影響車體撓度，因此，必須保證合成工裝撓度的尺寸和設(shè)計要求。

(2)側(cè)墻段焊時要防止錯口，控制好段焊長度間距，如段焊間距過大，會產(chǎn)生焊接收縮錯口。

(3)側(cè)墻正裝焊接和反裝焊接時要注意控制側(cè)墻的外形，如果組焊后的外形尺寸超差過大，會影響側(cè)墻整體平度，同時也會增加調(diào)修量。

(4)側(cè)墻外修調(diào)修時，應(yīng)走負(fù)公差，以便能有效控制組裝焊后的車體外形尺寸，減少調(diào)修量。組焊側(cè)墻小件時要注意焊接順序,控制焊接變形，防止應(yīng)接梁錯口。

2.3 車頂

車頂是由左右邊梁、圓頂板、平頂板、空調(diào)框、應(yīng)接梁等工件組成(頭車沒有平頂板)。車頂合成各部尺寸由合成工裝來保證和控制。因此,要保證車頂合成工裝的準(zhǔn)確性。對于車頂外形、車頂高度、車頂寬度的控制，組對時應(yīng)按正公差尺寸組對，以保證焊后可達(dá)到理想公差狀態(tài)。車頂制造過程中應(yīng)保證以下要求：

(1)車頂組焊前要檢測車頂?shù)膶挾群透叨瘸叽?使之保持在規(guī)定的公差之內(nèi)，如圖4所示。

圖4 車頂中頂板與邊梁組對

(2)車頂高度和寬度調(diào)修時要對稱加熱,防止單邊加熱調(diào)修造成車頂外形不對稱，影響裝配。

(3)組對小件、應(yīng)接梁和空調(diào)框應(yīng)采用車頂中心來控制整體尺寸,以確保組焊后小件對應(yīng)相等，如圖5所示。

2.4 司機(jī)室

司機(jī)室由環(huán)形框、左右側(cè)墻骨架、環(huán)形前窗框、車頂骨架蒙皮、前墻等多種工件組焊合成。由于司機(jī)室組對合成工藝復(fù)雜，所以要在組對合成時控制好各部件尺寸。司機(jī)室制造過程應(yīng)保證以下要求：

圖5 空調(diào)機(jī)組框組對

(1)單件在組焊過程中必須保證各部尺寸不超差，控制在理想的尺寸公差之內(nèi)。

(2)合成前必須用檢測樣板對各大部件形狀進(jìn)行檢查和測量，對不符合標(biāo)準(zhǔn)的超差部件進(jìn)行調(diào)修達(dá)標(biāo)。

(3)各部件組對合成時必須按工裝的形狀組對,卡緊后焊接,冷卻后拆卸夾具,防止自由收縮變形。

(4)合成后要檢查各部件尺寸，寬度和高度尺寸應(yīng)達(dá)到正公差，以保證焊后達(dá)到理想的公差尺寸。

2.5 端墻

端墻合成由左右端墻板、門口上板、左右外部彎梁和頂部彎梁等工件組對合成，合成時應(yīng)保證以下要求：

(1)組焊后端墻門口尺寸和高度尺寸應(yīng)保證達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)端墻外形尺寸必須保證,如外形尺寸有偏差,會影響與車體的連接,產(chǎn)生外形錯口，所以在組對焊接過程中(如圖6和圖7所示)，要嚴(yán)格控制外形尺寸。

圖6 端墻中部彎梁組焊

圖7 端墻外部端梁組焊

3 車體合成組裝技術(shù)

工裝定位是車體合成的定位基準(zhǔn)，因此，對總組合成工裝基準(zhǔn)的要求非常嚴(yán)格。工裝定位的間距、長度、寬度，特別是工裝撓度，均不得超出設(shè)定的公差要求。各種下拉裝置需對應(yīng)拉緊，防止松動，下拉裝置采用手工剛性固定的拉子為好。圖8為車體底架落入工裝，圖9為車體下拉裝置。

圖8 車體底架落入工裝

圖9 車體下拉裝置

車體組裝的第一步是按要求確定落入底架的朝向。底架以工裝定位銷和邊梁定位孔為基準(zhǔn)落入胎位,安裝下拉裝置并固定底架。底架固定后用水準(zhǔn)儀測量兩端部平度，對出現(xiàn)的誤差進(jìn)行調(diào)平，防止底架兩端左右平度超差，以免造成端墻組裝傾斜超差。

組裝側(cè)墻需要保證側(cè)墻與底架插接口外部不錯口、無間隙，側(cè)墻中心與底架中心對齊，一位側(cè)墻和二位側(cè)墻兩側(cè)平行，調(diào)整車內(nèi)對角線和兩側(cè)墻內(nèi)部上寬，達(dá)到扣車頂所需要的尺寸。側(cè)墻落下底架、側(cè)墻與底架拉緊分別如圖10和圖11所示。

圖10 側(cè)墻落入底架圖11 側(cè)墻與底架拉緊

扣車頂時應(yīng)保證以下要求：

(1)根據(jù)車頂結(jié)構(gòu)確定扣車頂時先落一位端還是二位端，防止因工序錯誤造成車頂損壞。

(2)扣車頂時，要保證車頂和側(cè)墻左右平行，與側(cè)墻邊梁形成一條直線，防止兩側(cè)出現(xiàn)誤差，如圖12所示。

(3)扣車頂后，車內(nèi)對角線會發(fā)生變化，所以需要調(diào)整對角線后再進(jìn)行段焊，防止扣車頂后先段焊后調(diào)整對角線，以免造成車體焊后扭曲。車頂落入如圖13所示。

(4)調(diào)整車內(nèi)各部位尺寸，主要是車內(nèi)的高度和寬度尺寸，防止各部位尺寸超差。

端墻的組裝應(yīng)注意組裝和研配方面的問題，因為端墻的寬度是定型的，而高度是可以調(diào)整的，所以要在研配端墻時控制好高度尺寸。研配前要試吊端墻一次，觀察端墻外形是否與車體外形相符，可根據(jù)實際情況研配，走正負(fù)公差。端墻組裝時要控制好端墻門口寬度、高度和前后傾斜度。組對連接條時要調(diào)整并保持車體外形與端墻外形一致，確保連接條組焊不錯口和端墻前后的垂直度。

圖12 調(diào)整側(cè)墻對角線圖13 車頂落入

司機(jī)室組裝中有許多關(guān)鍵尺寸需要得到保證和控制，如整車的撓度、司機(jī)室研配等。組裝時需要保證車鉤面板上撓下垂、司機(jī)室內(nèi)高、司機(jī)室與車體連接外形平整度、司機(jī)室蒙皮與底架連接平整度等方面的控制。因此，需要在組裝時控制好以下關(guān)鍵尺寸：

(1)組裝司機(jī)室前，要對底架一位端FE施加下拉反變形，以防止組焊后上翹。

(2)研配司機(jī)室槽型柱時要確保柱子的高度尺寸和坡口角度。

(3)組裝時要控制好邊梁上平面到窗口橫梁上平面的尺寸高度。

(4)要控制好司機(jī)室內(nèi)部高度尺寸，同時要保證下部蒙皮對接不產(chǎn)生錯口。

4 結(jié)語

本文對中國標(biāo)準(zhǔn)動車組從部件組對到總合成的組裝過程及需要掌握的技術(shù)要領(lǐng)和組裝技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)論述。實踐證明，只有了解客觀規(guī)律，掌握客觀規(guī)律，應(yīng)用客觀規(guī)律，按客觀規(guī)律做事，才能提高企業(yè)員工的作業(yè)操作技能水平，提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，樹立企業(yè)質(zhì)量名片。