城際動車組鋁合金車體關(guān)鍵尺寸控制工藝分析

李棟梁 周晶輝 劉君

摘要：隨著科技的發(fā)展，社會的進步，為了方便人民的生產(chǎn)和生活，鐵路高速化成為新時代發(fā)展的重要趨勢。城際高鐵車組相比較傳統(tǒng)的普通車輛來說，擁有客運量大及安全舒適等優(yōu)點，適應(yīng)了時代的發(fā)展潮流。本文通過對城際高鐵車組的鋁合金車體尺寸的控制工藝進行分析。分析車體關(guān)鍵尺寸的工業(yè)構(gòu)造，以此來保障城際動車高鐵組的安全問題，從而能夠使城際動車組鋁合金車體的生產(chǎn)有序進行。

關(guān)鍵詞：城際動車組；鋁合金車體；關(guān)鍵尺寸；工藝分析

引言

城際動車組擁有著高效快捷、安全舒適等優(yōu)點。其加快了城市群之間的同城化的進程，縮短了城市之間的距離，同時也緩解了其它鐵路運輸壓力，提升了整條鐵路的綜合運輸能力和總體的效率。作為交通運輸工具，在維持高速運行的情況下，其安全性應(yīng)給予保障。

一、城際動車車體鋁合金的基本構(gòu)造

常見的城際動車組時速為120-160km/h，以下均是參照時速為140km/h的城際動車組的車體的制備工藝進行分析。

1.車體結(jié)構(gòu)

新型的城際動車組主要是由兩輛司機車頭加一輛中間車組成一個編組。常見的城際動車組主要是由鋁合金車體制備，鋁合金相比較其他金屬來說具有硬度大、質(zhì)量低、密度小及耐腐蝕性較好等特點。符合城際動車組的高速度、高安全性的要求。動車組的核心部分是車體結(jié)構(gòu)，主要是將鋁合金材料焊接成一種封閉結(jié)構(gòu)，車體實際運行中受到巨大風(fēng)力作用。封閉的車體結(jié)構(gòu)增加了旅客的安全和旅行體驗。鋁合金材質(zhì)的底架、側(cè)墻、車頂和端墻部分構(gòu)成了整個車體。

2.車體組成的關(guān)鍵尺寸

車體的關(guān)鍵尺寸主要使指箱體斷面的尺寸、車體長度的尺寸以及撓度值。箱體的斷面尺寸又包括高度、寬度以及對角線的長度值。這些尺寸與車廂的安全性、車廂的內(nèi)部空間的大小以及車廂的舒適度息息相關(guān)。根據(jù)資料的研究調(diào)查，兩個車頭的關(guān)鍵尺寸為23.58米、車體的關(guān)鍵尺寸為21.88米，車體車體車廂的寬度和高度的關(guān)鍵尺寸分別為2.972米和2.64米。車體的撓度的關(guān)鍵尺寸在7-13毫米。針對上述的車體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸，決定了結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝的尺寸。

二、控制關(guān)鍵尺寸的工藝研究

1.車箱及斷面的尺寸的控制工藝

車體制造過程中主要的困難是車廂和斷面的尺寸的控制。因為它累積了多個部件的公差，在制造的過程中與其他部件的契合度和關(guān)聯(lián)度較大。因此其需要極其精密的結(jié)合，尺寸需要高度的精準(zhǔn)。以保證好車體焊接過程順利進行。底架、側(cè)墻和車頂三部分的拼接組裝影響著箱體的所有斷面，車體的焊接總共需要八次焊接。在設(shè)計階段、焊接階段和組裝階段都需要經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、精密的參?shù)控制和設(shè)定，才能使車長、寬度、高度和對角線都能夠符合關(guān)鍵尺寸的要求。

側(cè)墻高度控制著車身的高度，車體的撓度和側(cè)墻的撓度也與車身的高度息息相關(guān)。側(cè)墻的撓度過低，就會影響車體在組裝時的質(zhì)量以及車廂行駛過程中的安全。所以，要人為的增加側(cè)墻的撓度值，但是這樣又降低了車身的整體高度，因此側(cè)墻的高度尺寸應(yīng)該準(zhǔn)確的控制在合理的范圍（+3毫米-+6毫米）來滿足修磨撓度的參數(shù)。車體的寬度關(guān)鍵尺寸經(jīng)過焊接前期的過程預(yù)制反變形來控制，城際動車組的車體按照先下后上、先外后里的順序進行焊接，往往車體焊接時外側(cè)的焊接會導(dǎo)致車體的寬度尺寸變大，焊接過程中利用內(nèi)高支撐保證車體寬度的關(guān)鍵尺寸。當(dāng)焊接車體外側(cè)的工作結(jié)束后，將內(nèi)部支撐物體全部撤走，將箱體的斷面的尺寸進行全方面的整理。根據(jù)我們得到的數(shù)據(jù)反饋調(diào)整好箱體的寬度的預(yù)制反變形參數(shù)。反變形量越小對應(yīng)的寬度值越大。在焊接內(nèi)側(cè)車體時，會影響車體的寬度，將寬度的支撐調(diào)整寬度的反變形量的理論參考值，調(diào)整好傾斜支撐點以及支撐的角度，來滿足對角線關(guān)鍵尺寸的要求。焊接蓋面部分對于整體的參數(shù)影響不大，在內(nèi)側(cè)的焊接工作結(jié)束后，將所有的內(nèi)部支撐部分全部撤掉，以防止影響蓋面焊接的操作。最后，利用焊接與機械工具進行局部的調(diào)整來滿足寬度與高度的最優(yōu)化比值。

2.車身的長度尺寸的控制工藝

車體主要包括底架、車頂、端墻和側(cè)墻經(jīng)過組裝后焊接而成，車體的長度受底架、側(cè)墻與車頂上的長度所決定。通過控制對于大部件合成工藝過程中，加大工藝量來調(diào)整車身長度尺寸，整理和分析總結(jié)長度的公差，并且估算出焊接導(dǎo)致的局部向上的收縮。側(cè)墻主要是分塊側(cè)墻，單側(cè)要保證開三個出入口，依照經(jīng)驗，側(cè)門的尺寸總為正誤差，因此，將側(cè)墻的將前兩個出口的側(cè)墻加長2mm，對于其他的分塊側(cè)墻不額外加工藝量。這樣能夠保證好三個部件結(jié)構(gòu)能夠很好地結(jié)合，從而保證車體焊接成型后的尺寸能夠滿足設(shè)定公差的需求。根據(jù)鋁合金材料焊接的規(guī)律，當(dāng)車體長度的公差值與工藝量放料相等時，組裝后的車身的尺寸就滿足我們設(shè)定的關(guān)鍵尺寸。

3.車體煅燒鑄型控制工藝

對于車體的撓度要求在7-13mm之間，主要是通過焊接底架前預(yù)制的反應(yīng)形變來調(diào)整的。根據(jù)鋁合金材質(zhì)焊接車體的經(jīng)驗，使用水平儀來確保精準(zhǔn)的確定支撐面的高度值，在底架邊梁上加支撐柱，保證好車體的撓度維持在中差左右，否則會影響車體的高度以及影響車體的壽命。此外，控制好側(cè)墻的撓度值，將底架調(diào)整至下墜狀態(tài)，使側(cè)墻與底架的焊縫維持均勻狀態(tài)。最后，車體組裝過程中，添加側(cè)墻的裝置，以此滿足車體組裝焊接完成后車體的撓度值。

結(jié)語

結(jié)合對鋁合金車體的構(gòu)造和關(guān)鍵尺寸的研究，以及對鋁合金車體的制造的工藝的重點和難點進行分析，并制定相應(yīng)的解決策略。這樣能夠全方面解決了車體制備過程的質(zhì)量問題，保障了旅客的安全和舒適度。

參考文獻

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（作者單位：中車長春軌道客車股份有限公司）