曲 振

中車大連機車車輛有限公司 鋼結(jié)構(gòu)分公司

八軸電力機車司機室組對工裝設(shè)計

曲 振

中車大連機車車輛有限公司 鋼結(jié)構(gòu)分公司

八軸機車是目前最先進的、速度較快的大功率交流電力機車，該機車是不同于連車3系列機車的鋼結(jié)構(gòu)組成，該機車用于鐵路重載貨運的高速電力機車。該車司機室鋼結(jié)構(gòu)較其它3系列機車車型復雜，裝配起來較困難，焊后變形大等特點，給操作者組對工作帶來較大困難。八軸電力機車司機室結(jié)構(gòu)復雜、要求高等原因。決定其比以往其他類型機車焊接難度大，根據(jù)八軸電力機車司機室的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計司機室組對工裝。有效保證司機室組焊后的裝配尺寸，解決了大量的矯正工作，從而節(jié)省了大量的人力、物力、財力。通過對前3臺八軸電力機車組對焊接過程中，所總結(jié)的經(jīng)驗，可以很好的保證焊后組對尺寸，保證機車的整體安裝尺寸要求，和行車安全。

電力機車；司機室；工裝

1 前言

工裝夾具設(shè)備在產(chǎn)品制造中具有重要地位，工裝設(shè)計的好壞直接決定生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。為了保證產(chǎn)品制造準確度及互換協(xié)調(diào)，制造過程中采用大量工藝裝備，因此工裝的設(shè)計制造要占用大量人力，生產(chǎn)準備周期、工裝制造成本占研制周期及研制成本的相當大的比例。所有能快捷、高效地設(shè)計出高質(zhì)量的工裝在產(chǎn)品生產(chǎn)中是一個重要課題。八軸電力機車工裝具備縮短制造周期、占地面積、生產(chǎn)準備周期、制造成本、結(jié)構(gòu)相對簡單、輕巧、采用模塊化設(shè)計、具有一定柔性、支撐定位、保證精度、提高效率等優(yōu)良效果及作用。

八軸電力機車的司機室鋼結(jié)構(gòu)形狀是流線型特色鋼結(jié)構(gòu)件，前面和側(cè)面都是圓弧過渡，外觀漂亮。較其他車型結(jié)構(gòu)復雜，尺寸精度要求也較高，公司現(xiàn)有工裝條件很難達到設(shè)計要求，因此需要解決工裝不能滿足對新產(chǎn)品的保證問題。新設(shè)計的司機室鋼結(jié)構(gòu)工裝不僅要適合特殊、復雜結(jié)構(gòu)的組對工作，還要方便現(xiàn)場操作人員的對新產(chǎn)品的組焊。為保證司機室質(zhì)量，經(jīng)反復研究不斷改進和完善裝配工藝，取得良好效果。

2 八軸電力機車司機室組對

2.1 組對以及組對應達到的要求

將各種零件組合起來，并使每一零件都獲得正確的定位，從而裝配成合乎圖紙要求的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，這一過程稱組對。

組對工作應達到的要求：

(1)必須使產(chǎn)品獲得合格的幾何形狀，包括外部輪廓形狀和尺寸的準確性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的準確。

(2)保證良好的連接部位。

(3)防止和減少變形。

2.2 司機室結(jié)構(gòu)

八軸電力機車司機室由左右側(cè)墻、前臉、上面頂蓋、頭燈箱、標志燈箱、標志燈箱等構(gòu)件組成，兩側(cè)墻為平面，與前臉兩側(cè)由上大下小的圓弧形彎梁連接而成，整個后端面和底面全空，留在下工序機車大組裝時，再與車體和車架組焊。制造過程中兩側(cè)墻剛性低，后端面和底面的尺寸自由變動大，其鋼結(jié)構(gòu)形狀及尺寸不易控制。

1)司機室鋼結(jié)構(gòu)裝配

司機室裝配的輪廓設(shè)計如圖1：

圖1

由圖1可以看出八軸電力機車司機室鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件裝配后的整體尺寸之間的間隙增大，因此要求在制造過程中全部構(gòu)件高度尺寸按負公差取值，其余尺寸按正公差取值。側(cè)墻、頂蓋、前臉的平面度不大于2mm。由于司機室表面蒙皮是空間曲面的，鋼板的形狀誤差，拼接過程中的焊接變形，都直接影響司機室的裝配工藝。裝配過程中還要控制好司機室底面圓弧和其他平面的平面度以及曲面圓滑過渡，以保證機車大組裝時車體與底架的組裝尺寸的配合，保證機車整體質(zhì)量。

2)裝配工藝

檢查司機室兩側(cè)墻頂、底面和頂蓋以及側(cè)墻直線度是否達到工藝要求，確認合格后，將前窗框的上橫梁按已計劃的兩中心線組裝在頂蓋前底面的定位位置。把司機室側(cè)墻吊裝到胎具兩側(cè)，安裝要求的尺寸定位并夾緊司機室側(cè)墻的上、中、下部。檢查司機室后端下部的兩側(cè)墻及彎梁各部分尺寸，保證滿足設(shè)計圖樣要求。

2.3 司機室整體工裝的保證

1)首先用工藝支撐將兩側(cè)墻的中立柱下部焊上，以控制后端面和底面開檔尺寸自由移動，在前臉上部兩側(cè)立柱之間按照位置尺寸裝配墊板。在頂蓋和側(cè)墻彎梁頂部裝配橫梁及立柱。在兩側(cè)窗前部豎梁裝配處焊接頂拉絲桿向內(nèi)拉至尺寸3104mm，然后焊接中橫梁前端與彎梁相接處，并用火焰加熱中橫梁前端一線的內(nèi)側(cè)。冷卻后去除頂拉工具，測量兩側(cè)墻內(nèi)側(cè)開檔尺寸和外側(cè)尺寸是否達到設(shè)計要求，如超差可通過微調(diào)來矯正。

2)用2m平尺檢測側(cè)墻立柱直線度應不大于1mm/m，如果超差應采用火焰三角形加熱來矯正。再用2m平尺檢測側(cè)墻外平面度應不大于1.5mm/m，內(nèi)側(cè)平面度不大于1mm/m。如果有超差可以用錘擊矯正至符合要求。

3)用樣板檢查前窗下部圓弧閃縫應不大于2mm，保證側(cè)窗內(nèi)側(cè)樣板能放入。整體檢查蒙皮圓滑過渡及焊縫質(zhì)量等，達到設(shè)計要求后，填寫質(zhì)量記錄，待發(fā)下工序總體裝配。

司機室整體工裝如圖2所示：

2.4 司機室前墻

司機室前墻由標志燈安裝體、路徽安裝座、前窗玻璃安裝框、中間立柱、上下角立柱及蒙皮等組成。在下半部，除了兩側(cè)的角立柱外，中間有三根箱型梁，在這些梁之間焊有一些小角鋼構(gòu)成框架，主要是為了固定防寒材料用的，在上部，由立柱、橫梁及蒙皮構(gòu)成前窗框，前窗玻璃采用膠粘的方式在此進行安裝。司機室前墻裝配工裝，如圖3所示：

圖2

圖3

通過工藝改進以后，邊梁裝配和側(cè)板裝配的變形達到了有效的控制。

3 工裝的設(shè)計與制作

3.1 組對基準以及分類

基準就是指某些作為依據(jù)的點、線、面，可以根據(jù)它們來確定另一些點、線、面的位置。根據(jù)基準的作用分設(shè)計基準和工藝基準兩大類。工藝基準又分為原始基準、畫線基準、度量基準、定位基準、檢驗基準、輔助基準。

3.2 組裝技術(shù)要領(lǐng)

在組裝鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的時候，怎樣采取措施來保證各項技術(shù)要求得以實現(xiàn)，這就時組裝技術(shù)要領(lǐng)。包括、中心線、對角線、水平度、垂直度、撓度等。

3.3 創(chuàng)造工裝夾具的要求

1)夾具工裝要求與產(chǎn)品形狀相適應

2)夾具工裝的尺寸要適當

3)夾具與工裝應做到堅固，以免變形

4)按不同情況改變夾具與工裝的結(jié)構(gòu)，使夾具與工裝具有適用性、簡易性、輕便性和靈活性。

3.4 八軸電力機車司機室鋼結(jié)構(gòu)工裝夾具制作

司機室鋼結(jié)構(gòu)裝配跨度大，質(zhì)量重。結(jié)構(gòu)整體裝配時，基準定位困難，各部件位置難以修正。因為試制階段采用地樣平臺裝配，效率比較低。并且產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。首臺司機室鋼結(jié)構(gòu)落成后，出現(xiàn)了牽引中心線相對于兩側(cè)側(cè)墻裝配基準傾斜，并且司機室鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)對角線偏差等問題。結(jié)合車間生產(chǎn)進度的需要，同技術(shù)人員共同研究，參與對此工裝的設(shè)計，并親自負責工裝的制作。為了解決材料，選用過去的工裝進行了平臺的改造，通過激光下料，制作司機室鋼結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)的基準尺寸樣板，將樣板平鋪在已經(jīng)改好的平臺上，焊接定位并調(diào)整好水平面。對工裝夾具和定位基準塊的合理定位與安裝，選用合理結(jié)構(gòu)及較厚板材以確保工裝的安全和結(jié)構(gòu)可靠性。選擇最合理的位置，安裝基準塊和頂緊裝置，使司機室鋼結(jié)構(gòu)組裝操作更加方便適用，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。

4 結(jié)論和建議

八軸電力機車司機室鋼結(jié)構(gòu)比其他車型更復雜，裝配時操作難度大，需要有較好的理論知識和較豐富的實踐經(jīng)驗以及靈活應用多種操作技巧相互結(jié)合，不斷加以總結(jié)。裝配前臉兩側(cè)下部蒙皮時，應根據(jù)蒙皮成形來決定點焊固定順序。

經(jīng)過3臺八軸電力機車司機室鋼結(jié)構(gòu)的吊裝實驗證明，新的司機室鋼結(jié)構(gòu)工裝應用后，司機室前臉鋼骨架裝配蒙皮、矯正工藝合理、規(guī)范，使得八軸電力機車整體質(zhì)量得到明顯提高，減輕了操作者的勞動強度，提高了生產(chǎn)率。

[1]中國北車集團《機車車輛鉚工》。北京：中國鐵道出版社，2004

[2]黃國定《怎樣防止焊接應力與變形》。北京：機械工業(yè)出版社，2015