城軌鋁合金車體制造工藝放量分析

李莎 龍維峰

摘 要：門寬尺寸是城軌鋁合金車體關(guān)鍵尺寸之一，本文圍繞鋁合金車體的制造過程，通過對鋁合金車體不同位置的側(cè)墻寬度尺寸的進(jìn)行區(qū)別工藝放量，對車體的門寬尺寸加以控制，解決了車體門寬尺寸控制問題，保證了車體尺寸精度，為后續(xù)批量產(chǎn)品的生產(chǎn)奠定工藝技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：鋁合金車體;側(cè)墻寬度;工藝放量;尺寸控制

0 引言

城軌車輛是我們公司重要的產(chǎn)品之一，隨著其年產(chǎn)量的不斷增加，如何控制車體尺寸精度，避免尺寸偏差影響后工序裝配而造成車體返工，提高車體生產(chǎn)效率這一工作顯得尤為重要，而工藝放量為其奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

如圖1所示，以焊接為例，工藝放量是為保證最終車體組焊完成后滿足設(shè)計(jì)技術(shù)和焊接質(zhì)量要求，對工件1、2進(jìn)行工藝分析，人為設(shè)置尺寸A、B的工藝偏差值。

工藝放量是車體制造工藝的基礎(chǔ)，是對部件焊接過程可能產(chǎn)生的變形及尺寸變化的一種控制措施，屬于焊接常用的變形控制措施中反變形的一種[1-5]。根據(jù)預(yù)測的焊接變形的大小和方向，在待焊接工件裝配時(shí)預(yù)設(shè)與殘余應(yīng)力大小相當(dāng)、方向相反的預(yù)變形量，焊后的焊接變形抵消了預(yù)變形量，使構(gòu)件回復(fù)到設(shè)計(jì)所要求的幾何尺寸，為保證車體尺寸，在進(jìn)行工藝放量時(shí)，要充分考慮焊接方向（縱向）和垂直焊接方向（橫向）。

經(jīng)過近些年大量的鋁合金地鐵車輛車體制造，形成了鋁合金車體制造工藝放量體系，但通過跟蹤車體組焊交檢尺寸發(fā)現(xiàn)門寬尺寸范圍波動(dòng)較大，尺寸優(yōu)化空間較大，本文重點(diǎn)分析通過側(cè)墻單元的側(cè)墻板工藝放量，提出優(yōu)化改進(jìn)措施，以提高最終車體組焊后門寬尺寸合格率，提升車體制造尺寸精度。

1 側(cè)墻寬度尺寸分析

側(cè)墻單元在寬度方向上影響著客室門寬的尺寸精度，因而，如何避免門寬超差，是城軌鋁合金車體組焊時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注的問題。之前的鋁合金車體放量體系，只是針對鋁合金車體進(jìn)行了寬泛的統(tǒng)一放量，但未充分考慮到車體尺寸、撓度及載客量的差異。

由于承重的原因，對鋁合金車體組焊后的空車體提出了撓度的要求，撓度預(yù)設(shè)點(diǎn)一般選擇布置在影響車體整體剛度的位置，而預(yù)設(shè)的撓度導(dǎo)致相鄰側(cè)墻單元的相對距離發(fā)生變化，進(jìn)而易導(dǎo)致門寬尺寸超差的問題或車體組焊時(shí)門寬尺寸控制難度增加，因此在側(cè)墻單元組焊時(shí)對門寬尺寸加以考慮是十分必要的。

2 側(cè)墻板寬度方向放量優(yōu)化

借助AutoCAD畫圖軟件，將車體的長度以及各點(diǎn)的預(yù)置撓度值按照1：1比例畫出，模擬出各側(cè)墻單元在該撓度下的擺放位置及角度，進(jìn)而測量出各門的門寬尺寸，最終確定側(cè)墻板的放量。

2.1 A車型側(cè)墻板放量優(yōu)化

A車型一般由6塊側(cè)墻單元，5個(gè)車門組成，車體組焊時(shí)撓度值的設(shè)置如下圖2所示，其中，車體組焊完成后客室門寬的要求值為1 700 mm（-3，+2）。結(jié)果表明，1、5門的尺寸超差-3.8 mm左右，不滿足尺寸要求，2、4門的尺寸滿足尺寸公差的要求，3號門的尺寸超差+6.4 mm，不滿足尺寸要求。

針對分析的門寬尺寸，對側(cè)墻板的放量示意圖如圖3所示。A、F側(cè)墻的放量均為-3 mm，B、F側(cè)墻均不放量，C、D側(cè)墻的放量為+3 mm。

2.2 B車型側(cè)墻板放量優(yōu)化

B車型一般由5塊側(cè)墻單元，4個(gè)車門組成。采用上述方法進(jìn)行分析，其中車門門寬尺寸要求為1 600 mm（-3，+2），結(jié)果表明，1、4門的尺寸超差-3.5 mm左右，2、3門的尺寸超差+2.3 mm左右，均不滿足客室門寬的尺寸要求，如圖4所示。

根據(jù)上面的門寬尺寸分析，為保證車體組焊后的門寬精度，其側(cè)墻板的放量如下圖所示，兩端A、E側(cè)墻板的放量均為-2 mm，B、D兩塊側(cè)墻板均不放量，而C側(cè)墻板的左右兩邊均放量+2 mm。

通過上述合理的側(cè)墻放量分析，并按上述尺寸對不同位置的側(cè)墻板進(jìn)行上寬尺寸的放量，對車體組焊后的門寬尺寸加以跟蹤，結(jié)果表明，客室門寬的尺寸呈現(xiàn)出正態(tài)分布，尺寸精度得到有效控制。

3 結(jié)論

本文研究了側(cè)墻板寬度尺寸上的放量對城軌鋁合金車體門寬尺寸的影響，通過對3種不同車型的放量分析、應(yīng)用及門寬尺寸的跟蹤，得到了合理的側(cè)墻板寬度尺寸控制規(guī)律，制定了不同車型放量具體標(biāo)準(zhǔn)要求，提高客室門寬尺寸精度，為后續(xù)城軌鋁合金項(xiàng)目提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王承權(quán).原始應(yīng)力對焊接接頭收縮影響的計(jì)算評定[J]. 武漢水運(yùn)工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1989（2）：37-41.

[2]康振祥.焊接應(yīng)力及變形的控制應(yīng)用[J].山西冶金，2002（4）：54-56.

[3]劉玉君.焊接反變形規(guī)律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J].造船技術(shù)，2006（2）：35-37.

[4]王會(huì)清.機(jī)車車架鋼結(jié)構(gòu)放量工藝分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（2）：93-94+96.

[5]Wang Jian hua，Lu Hao.FEM on predictio n of welding deformations based on r esidual plastic str ains.Journal of Shanghai Jiao tong University，1997， 31（4）：50.