淺析解決HXD1C六軸電力機(jī)車底架端部平面度超差的方法

譚偉 李彬 何春虎

（中車資陽(yáng)機(jī)車有限公司鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)部，四川 資陽(yáng) 641301）

一、前言

HXD1C電力機(jī)車具有功率大、速度快、運(yùn)載力強(qiáng)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。在車體紅皮生產(chǎn)過(guò)程中,車體一次吊裝時(shí)出現(xiàn)多臺(tái)，司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)吊裝后底部與底架端部上平面縫隙大,達(dá)到7mm左右，大大超出工藝3mm的要求。嚴(yán)重影響組裝質(zhì)量。由于間隙大,焊接質(zhì)量難度大,對(duì)焊工技能要求高,焊接質(zhì)量難以保證,很大程度上制約著HXD1C機(jī)車車體組焊質(zhì)量的提升,解決底架端部上平面與司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)下平面組裝縫隙大的質(zhì)量問(wèn)題,從而提升機(jī)車車體制造工藝水平，是我們亟需解決的問(wèn)題。

二、問(wèn)題分析

HXD1C機(jī)車車體底架端部上平面與司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)下平面組裝縫隙大,達(dá)到了7mm左右,從司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)組焊質(zhì)量和底架端部組焊質(zhì)量進(jìn)行跟蹤和工藝分析。

（一）司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)組焊后,其下平面工平面度工藝要求為≤3mm

為便于檢測(cè)該平面度，將平臺(tái)表面進(jìn)行整體加工，其整體平面度小于0.5mm，將組焊后的司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)放到平臺(tái)上,檢測(cè)其下平面與平臺(tái)的縫隙,通過(guò)連續(xù)跟蹤10余臺(tái)車,縫隙均在1-2mm左右,滿足工藝要求。

（二）車體底架組焊后,端部平面度工藝要求為≤2mm/m2和下垂2mm

通過(guò)連續(xù)跟蹤10余臺(tái)車,多臺(tái)端部平面度為5-6mm,下垂4-5mm,不能滿足工藝要求。因此，底架端部平面度和下垂超差是造成后序車體吊裝時(shí),底架端部上平面與司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)下平面組裝縫隙大的主要原因。

三、組焊工藝分析

車體底架組裝是用專用工裝定位組裝,組裝時(shí),底架反置,工裝各墊塊支撐底架下面,各墊塊水平高差≤2mm（如圖1所示）,組裝定位焊后,吊入翻轉(zhuǎn)胎上焊接,翻轉(zhuǎn)胎支撐式（如圖2所示）。

車體底架在翻轉(zhuǎn)胎上焊接時(shí)，底架端部處于懸空狀態(tài)，焊接過(guò)程中，底架受熱隨端部自重下垂，會(huì)導(dǎo)致端部平面度和下垂量無(wú)法控制。

為控制端部平面度和下垂量，從以下三方面進(jìn)行優(yōu)化：

（一）組裝工裝優(yōu)化

底架組裝時(shí),通過(guò)工裝改進(jìn),增加端部反變形量約5mm。

（二）焊接翻轉(zhuǎn)胎支撐優(yōu)化

底架翻轉(zhuǎn)焊接時(shí),對(duì)端部進(jìn)行加強(qiáng)支撐。

（三）優(yōu)化焊接參數(shù)和焊接順序,減少焊接變形量。

四、工裝優(yōu)化及焊接參數(shù)和焊接順序確定

（一）組裝工裝優(yōu)化

1.組裝工裝改進(jìn)

改進(jìn)前的工裝：支撐塊1-17，同處在一水平面上。如圖1所示

改進(jìn)后的工裝：支撐塊1-17中，4-14處于同一水平面，支撐塊1和17比以前的基準(zhǔn)面低了5mm,支撐塊2和16比以前的基準(zhǔn)面低了3mm，支撐塊3和15比以前的基準(zhǔn)面低了1mm，從而對(duì)組裝底架端部時(shí)起到反變形的作用（如圖 3 所示）。

2.組裝工裝改進(jìn)后工藝對(duì)比

改進(jìn)前：底架一次組裝通常在專用工裝上進(jìn)行反裝，由于結(jié)構(gòu)的原因，端部與邊梁相連處焊縫較多，而且焊接坡口較大，從而使端部與邊梁處在焊接后形成較大的焊接變形。以前傳統(tǒng)的底架一次組裝工裝的支撐塊在同一水平面上，這樣很難控制底架端部與邊梁處的變形，使得底架的上平面度和端部的下垂達(dá)不到工藝要求（如圖4所示）。

改進(jìn)后：由于底架一次組裝是采用反裝，我們把底架邊梁放在工裝支撐塊的4-14上，使之處于同一水平面，而底架端部分別放在支撐塊1-3和15-17上面。支撐塊3和15比邊梁低1mm，支撐塊2和16比邊梁低3mm，支撐塊1和17比邊梁低5mm。底架邊梁與端部組裝時(shí)，按1mm，3mm，5mm依次對(duì)端部增加反變形，使底架端部焊接冷卻變形與之抵消，以消除由于焊接后冷卻變形對(duì)底架端部上平面度和下垂的影響（如圖5所示）。

（二）焊接翻轉(zhuǎn)胎支撐優(yōu)化

對(duì)底架二次主焊工裝的改進(jìn)：因?yàn)殡娏C(jī)車HXD1C的底架總長(zhǎng)達(dá)到了21916mm，所以在二次組焊工裝上底架兩端的端部完全是懸空的，由于端部自重的原因，自由狀態(tài)下焊接變形也是很大。在焊接底架正面和立面對(duì)兩端的端部采取支撐的方法，保證了底架端部上平面度和下垂的尺寸（如圖6所示）。

（三）采用合理的焊接參數(shù)和焊接順序

合理的焊接參數(shù)和合理的焊接順序是減小焊接變形的有效措施。

1.在對(duì)底架一次焊縫進(jìn)行焊接時(shí)，先用工裝上的油缸對(duì)底架進(jìn)行剛性固定，然后對(duì)焊縫采用交叉焊接，避免焊縫得到不均勻的加熱和冷卻。待全部焊縫冷卻后松開(kāi)油缸，再對(duì)焊縫進(jìn)行打磨和精整，最后從底架一次工裝轉(zhuǎn)入底架二次組焊工裝。

2.底架進(jìn)入二次組焊工裝后，用先支撐對(duì)兩端的端部進(jìn)行支撐，然后再對(duì)底架所有的正面焊縫進(jìn)行焊接。

3.在對(duì)底架立面的焊縫進(jìn)行焊接時(shí)，先對(duì)第一個(gè)立面做打底焊，再對(duì)第二個(gè)立面的焊縫進(jìn)行焊接，最后焊接第一個(gè)立面填充層和蓋面層。

4.合理的焊接參數(shù)是減小焊接變形的必要條件之一。如表所示焊接工藝參數(shù)

熱輸入（KJ/mm）1 135 1.2 260~290 29~31 130~160 5~7 0.81~1.35 2 135 1.2 260~290 29~31 130~160 5~7 0.81~1.35 3 135 1.2 260~290 29~31 130~160 4~6 0.94~1.68焊接層數(shù)焊接方法焊材規(guī)格mm電流強(qiáng)度A電弧電壓 V送絲速度mm/s焊接速度mm/s

五、效果

（一）由于在底架一次組裝時(shí)采用了反變形工裝，底架二次組焊時(shí)使用了支撐，加上采用了合理的焊接參數(shù)和焊接順序。使后面生產(chǎn)的HXD1C電力機(jī)車底架端部的平面度和下垂得到了有效的控制，達(dá)到平面度2mm/m2和下垂0~3的工藝要求。

（二）減少了后工序的烤火時(shí)間，保證了在車體一次吊裝時(shí)司機(jī)室和底架端部閃縫1~3得要求，大大的提高了生產(chǎn)效率，保證了焊接質(zhì)量。

（三）減少了返工率，節(jié)約了人工成本。