范富君 王靜宇 姚肖潔 張健磊
(唐山軌道客車有限責(zé)任公司制造技術(shù)中心 河北 唐山 063035)
100%低地板車輛車體底架模塊化制造工藝研究
范富君 王靜宇 姚肖潔 張健磊
(唐山軌道客車有限責(zé)任公司制造技術(shù)中心 河北 唐山 063035)
針對100%低地板車輛車體底架模塊化結(jié)構(gòu)特征,制定了底架模塊化制造工藝。經(jīng)過底架及其模塊部件試制的驗證,生產(chǎn)出的底架完全達(dá)到要求。
100%低地板;車體底架;模塊化
低地板輕軌車以其環(huán)境污染小、節(jié)約能源、投資少、便于乘降及乘坐舒適等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。
國產(chǎn)100%低地板輕軌車研制過程中,為滿足100%低地板車輛模塊化的產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu),制定了模塊化制造工藝。底架作為承載運輸?shù)闹匾考?,探索底架制造工藝,非常重要[1-2]。
底架結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由地板組成一、地板組成二、地板組成三、底架中部組成等4個模塊部件組焊而成。地板組成一、地板組成二由下邊梁、中部地板、地板連接梁、端梁等部件組成。地板組成三由地板型材及過渡梁組焊而成。底架中部組成由枕梁組成及上邊梁組焊而成。
圖1 底架結(jié)構(gòu)及模塊部件
根據(jù)底架模塊化結(jié)構(gòu)特征,設(shè)計底架制造工藝流程如圖2所示。
圖2 底架制造工藝流程
通過分別控制的4個模塊部件的外觀尺寸質(zhì)量,保證底架組成的最終裝配質(zhì)量。
根據(jù)底架及其模塊部件的結(jié)構(gòu)及工藝流程,設(shè)計制作地板組焊胎、枕梁組焊胎等模塊化胎型。下面以地板組焊、枕梁組焊、底架組焊為例,對底架模塊化制作工藝進(jìn)行探討。
3.1 地板組成制作工藝
地板組成一、地板組成二均由中部地板、下邊梁、端梁組成、地板連接梁等主要部件組成。其中,端梁組成由2個端梁部件組合而成,考慮到地板組成裝配過程中的操作及裝配后的效果等工藝性,將端梁單獨調(diào)整到地板組成時進(jìn)行裝配。為了保證裝配尺寸及外觀質(zhì)量,設(shè)計了兼容地板組成一、地板組成二的地板組焊胎。
裝配時,以地板連接梁定位,依次裝配下邊梁、中部地板、端梁并點固,然后按照焊接順序計劃進(jìn)行焊接(見圖3)。為保證地板上表面平面度,在裝配焊接過程中,始終保持地板組成與支撐塊的密貼;嚴(yán)格控制中部地板與地板連接梁、端梁的對接焊縫錯邊量不大于0.3mm,且間隙為2~4mm。
圖3 地板組成裝配
為滿足地板組成對角線要求,裝配完成后、焊接前,要求地板對角線之差控制在2mm以內(nèi),且在焊接過程中,始終保持側(cè)向頂緊。
3.2 底架中部組成制作工藝
底架中部組成由枕梁組成與上邊梁組焊而成??紤]到底架橫向的焊接收縮,底架組焊時,枕梁組成與上邊梁為點固狀態(tài),枕梁組成為底架中部組成重要的組焊部件。為保證枕梁組成的寬度尺寸及其中4個需要無損檢測焊縫的質(zhì)量,設(shè)計了枕梁組焊胎。枕梁由5塊枕梁型材組焊而成,裝配時,以中間枕梁型材為基準(zhǔn),依次向兩邊裝配(見圖4)。
圖4 枕梁組成裝配
限于枕梁組焊胎本身的空間,枕梁內(nèi)寬處無固定頂緊夾具,為保證寬度尺寸公差±1mm,在組焊過程中,使用工藝支撐頂緊;考慮到焊后橫向收縮,焊前焊縫均預(yù)留2~3mm間隙;考慮到焊接變形,為保證平面度不大于2mm/m的要求,反裝位置預(yù)制4mm反變形量。
3.3 底架組成制作工藝
底架組成即為模塊化組件的組合,在底架組焊胎上實現(xiàn)。組焊胎上設(shè)置了壓緊及頂緊裝置,保證模塊化組件與安裝面充分接觸,嚴(yán)格控制各組件空間的相對垂直度及平面度要求。按照底架圖紙要求,先放置地板組成一、地板組成二,再放入底架中部組成(見圖5)。其中,底架中部組成由枕梁組焊與上邊梁提前點固連接組合而成后入胎。
由于焊縫集中在上邊梁與下邊梁、枕梁,中部收縮變形較大,導(dǎo)致底架中部位置的壓臂變形,為滿足使用,對其進(jìn)行改造,加強(qiáng)其剛度,以達(dá)到控制焊接變形的目的。底架中部結(jié)構(gòu)緊湊,焊接熱輸入量較大,要求焊縫完全冷卻后才能將底架松卡,以保證底架的整體變形量。
圖5 底架組成裝配
通過對底架模塊化結(jié)構(gòu)的分析,設(shè)計出可行的模塊化制造工藝流程,以此為依據(jù),制定了底架及其模塊化部件的制造工藝。通過對底架各模塊化部件的外觀及質(zhì)量的控制,底架的外觀尺寸完全達(dá)到技術(shù)要求,試制的底架合格交出,充分論證了底架模塊化制造工藝的合理性,也為后續(xù)批量制造提供了可靠的工藝保證。
[1] 王 歡,戴煥云,池茂儒.國外100%低地板輕軌車輛發(fā)展概述[J].國外鐵道車輛,2012(2):1-10.
[2] 吳正剛,韓玉啟,宋華明,等.復(fù)雜產(chǎn)品的模塊化制造戰(zhàn)略研究[J].中國機(jī)械工程,2005(20):1826-1830.□
(編輯:李琳琳)
2095-5251(2016)01-0007-02
2014-12-09
范富君(1983-),男,本科學(xué)歷,工程師,從事鋁合金車體制造工藝工作。
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