一種平集兩用平車底架制造技術(shù)分析及方法

高頌慶 于云濤 王宏偉 魏少鵬 馬龍飛

(1.中車石家莊車輛有限公司 河北 石家莊 051430； 2.中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司 北京 100080； 3.中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司豐臺(tái)車輛段 北京 100070)

NX70型共用車作為一種平集兩用通用平車，在國(guó)內(nèi)貨物運(yùn)輸中應(yīng)用非常廣泛，其底架組成作為貨物主要承載機(jī)構(gòu)，制造質(zhì)量至關(guān)重要。

1 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

底架組成為魚(yú)腹梁全鋼焊接結(jié)構(gòu)，主要構(gòu)件如圖1所示[1]。中梁組成采用630 mm×200 mm×15 mm×20 mm H型鋼，兩單片梁間由隔板連接，與上、下蓋板組焊成魚(yú)腹箱形結(jié)構(gòu)，中梁組成兩端設(shè)有補(bǔ)強(qiáng)板，增強(qiáng)其整體結(jié)構(gòu)剛性；側(cè)梁采用600 mm×200 mm×11 mm×17 mm H型鋼，其魚(yú)腹高度比中梁組成高30 mm；中央大橫梁組成、大橫梁組成、枕梁組成、端梁組成與中、側(cè)梁組裝形成框格結(jié)構(gòu)。

1—端梁組成；2—枕梁組成；3—中梁組成；4—中央大橫梁組成；5—大橫梁組成；6—側(cè)梁組成。圖1 NX70型共用車底架組成圖

2 主要制造技術(shù)

2.1 中梁制造技術(shù)

單片中梁經(jīng)過(guò)人工劃制魚(yú)腹線、小車火焰切魚(yú)腹、抽魚(yú)腹、壓型設(shè)備魚(yú)腹壓型、魚(yú)腹焊縫埋弧焊接等數(shù)道工序制成；使用中梁組對(duì)裝置完成單片中梁與中梁隔板、中梁下蓋板的組對(duì)；使用中梁翻轉(zhuǎn)裝置完成中梁上蓋板的組裝，如圖2所示。

1—單片中梁；2—中梁隔板；3—中梁上蓋板；4—中梁下蓋板。圖2 NX70型共用車中梁組成示意圖

中梁制造重點(diǎn)控制要求：心盤(pán)處兩翼板的平面度≤1 mm，上心盤(pán)與心盤(pán)墊板組裝間隙≤1 mm，心盤(pán)定距(10 920±9)mm，兩單片梁中心偏差≤2 mm，兩單片梁配對(duì)撓度、上翹、下垂差值≤2 mm。

2.2 底架制造技術(shù)

底架經(jīng)過(guò)底架組裝、底架翻轉(zhuǎn)焊接、上旁承組裝、底架矯正等工序制造而成，使用底架組對(duì)裝置完成底架組裝，使用底架翻轉(zhuǎn)機(jī)完成底架翻轉(zhuǎn)焊接，使用上旁承組對(duì)胎完成上旁承組裝，使用底架矯正機(jī)完成底架矯正。

底架制造重點(diǎn)控制要求為：兩心盤(pán)平行度≤1 mm，中央大橫梁定位尺寸(606±3)mm，大橫梁中心距單片中央大橫梁中心(2 276±3)mm，兩枕梁中心尺寸(10 920±9)mm，四梁不平度≤6 mm，中、側(cè)梁撓度及上翹、下垂差≤2 mm。

3 制造技術(shù)分析

3.1 中梁組成

(1)為保證上心盤(pán)組裝處平面度符合要求，須嚴(yán)格控制翼板與腹板的垂直度≤1 mm，兩配對(duì)單片梁撓度、上翹、下垂尺寸差≤2 mm。

(2)由于中央大橫梁等關(guān)鍵件組裝以單片梁中心為基準(zhǔn)，為保證中央大橫梁組裝質(zhì)量，須嚴(yán)格控制兩單片中梁中心偏差≤2 mm，心盤(pán)定距(10 920±9)mm。

3.2 底架組成

(1)中央大橫梁組成組裝有鎖閉裝置、比例閥吊座，大橫梁組成組裝有11 L風(fēng)缸吊座、28 L風(fēng)缸吊座等底架附屬件，各橫向梁的定位尺寸間接對(duì)制動(dòng)配件組裝質(zhì)量有重要影響。因此，各橫向梁的定位尺寸至關(guān)重要。

(2)枕梁組成組裝有上旁承。如圖3所示，如果心盤(pán)與承載面存在間隙Z，則枕梁下部的上旁承組裝位置高度變化量X=(760×2/358)Z≈4Z；如果存在四梁不平度Y，枕梁下部的上旁承組裝位置高度變化量X=(760/1490)Y≈0.5Y。由于心盤(pán)與承載面間隙又稱心盤(pán)平行度，由以上分析可知，心盤(pán)平行度和四梁不平度至關(guān)重要。

X—上旁承高度變化量；Y—四梁不平度；Z—心盤(pán)與承載面間隙。圖3 上旁承組裝關(guān)聯(lián)尺寸示意圖

4 控制措施

4.1 中梁組成

(1)魚(yú)腹壓制時(shí)利用反變形控制中梁翼面與腹板的垂直度。經(jīng)過(guò)跟蹤測(cè)量找到壓魚(yú)腹間隙與焊接變形量之間的關(guān)系(見(jiàn)表1)。

表1 魚(yú)腹間隙與焊接變形量統(tǒng)計(jì) /mm

由表1可知，在壓魚(yú)腹時(shí)，應(yīng)將組裝間隙控制在2 mm以內(nèi)。具體措施：在壓魚(yú)腹時(shí)將正面尺寸控制在350 mm～352 mm，點(diǎn)固后單片梁正面采用技術(shù)支撐進(jìn)行固定，同時(shí)優(yōu)化埋弧焊接技術(shù)參數(shù)(焊接電流：550～650 A；焊接電壓：30～36 V；焊接速度：21～30 m/h)，在焊接臺(tái)位增加剛性固定裝置，將單片梁夾緊定位，控制焊接變形量。

(2)魚(yú)腹焊接完畢后需通過(guò)單片梁調(diào)校裝置對(duì)單片梁的撓度，翼面與腹板的垂直度、旁彎，牽引梁的上翹、下垂進(jìn)行調(diào)整，保證單片梁的撓度控制在6 mm～10 mm，牽引梁的上翹、下垂控制在±3 mm以內(nèi)，心盤(pán)承載面及從板座組裝位置平面度≤1 mm，并將相關(guān)數(shù)值及旁彎方向在梁頭顯現(xiàn)部位進(jìn)行標(biāo)識(shí)，按照撓度差不大于2 mm且旁彎方向相反的原則進(jìn)行配對(duì)使用。

(3)中梁組對(duì)在組裝胎上進(jìn)行，使單片梁正面朝下，先把2位中梁中心對(duì)齊定位，定位塊卡緊后再組對(duì)1位中梁，啟動(dòng)一側(cè)風(fēng)缸頂緊，同時(shí)微調(diào)1位中梁中心，保證兩片中梁中心重合，在上心盤(pán)承載面處用水準(zhǔn)儀檢測(cè)下翼面平面度≤1 mm(否則對(duì)其組裝面調(diào)整至滿足要求)中梁組對(duì)后撓度控制在6～10 mm，兩單片梁中心偏差≤2 mm。

(4)中梁切頭時(shí)測(cè)量中心到兩端的尺寸，劃出梁頭線，嚴(yán)格按線進(jìn)行切割，按切割偏差≤2 mm控制切割精度。

(5)減少中梁組成焊接變形，保證翼板與腹板的垂直度及旁彎尺寸，采取措施為：將加強(qiáng)板焊接調(diào)整至底架翻轉(zhuǎn)工序，后從板座及梁頭技術(shù)支撐拉緊固定控制焊接變形量，中梁隔板采用分段對(duì)稱焊接方式，上下蓋板采用雙小車對(duì)稱焊接，中梁焊接變形得到有效控制。

4.2 中央大橫梁組成

由于中央大橫梁組成組裝有鎖閉裝置、比例閥吊座，須對(duì)其制造質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)控制，具體控制措施如下：

(1)中央大橫梁組成制作在組裝胎上完成，先將上蓋板與腹板利用工裝制作成組件，將組件放置在工裝內(nèi)定位夾緊，同時(shí)將鎖座順梁、雙鎖橫筋、雙鎖地板托筋等配件逐個(gè)靠緊定位塊并夾緊，校核尺寸無(wú)誤后點(diǎn)固，在其兩端增加技術(shù)支撐連接腹板及雙鎖橫筋，增加整體剛性，減少焊接變形。

(2)中央大橫梁腹板在數(shù)控等離子切割后矯平，確保其平面度。

(3)上、下蓋板與腹板間的連續(xù)焊縫為長(zhǎng)大焊縫，鎖座順梁、雙鎖橫筋、雙鎖地板托筋等配件數(shù)量較多，焊接變形量大，采用焊接專用胎，焊接時(shí)用該機(jī)構(gòu)上的多個(gè)夾具將上、下蓋板與腹板夾緊定位，同時(shí)在焊接完成待工件冷卻后再松開(kāi)取出，可有效減少焊接中產(chǎn)生的變形，保證上、下蓋板與腹板的垂直度及整體扭曲控制。

4.3 底架組成

(1)組裝定位基準(zhǔn)確定

底架組成設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為上心盤(pán)下平面，根據(jù)設(shè)計(jì)要求將底架組裝胎的兩心盤(pán)承載面作為底架組裝定位基準(zhǔn)，對(duì)心盤(pán)胎面的水平度、平面度進(jìn)行計(jì)量檢測(cè)，確保兩心盤(pán)承載面平面度、平行度符合要求[2]。

由于中梁組成、側(cè)梁組成、中央大橫梁組成、大橫梁組成、枕梁組成等底架構(gòu)件的定位尺寸均以底架中心為基準(zhǔn)，因此底架組裝時(shí)同樣以中梁組成、側(cè)梁組成中心線為基準(zhǔn)。

(2)中梁組裝精確定位及各橫向梁位置確定

底架組成組裝在底架組對(duì)胎內(nèi)完成，中梁組成入胎后定位夾緊，使用樣桿劃線確定枕梁腹板定位點(diǎn)，使用直角尺將定位線延伸至中梁腹板，枕梁入位后調(diào)整至大致位置，待其他配件全部組裝后再精確定位。

使用線墜將中梁組成中心線垂到下翼板邊緣，使用樣桿劃出上下翼板處中央大橫梁上、下蓋板組裝位置線，再使用直角尺將定位線延伸至中梁腹板上，依據(jù)底架組對(duì)胎上定位點(diǎn)精準(zhǔn)定位組裝大橫梁。

(3)側(cè)梁組裝精確定位

側(cè)梁下翼面中心處提前組裝定位塊，側(cè)梁組裝時(shí)依靠定位塊精確定位側(cè)梁在底架組對(duì)胎上的位置，同時(shí)按照底架組對(duì)胎中心定位點(diǎn)彈粉線位置，對(duì)側(cè)梁縱向中心位置進(jìn)行微調(diào)，保證側(cè)梁中心與中梁中心偏差≤2 mm。

(4)底架組成整體精確調(diào)整

側(cè)梁組裝后用千斤頂配合卡蘭簡(jiǎn)易裝置調(diào)整枕梁、中央大橫梁及大橫梁位置尺寸，用樣桿校核中央大橫梁腹板與大橫梁附件(2 276±3)mm的尺寸。

采用檢測(cè)樣桿配合水平儀調(diào)整枕梁、中央大橫梁及端梁處四梁不平度，保證四梁不平度≤6 mm，保證上旁承組裝尺寸。

所有正位焊縫均在底架組裝胎內(nèi)夾緊狀態(tài)下完成焊接，減少焊接變形對(duì)各腹板尺寸的影響，保證11 L風(fēng)缸吊座、28 L風(fēng)缸吊座等底架附屬件組裝基準(zhǔn)尺寸的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上技術(shù)措施在某公司2020年200輛NX70型共用車批量生產(chǎn)中得到了充分驗(yàn)證，底架組成制造質(zhì)量穩(wěn)定，措施有效，取得了很好的效果。