C86-GIN型礦石敞車車體組裝工藝控制

白代文 劉阿君 王小東 姚艷芳 賈羅云

(中車眉山車輛有限公司 四川 眉山 610020)

1 問題的提出

C86-GIN型礦石敞車(以下簡稱C86)的車體鋼結構為無下側梁的全鋼焊接結構，主要由底架組成、側墻組成、端墻組成等部件構成(見圖1)。其中底架組成中的地板兩側向上折彎，與側墻板搭接裝配并以焊接形式相連接。側墻組成中的側柱分T字型和槽型變截面兩種結構，側柱處的側墻板與底架各橫梁角接相連。

在以往類似車型生產及該車的試制生產過程中，受底架和側墻相關尺寸鏈的影響，在車體鋼結構組裝時，側墻板與各橫梁沿車體縱向的錯位是主要質量問題，錯位嚴重時會出現側墻板與橫梁腹板由角接形式變成搭接、側墻板與橫梁上蓋板無搭接量等情況，不僅造成焊接難度加大，連接后也降低了車體鋼結構的強度，影響整車的性能。因此，該車的主要工藝技術難點是如何控制底架組成中各橫梁的相對尺寸與側墻組成中側柱對應的側墻板相對尺寸的一致性。

圖1 車體主要結構

2 原因分析

針對側墻板與各橫梁沿車體縱向錯位的問題，對該車型的底架組成和側墻組成的結構特性和尺寸鏈進行工藝分析，找出影響車體組裝質量的關鍵因素，以便于后期制定有效的工藝改進措施。

2.1 中梁組對定位方式的影響

中梁組成由2根冷彎槽鋼、隔板組成及整體式上心盤和整體式沖擊座等零部件組焊而成。生產中通常采用反裝的方式組對(即心盤面朝上)，將冷彎槽鋼落入組對胎型靠擋定位后，先根據中梁塞孔組對沖擊座，再以沖擊座從板加工面為基準，使用組對樣桿組裝上心盤。這種組對方式對冷彎槽鋼的長度及其塞孔的尺寸精度要求非常高，冷彎槽鋼長度尺寸的偏差和塞孔的縱向尺寸偏差都會造成每根中梁的心盤距(兩上心盤的孔間距)出現偏差，同時組對樣桿的使用方式和沖擊座的加工尺寸都會使心盤距產生變化。而底架組對時是以中梁一端的上心盤孔定位，各橫梁在底架組對胎上有固定的定位擋，心盤距的偏差將造成每臺車各橫梁的縱向尺寸不穩(wěn)定，出現橫梁間距與側柱間距不匹配的情況，從而導致車體鋼結構組裝時側柱處側墻板與橫梁的縱向錯位。

2.2 底架組焊的影響

C86的車底架組成與常見車型的底架結構有所不同，枕梁組成、橫梁組成等部件的內側與中梁組成連接，而外側無常見車型的下側梁與枕梁、橫梁等的連接，因此該車底架組成的剛性強度較同類車型的剛性強度小很多。生產過程中，在底架各橫梁組對完成后并且鐵地板沒有組對之前，整個底架組成的約束力不強，因此吊運和焊接部分焊縫過程中，極易造成枕梁、橫梁沿車體縱向出現尺寸偏移，而地板組裝及底架各部件焊接連接之后，對各橫梁的縱向尺寸偏差調修不易實現。因此無下側梁的底架結構也是造成車體組裝時側板與橫梁錯位的主要因素之一。

2.3 側墻組對定位方式的影響

側墻組成是由上側梁組成、側板組成、側柱組成1、側柱組成2、枕柱組成等零部件組成，其中側板組成由9張側板拼接組焊而成。生產中，在組對胎型上部設立上側梁組對定位擋，下部設側板定位擋，這樣保證了側墻組成的高度尺寸；在上側梁和側板的一側設立定位擋，另一側劃出工藝尺寸參照線，使側墻組成的總長度尺寸得到保證；使用樣桿組對枕柱、側柱等，使它們之間的縱向間距尺寸符合要求。由于側板組成由9張側板拼接而成，每張側板都會有一定的下料公差，且為了保證側墻組成的總長尺寸，要對單張側板進行調整，這樣的組對方式就會造成側柱組成1、2對應的側板下部有一定偏差，尤其是越靠近側板參照線端的偏差會越大，使得在車體組裝時橫梁與側柱對應側板下部出現錯位。

通過以上分析，現有的中梁組對方式不能保證中梁心盤距尺寸的穩(wěn)定，從而影響底架組對時各橫梁的定位擋精度；無下側梁結構的底架組成剛性強度減弱，在吊運和焊接過程中都會造成橫梁的移位；側板的定位方式不能保證側柱對應側板下部的縱向尺寸。以上都是造成車體鋼結構組裝時側柱處側墻板與橫梁縱向錯位的主要因素。

3 工藝控制措施

3.1 中梁組對工藝優(yōu)化

要確保中梁心盤距的尺寸，提高組對胎各橫梁的定位擋精度，需要優(yōu)化現有中梁的組對方式。通過工藝分析，制定優(yōu)化中梁組對工裝的方案，采用一種新型實用組對工藝，與傳統先合梁，再組對上心盤及沖擊座的工藝不同，采用正裝方式，以整體上心盤作為中梁各件定位基準，在一個組對胎上完成上心盤、隔板組成、沖擊座組成等的組對工作，定位基準一致，從而確保心盤距精度，保證下工序底架各部件的定位裝配基準的定位精度。

3.1.1中梁合梁胎工裝設計制作

(1)以整體心盤與中梁下平面的高度尺寸，及沖擊座工作面距中梁下平面高度尺寸為依據，在胎型上分別立高度定位基準面。(2)利用中梁心盤距尺寸設立心盤定位銷，固定心盤間距。(3)以心盤立面為基準，使用樣桿組對沖擊座，確保中梁總長一致。(4)利用隔板組成之間縱向尺寸，設立隔板縱向定位擋；且在胎型上設立工藝隔板擋位，寬度與隔板組成一致，且其中心與兩心盤定位銷的中心在同一直線。(5)在胎型的隔板組成和心盤組對外側位置布置風缸頂緊裝置，保證中梁的寬度和直線度(見圖2)。

圖2 新制中梁組對胎工裝簡圖

3.1.2中梁組對新的工藝流程

(1)先將一側冷彎槽鋼落入胎型，調整好位置，使槽鋼中心與胎型上中心重合。(2)將兩上心盤吊至組對工裝胎位，心盤孔朝下，使心盤銷插入心盤孔內。(3)將隔板組成放至中梁內部，調整隔板位置靠擋定位。(4)然后將另一側冷彎槽鋼落入胎型，啟動風缸，將槽鋼頂緊，用大錘調整與胎型中心重合。(5)檢查隔板組對尺寸，合適后點固整體式心盤、隔板與中梁的焊縫。(6)最后落入沖擊座，利用樣板組對并與中梁點固(見圖3)。

圖3 中梁組對作業(yè)圖

采用正裝方式組對整體式心盤后，通過統計和分析，心盤距尺寸波動非常小，這就保證了中梁的組對精度，有利于后工序底架以心盤距為裝配基準的各部件相對尺寸得到有效控制。

3.2 底架組對工藝優(yōu)化

根據底架組成無下側梁剛度和強度不大的特點，設計一種工藝側梁機構連接底架各橫梁，以防止底架在焊接和吊運過程中各部件的相關尺寸出現較大偏差。

圖4 工藝側梁機構安裝示意圖

該裝置由工藝梁組成、夾緊裝置和定位擋塊構成(見圖4)。夾緊裝置、定位擋塊均采用焊接方式與工藝梁組成連接成一體式結構，并預留了一定量的撓度與中梁匹配，底架與夾緊機構直接進行連接。在底架組對時，工藝側梁中心與底架組對胎中心重合、對齊，枕梁下蓋板、橫梁下蓋板、小橫梁下蓋板與工藝側梁機構的定位擋塊貼嚴后，將壓頭放在下蓋板上，穿上銷軸，旋轉梯形螺桿使壓頭與下蓋板夾緊。在底架完成地板組對，并進行定位焊接后，拆除工藝側梁機構。

該工藝側梁機構的運用具有以下優(yōu)點：(1)提高了底架的剛度和強度；(2)采用夾緊機構與底架連接，便于裝配和拆卸，提高了工藝側梁的使用周期，降低了制造成本；(3)增加枕梁、橫梁等部件的定位擋，組對尺寸得到有效控制，同時防止在底架運輸和焊接過程中各尺寸發(fā)生變化，保證了底架各部件的裝配精度。

3.3 側墻組對定位方式優(yōu)化

現有側墻組成的定位方式易使側柱對應的側板下部縱向間距尺寸出現偏差，鋼結構組裝時與底架組成各橫梁間距尺寸不一致，出現錯位現象。因此，在側墻組對胎上增加側板下部定位擋2(見圖5)，使與橫梁連接部分的側板縱向間距尺寸得到保證，確保和底架橫梁間距尺寸的一致性。同時上側梁等定位擋和側柱組對樣桿配合使用，有效控制側墻組成的整體尺寸，保證各部件的配裝精度。

圖5 側墻組對定位優(yōu)化

4 工藝優(yōu)化后的效果

在C86-GIN型敞車生產過程中，對影響車體鋼結構組裝時底架各橫梁與側柱對應側板縱向錯位問題的工藝進行分析，找出了問題產生的主要原因，通過改進中梁組對方式、增加底架工藝側梁結構和優(yōu)化側墻定位方式等工藝手段，使該問題得到有效控制。2019年該車型批量生產時，采用文中的工藝控制措施，中梁心盤距尺寸偏差控制在3 mm以內，底架組對時枕梁、大橫梁等部件定位精準，側柱與大橫梁縱向尺寸一致性匹配較好，未出現因鋼結構組裝時側板與橫梁組成錯位嚴重而造成的返修質量問題，保證了該批次車型的整體產品質量?！?/p>