关键词：转向架；摇枕；焊接工艺；放量；动车制造
一、对转向架摇枕结构的概述与分析
转向架的组成方式有两个侧架部件和一个摇枕部件，并采用中央弹簧悬挂装置予以连接。揺枕结构作为转向架的三大结构之一。现阶段，随着铁路领域技术的不断完善，使用空气弹簧装置的转向架结构已经废除了摇枕结构，仅仅使用空气弹簧装置来承受车体的自身重量，进而保证车辆运行的稳定性以及其舒适性。但是在采用摇枕装置的转向架结构研究阶段，也同样能够保证车辆的稳定性。在摇枕结构分析中需要首先考虑强度，此时需要减小自身质量。一般而言，摇枕使用6～10mm的S355耐候钢板拼焊成箱形结构，并在主要受力点中加适量的钢板，以提高支撑力。
二、对转向架摇枕的制造工艺概述与研究
（一）在摇枕的焊接工艺方面分析
根据上文中对摇枕结构的概述分析来看，摇枕结构多为薄板焊接成箱形。基于摇枕结构的材料特点，在其组装和焊接阶段需要考虑薄板在焊接阶段会发生变形，而且不容易控制，这是因为薄板相对收入量较大导致的。摇枕的焊接工艺所造成的焊接变形问题不容易被控制，导致的弯曲变形量较大，主要的组装焊接工艺如图所示。
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摇枕组装焊接工艺流程
（二）在摇枕的制造工艺方面分析
摇枕的制造工艺涉及到组装焊接技术。焊接技术是工业制造领域结合金属最常用的制造工艺。由于薄板的相对输入量较大，导致在焊接过程中会发生焊接变形，而且会使整个工件的长度变小。综合考虑多方面的因素及焊接变形，可以对摇枕制造架构的焊接预留相应的放量。一般而言，对组成架构的各个单件尺寸预留一定的长度放量。比如。目前工厂所采用的构架结构长度多为10mm以上。对此,在制造阶段需要按照国家规定的制造工艺，结合先进的制造手段对摇枕单件制造图进行放量操作，并根据具体的焊接变形来综合作出调整[3]。
将摇枕组焊接完成后放在检测平台上进行尺寸测量，操作数据显示摇枕纵向产生生6～8mm的弯曲焊接变形，横向产生4～6mm的焊接变形。经过两端调平后测量两个枕簧座长度方向的尺寸为2003mm，该测量值明显大于理论值2000mm。测量两个圆柱孔中间距为1102mm，该数值也明显大于理论值1100mm。通过对具体的摇枕焊接变形数据分析来看，该摇枕大面积采用了厚6mm的薄板，对接处采用的焊缝形式为5Y形焊缝、5HY和Z3角焊缝，最大焊缝长度1050mm，而且摇枕结构的截面积较小，这样会导致所测得的弯曲焊接数据值较大，进一步也说明了焊接弯曲的变形程度，将会影响工艺部件的设计与制造。
根据焊接变形的弊端，必须通过改进产品的焊接工艺来满足实际的制造情况。对此，在工艺研究阶段一般采取以下三点设计方案：一是，优化焊接参数，使用小电流、多层焊的方法，从而有效地减少焊接过程中的变形问题；二是，对构架部分零件的放量情况作出适量的优化和调整，以满足实际的制造需求；三是，对于构建中的一些关键的部位适当增加定位工装，并且在一些容易焊接变形的部位增加限位块，以保证焊接的稳定性和有效防止焊接变形。
（三）在焊接放量方面的分析
在摇枕焊接工艺阶段涉及到焊接放量的问题，焊接放量需要合理的确定能够保证焊接的稳定性。下面将主要介绍T形长焊缝的焊接放量确定，一般分为三步：第一，焊接收缩量需要保证在每1m收缩1到1.5mm；第二，对接焊缝需要等到基本对接间隙收缩完毕后；第三，在调整和维修的状态下，一般采用烤火的方式作出调整，并遵循烤火一次收缩1mm的基本原理。具体焊接放量确定值计算分析如下，在中间焊接U形，T形长焊缝梯形槽焊缝为1100mm，在此需要合理考虑板材料的薄度，而且内腔不具备焊缝，所以收缩量的值在1mm之间。由于采用U形焊接操作会比较容易导致变形和弯曲的现象，所以后期需要调整维修一次。若在焊接的两头进行烤火，收缩量各为1mm，共计总的收缩量为2mm，中间2个U形与两侧组件对接时将会产生焊接间隙,计算焊接间隙需要首先假设组件间隙为1mm，焊接完毕的两侧是2mm的收缩量间隙。焊接完毕之后，对于整体的结构需要作出维修调整一次。对于摇枕焊接后的整体调整操作和U形组架对接的操作相类似，结尾两端烤火收缩量设为1mm，共计为2mm[4]。
综上所述，中间立板的放量计算值为7mm。除此之外，揺枕中部外立板的两侧需要进行折弯，对折弯角度的放量可以顺势延长1mm，目的是在于方便后期修磨装配。总之，摇枕中部外立板的放量为9mm。摇枕中部内立板和摇枕中部外立板的放量基本相同，均为7mm放量值。在摇枕中间大盖板组装之后，需要减去前两部的焊接收缩量，对此，揺枕大盖板仅需要4mm的放量值即可。在摇枕顶部上盖板组装时，考虑到需要对准三个口，在组装上并不容易，而且摇枕焊接接口是焊透，要求此处预留相应的间隙，这便要求在是摇枕端部上盖板与摇枕中部上盖板组装时需要预先存留出1mm的放量空间，方便后期的修磨装配处理。
总结：综上所述，本文在动车转向架关键部件的工艺研究阶段集中概述了转向架的摇枕结构，并针对摇枕结构、焊接工艺、焊接放量值的确定展开了详细的论述与分析。本文提出的动车转向架摇枕结构最重要的结构特点是采用6mm的薄板焊接成相形结构，这点与其他的转向架摇枕结构有所不同。大多数的转向架摇枕结构均采用中厚板和和铸件组焊而成，在焊接变形方面也有所差距。另外，依据动车转向架摇枕结构的焊接变形问题，制定了较为详细的组装和焊接顺序，进而掌握了合理的变形规律，提出了合理的解决方案，以保证工艺放量的准确性。希望通过本文对转向架关键部件的研究，可以为同领域爱好者提供设计思路。
参考文献：
[1]郭乃文.货车转向架关键零部件维修周期模型的研究[J].装备制造技术,2019(06):122-124.
[2]程伟民,赵亚栋,周建宏.快捷货车转向架轴箱加工工艺研究[J].民营科技,2016(12).
[3]李球.高速列车转向架焊接质量分析及控制方法研究[D].大连交通大学,2018.
[4]乔飞.铁路货车转向架关键零部件失效分析与对策研究[J].工程建设与设计,2016(8X).
论文作者:任春雨
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/28
标签：转向架论文; 结构论文; 制造工艺论文; 部件论文; 薄板论文; 盖板论文; 关键论文; 《科学与技术》2019年第20期论文;