中车唐山机车车辆有限公司 河北唐山 063035
摘要：针对碳钢材质铁路车辆钢结构生产制造过程中的技术难点，针对端墙整体尺寸控制、侧墙上边梁挠度控制、底架主横梁组成焊接变形控制、底架吊装设备眼孔间距焊接精度控制、风机骨架挠度控制、窗口安装座平度控制、车体钢结构端墙侧墙接口平度控制等问题进行了详细分析，并制定完善的工艺控制方案，通过不断地跟踪验证，最终产品实物质量得到有效提升。
关键词：碳钢铁路客车；车体钢结构；平整度；控制方案
1 前言
随着科技的不断发展进步，先进焊接工艺技术的开发，铁路交通工具钢结构材质也在快速变，大概经历了碳钢弧焊、不锈钢点焊和铝合金型材自动焊等阶段，尤其在我们得到快速发展的高速铁路，车体结构全部为铝合金大断面型材自动焊接。但是碳钢铁路车辆以焊接工艺技术成熟、产品价格和维修方便等优势，仍在国内和中东国家占有一定市场份额，日常出行乘坐的特快、快速和普快列车全部为碳钢材质铁路客车。
2 检修工艺难点
（1）受部件公差累计影响，车体钢结构侧顶板与侧墙板搭接区域焊缝存在未填满现象。
（2）受门口区域产品结构限制，侧墙板采用小板工艺，上、下墙板激光焊拼接，通过14块墙板组对保证侧墙门口宽度、宽度和门角等尺寸要求，但墙板无法预拉紧，侧墙钢结构组焊后墙板松弛。
（3）底架钢结构与不锈钢城轨车结构相似，但全部为09CuPCrNi的耐候钢材质，全部采用弧焊方式焊接，焊接量大，焊后底架钢结构平度较难保证。
（4）侧墙钢结构一、二位端无立柱支撑固定，墙板处于自由状态，同时横梁间距大，导致侧墙板焊后一、二位端成波浪形，帽型梁腔内位置内凹墙板无法调修，车体钢结构总组成时，端墙侧墙接口处凹凸不平。
（5）侧墙钢结构立柱根部无横梁连接，墙板处于自由状态，车体钢结构总组成时侧墙与底架焊缝区域平面度差，同时车体钢结构侧墙和端墙接口墙板下边沿直线度影响车辆外观。
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（6）底架主横梁组成结构不同于铁路客车和不锈钢城轨车，主横梁通长方向具有补强梁和补强筋板，焊接量大，主横梁直线度和平面度难以保证。
（7）侧墙窗口四周需组焊22个安装座，安装座焊接后产生变形，整体平度要求高。
3 解决措施
（1）侧顶板与侧墙板搭接区域理论间隙2mm，由于侧墙上边梁至立柱根部高度（-3，+2）mm，端墙端角柱根部至上边梁高度（0，+3）mm，受公差积累影响，侧墙和端墙顶部普遍存在高度差；侧墙板与上边梁搭接量理论尺寸13mm，侧墙钢结构实物局部位置存在按照-2mm负差切割现象。端角柱、立柱和门立柱的根部至上端梁上平面高度按照（0，-3）mm控制，同时保证底架与端墙贴合面间隙≤1mm；总组成装车时使用拉杆重点将侧墙边梁与车顶侧顶板间隙调整至标准范围内；侧墙板和上侧梁搭接量按照公差（+5，+7）mm进行控制，总组成班组使用等离子或切割片进行现车研配，保证焊接间隙。
（2）侧墙板采用大板工艺，分别将两块侧墙大板拉伸后放置于组焊平台上，墙板下板边与定位块或定位线贴严，两块大板留有1～2mm间隙后按100（500）点固连接墙板，使用预拉紧装置拉伸墙板；侧墙清理工序焊接大板对接焊缝，测量上边梁上板边与墙板上边缘尺寸，保证距离为18～20mm后，用靠板切割侧墙高度方向多余墙板，将墙板毛刺打磨干净，将长度方向多余的墙板用等离子切割掉；拉伸大板的设备夹持点之间的间距最小为25200mm，大板长度需为25250mm，在大板拉伸后将其切割成侧墙墙板时会产生1张19000mm×350mm左右和两张6400mm×1250mm左右的剩料。
（3）控制主横梁组成直线度和平面度尺寸，保证主横梁组对前尺寸整体不大于2.5mm；各主横梁、地板梁组装点固后统一对称施焊，避免累积变形；波纹地板之间搭接段焊车体横向中心线对接平焊，波纹地板与横梁之间间隙≤1mm；严格控制波纹板横向公差，保证波峰、波谷一致性；波纹地板之间搭接段焊车体横向中心线对接平焊。
（4）侧墙钢结构一、二位端横梁加密，保证横梁间距不大于300mm，并将帽型梁改为乙型梁，横梁间增加小立柱，形成封闭结构。
（5）总组成工序现车研配端墙和侧墙一、二位端下墙板，保证端、侧墙一、二位端下墙板立柱根部距板边尺寸差不大于2mm；车体钢结构总组成时保证立柱根部与底架边梁贴严，间隙不大于1mm；总组成检测工序使用打磨端、侧墙与底架边梁搭接区域墙板，达到过度圆滑，无明显凸起效果。
（6）设计制作轻量化的主横梁吊装设备眼孔整体检测样板，利用设备安装时相同尺寸的紧固件在底架翻转工序进行设备安装模拟，能够有效地保证底架主横梁眼孔精度，为下工序设备吊装打下良好基础。
（7）加强筋采用对称交错焊接形式，先立焊后平焊，交错焊、对称焊和平焊3种焊接组成之间至少冷却20min，避免焊接热量集中，焊后水冷；主横梁型腔内增加垫块，沿主横梁长度方向均布5个；根据焊接变形区域，在主横梁中心两侧垫块预支4～5mm焊接反变形；改进工装结构，左右方向压紧装置设置与定位块相对应，相邻补强筋板间设置高度方向压紧装置。
（7）安装座整体进行机械加工，保证安装座高度尺寸；窗口安装座调修窗口翻边平面度；焊接完成后使用窗口平度检测样板检测安装座平度；与样板间隙大于2mm位置需火焰加热配合机械调修。
4 结束语
现有的碳钢材质铁路车辆制造工艺方案仍然需要进一步优化，包括车体钢结构平面度、底架平面度、车体对角线和枕内中心距等尺寸项目项点均须得到有效控制。新的方案理论上存在很大的可行性，在后续的研究中会进一步通过实践进行检验。
参考文献
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论文作者:王彩凤,关磊,霍春伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/19
标签：横梁论文; 底架论文; 墙板论文; 钢结构论文; 车体论文; 平度论文; 立柱论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;