李棟梁 周晶輝 劉君

摘要：隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，為了方便人民的生產(chǎn)和生活，鐵路高速化成為新時(shí)代發(fā)展的重要趨勢(shì)。城際高鐵車組相比較傳統(tǒng)的普通車輛來(lái)說(shuō)，擁有客運(yùn)量大及安全舒適等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展潮流。本文通過(guò)對(duì)城際高鐵車組的鋁合金車體尺寸的控制工藝進(jìn)行分析。分析車體關(guān)鍵尺寸的工業(yè)構(gòu)造，以此來(lái)保障城際動(dòng)車高鐵組的安全問(wèn)題，從而能夠使城際動(dòng)車組鋁合金車體的生產(chǎn)有序進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：城際動(dòng)車組；鋁合金車體；關(guān)鍵尺寸；工藝分析

引言

城際動(dòng)車組擁有著高效快捷、安全舒適等優(yōu)點(diǎn)。其加快了城市群之間的同城化的進(jìn)程，縮短了城市之間的距離，同時(shí)也緩解了其它鐵路運(yùn)輸壓力，提升了整條鐵路的綜合運(yùn)輸能力和總體的效率。作為交通運(yùn)輸工具，在維持高速運(yùn)行的情況下，其安全性應(yīng)給予保障。

一、城際動(dòng)車車體鋁合金的基本構(gòu)造

常見(jiàn)的城際動(dòng)車組時(shí)速為120-160km/h，以下均是參照時(shí)速為140km/h的城際動(dòng)車組的車體的制備工藝進(jìn)行分析。

1.車體結(jié)構(gòu)

新型的城際動(dòng)車組主要是由兩輛司機(jī)車頭加一輛中間車組成一個(gè)編組。常見(jiàn)的城際動(dòng)車組主要是由鋁合金車體制備，鋁合金相比較其他金屬來(lái)說(shuō)具有硬度大、質(zhì)量低、密度小及耐腐蝕性較好等特點(diǎn)。符合城際動(dòng)車組的高速度、高安全性的要求。動(dòng)車組的核心部分是車體結(jié)構(gòu)，主要是將鋁合金材料焊接成一種封閉結(jié)構(gòu)，車體實(shí)際運(yùn)行中受到巨大風(fēng)力作用。封閉的車體結(jié)構(gòu)增加了旅客的安全和旅行體驗(yàn)。鋁合金材質(zhì)的底架、側(cè)墻、車頂和端墻部分構(gòu)成了整個(gè)車體。

2.車體組成的關(guān)鍵尺寸

車體的關(guān)鍵尺寸主要使指箱體斷面的尺寸、車體長(zhǎng)度的尺寸以及撓度值。箱體的斷面尺寸又包括高度、寬度以及對(duì)角線的長(zhǎng)度值。這些尺寸與車廂的安全性、車廂的內(nèi)部空間的大小以及車廂的舒適度息息相關(guān)。根據(jù)資料的研究調(diào)查，兩個(gè)車頭的關(guān)鍵尺寸為23.58米、車體的關(guān)鍵尺寸為21.88米，車體車體車廂的寬度和高度的關(guān)鍵尺寸分別為2.972米和2.64米。車體的撓度的關(guān)鍵尺寸在7-13毫米。針對(duì)上述的車體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸，決定了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝的尺寸。

二、控制關(guān)鍵尺寸的工藝研究

1.車箱及斷面的尺寸的控制工藝

車體制造過(guò)程中主要的困難是車廂和斷面的尺寸的控制。因?yàn)樗鄯e了多個(gè)部件的公差，在制造的過(guò)程中與其他部件的契合度和關(guān)聯(lián)度較大。因此其需要極其精密的結(jié)合，尺寸需要高度的精準(zhǔn)。以保證好車體焊接過(guò)程順利進(jìn)行。底架、側(cè)墻和車頂三部分的拼接組裝影響著箱體的所有斷面，車體的焊接總共需要八次焊接。在設(shè)計(jì)階段、焊接階段和組裝階段都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、精密的參?shù)控制和設(shè)定，才能使車長(zhǎng)、寬度、高度和對(duì)角線都能夠符合關(guān)鍵尺寸的要求。

側(cè)墻高度控制著車身的高度，車體的撓度和側(cè)墻的撓度也與車身的高度息息相關(guān)。側(cè)墻的撓度過(guò)低，就會(huì)影響車體在組裝時(shí)的質(zhì)量以及車廂行駛過(guò)程中的安全。所以，要人為的增加側(cè)墻的撓度值，但是這樣又降低了車身的整體高度，因此側(cè)墻的高度尺寸應(yīng)該準(zhǔn)確的控制在合理的范圍（+3毫米-+6毫米）來(lái)滿足修磨撓度的參數(shù)。車體的寬度關(guān)鍵尺寸經(jīng)過(guò)焊接前期的過(guò)程預(yù)制反變形來(lái)控制，城際動(dòng)車組的車體按照先下后上、先外后里的順序進(jìn)行焊接，往往車體焊接時(shí)外側(cè)的焊接會(huì)導(dǎo)致車體的寬度尺寸變大，焊接過(guò)程中利用內(nèi)高支撐保證車體寬度的關(guān)鍵尺寸。當(dāng)焊接車體外側(cè)的工作結(jié)束后，將內(nèi)部支撐物體全部撤走，將箱體的斷面的尺寸進(jìn)行全方面的整理。根據(jù)我們得到的數(shù)據(jù)反饋調(diào)整好箱體的寬度的預(yù)制反變形參數(shù)。反變形量越小對(duì)應(yīng)的寬度值越大。在焊接內(nèi)側(cè)車體時(shí)，會(huì)影響車體的寬度，將寬度的支撐調(diào)整寬度的反變形量的理論參考值，調(diào)整好傾斜支撐點(diǎn)以及支撐的角度，來(lái)滿足對(duì)角線關(guān)鍵尺寸的要求。焊接蓋面部分對(duì)于整體的參數(shù)影響不大，在內(nèi)側(cè)的焊接工作結(jié)束后，將所有的內(nèi)部支撐部分全部撤掉，以防止影響蓋面焊接的操作。最后，利用焊接與機(jī)械工具進(jìn)行局部的調(diào)整來(lái)滿足寬度與高度的最優(yōu)化比值。

2.車身的長(zhǎng)度尺寸的控制工藝

車體主要包括底架、車頂、端墻和側(cè)墻經(jīng)過(guò)組裝后焊接而成，車體的長(zhǎng)度受底架、側(cè)墻與車頂上的長(zhǎng)度所決定。通過(guò)控制對(duì)于大部件合成工藝過(guò)程中，加大工藝量來(lái)調(diào)整車身長(zhǎng)度尺寸，整理和分析總結(jié)長(zhǎng)度的公差，并且估算出焊接導(dǎo)致的局部向上的收縮。側(cè)墻主要是分塊側(cè)墻，單側(cè)要保證開(kāi)三個(gè)出入口，依照經(jīng)驗(yàn)，側(cè)門(mén)的尺寸總為正誤差，因此，將側(cè)墻的將前兩個(gè)出口的側(cè)墻加長(zhǎng)2mm，對(duì)于其他的分塊側(cè)墻不額外加工藝量。這樣能夠保證好三個(gè)部件結(jié)構(gòu)能夠很好地結(jié)合，從而保證車體焊接成型后的尺寸能夠滿足設(shè)定公差的需求。根據(jù)鋁合金材料焊接的規(guī)律，當(dāng)車體長(zhǎng)度的公差值與工藝量放料相等時(shí)，組裝后的車身的尺寸就滿足我們?cè)O(shè)定的關(guān)鍵尺寸。

3.車體煅燒鑄型控制工藝

對(duì)于車體的撓度要求在7-13mm之間，主要是通過(guò)焊接底架前預(yù)制的反應(yīng)形變來(lái)調(diào)整的。根據(jù)鋁合金材質(zhì)焊接車體的經(jīng)驗(yàn)，使用水平儀來(lái)確保精準(zhǔn)的確定支撐面的高度值，在底架邊梁上加支撐柱，保證好車體的撓度維持在中差左右，否則會(huì)影響車體的高度以及影響車體的壽命。此外，控制好側(cè)墻的撓度值，將底架調(diào)整至下墜狀態(tài)，使側(cè)墻與底架的焊縫維持均勻狀態(tài)。最后，車體組裝過(guò)程中，添加側(cè)墻的裝置，以此滿足車體組裝焊接完成后車體的撓度值。

結(jié)語(yǔ)

結(jié)合對(duì)鋁合金車體的構(gòu)造和關(guān)鍵尺寸的研究，以及對(duì)鋁合金車體的制造的工藝的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的解決策略。這樣能夠全方面解決了車體制備過(guò)程的質(zhì)量問(wèn)題，保障了旅客的安全和舒適度。

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（作者單位：中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司）