文／顧歡·中車戚墅堰機(jī)車有限公司

導(dǎo) 語

本文重點(diǎn)介紹永磁3000馬力機(jī)車主發(fā)室鋼結(jié)構(gòu)裝配的工藝流程及工藝分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)制造過程中現(xiàn)有工藝存在的問題，通過合理的工藝調(diào)整及針對(duì)性工裝的制作，解決存在的問題，提高了主發(fā)室鋼結(jié)構(gòu)裝配的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

永磁3000馬力混合動(dòng)力機(jī)車是由我公司研制生產(chǎn)的一款新型油電混合調(diào)車機(jī)車。主發(fā)室鋼結(jié)構(gòu)裝配位于車架上部，由底架裝配分隔成兩個(gè)部分，上部承載電阻制動(dòng)，下部安裝柴油機(jī)起機(jī)開關(guān)、電纜及主輔發(fā)電機(jī)，其外形見圖1。其特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量輕、易變形。

圖1 主發(fā)室外形圖

主發(fā)室鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

主發(fā)室鋼結(jié)構(gòu)由上百項(xiàng)零部件組焊而成，主要由側(cè)壁裝配、門裝配、主發(fā)室頂蓋裝配、冷卻塔底架裝配、室連接梁、頂蓋密封框、制動(dòng)電阻底架裝配、底架蒙皮以及一些小的零部件構(gòu)成。其外形尺寸直接影響到機(jī)車總組裝裝配精度及外觀質(zhì)量，尺寸及精度要求高，具體見表1。

表1 主發(fā)室鋼結(jié)構(gòu)外形尺寸及精度要求

主發(fā)室工藝分析

主發(fā)室結(jié)構(gòu)主體材料采用矩形管、角鋼及厚度從1.5mm到4mm不等的薄鋼板組焊而成。主發(fā)室工藝流程如圖2所示。

圖2 主發(fā)室工藝流程圖

原材料準(zhǔn)備：由于主發(fā)室結(jié)構(gòu)中使用了大量的管材，這些管材在組裝焊接后，管內(nèi)壁無法再進(jìn)行任何防腐處理，所以這些管材在組裝前必須進(jìn)行磷化處理，而對(duì)于使用的Q235A冷軋鋼板，一般情況下不需作其他處理，但當(dāng)鋼板由于放置較久或保存不當(dāng)造成表面有浮銹時(shí)，在組裝前必須進(jìn)行拋光處理或作退庫處理。

備料工序：為了保證零配件組裝精度，采用激光切割機(jī)對(duì)板材進(jìn)行落料，確保落料尺寸的精度控制在公差范圍內(nèi)；采用鋸床對(duì)型材進(jìn)行鋸切落料，可保證在鋸切面不會(huì)形成熱切割產(chǎn)生的變形。

成形工序：采用數(shù)控折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行折彎操作，針對(duì)產(chǎn)品的折彎半徑及成形特點(diǎn)，采用不同的折彎模，對(duì)于主發(fā)室頂蓋這類盒型配件，采用分段模在160t數(shù)控折彎?rùn)C(jī)上折彎成形，加工出的產(chǎn)品經(jīng)過檢查合格后流入下工序進(jìn)行裝配。

組裝工序：分別在不同的臺(tái)位進(jìn)行各零部件的裝配、焊接、矯正等工作。其中側(cè)壁裝配使用柔性組裝平臺(tái)進(jìn)行組裝，各零部件按要求裝配完成后，進(jìn)入總組裝工序。

總組裝：完成除頂蓋裝配外的各配件的組裝、焊接、矯正等工作，最后再完成頂蓋配裝并安裝螺柱。

產(chǎn)品檢查：產(chǎn)品完工后按照檢查計(jì)劃進(jìn)行工人自檢底架蒙皮及主發(fā)頂蓋采用沒有滲漏探傷檢測(cè)。主發(fā)室內(nèi)安裝的都是電器元件，不得有任何漏點(diǎn)、中檢檢查，檢查合格后作好各項(xiàng)記錄，再提交檢察員進(jìn)行檢查，檢查合格后方可流入下工序進(jìn)行酸洗、油漆，油漆后由檢查員檢查油漆質(zhì)量，合格后方可流向下工序。

焊接工藝：針對(duì)主發(fā)室不同的焊接接頭形式，編制了焊縫接頭形式清單及對(duì)應(yīng)的焊接WPS，所有焊接必須符合《車體焊接技術(shù)條件》。

工藝存在的問題

⑴外形尺寸較難控制。由于主發(fā)室鋼結(jié)構(gòu)的剛度不強(qiáng)，所以在組裝焊接后，外形尺寸3956±3mm由于焊接收縮而難以控制，從而影響檢修門的安裝質(zhì)量，并且由于變形，導(dǎo)致對(duì)角線誤差大，影響車體總組裝。連接梁安裝困難。連接梁由于超過主發(fā)室下平面80mm，在主發(fā)室組裝平臺(tái)上無法安裝。后通過臨時(shí)墊高主發(fā)室的方法組裝焊接后，由于主發(fā)室自身的重量?jī)H由連接梁承重，以及在調(diào)運(yùn)過程中經(jīng)常發(fā)生碰撞等情況，導(dǎo)致連接梁極易發(fā)生變形，造成返工。

⑵制動(dòng)電阻底架和冷卻塔底架結(jié)構(gòu)相同，其焊接按原工藝主要分為兩部分，首先在柔性平臺(tái)上組焊框架，包括各電阻制動(dòng)安裝梁、橫梁、縱梁等。由于4個(gè)M16×50制動(dòng)電阻安裝螺栓的相對(duì)位置非常重要，直接影響后工序電阻制動(dòng)的順利安裝，因此在平臺(tái)上無法保證4個(gè)螺栓在底架矩形管上的組裝焊接質(zhì)量，故將各安裝梁先組焊后整體劃線鉆孔加工，利用樣板將4個(gè)螺栓及底架蒙皮的工作放到后續(xù)總組裝臺(tái)位進(jìn)行安裝。但這個(gè)工藝會(huì)帶來一系列問題，如螺栓與矩形管的焊接，以及矩形管的封板都只能采取仰焊位置，造成焊縫成形差、焊接不夠牢固的問題，而在后續(xù)酸洗、油漆的工序中還發(fā)現(xiàn)，這個(gè)焊縫非常重要，必須密封，否則在酸洗的過程中會(huì)有液體滲漏到矩形管中，或雨水滲漏至底架下部，帶來安全隱患。

⑶頂蓋矯正難度大。由于頂蓋蒙皮由三塊組成，且厚度為2mm，拼接焊量多，焊接后變形大，焊后矯正不僅需要操作工高超的技能水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還需要花費(fèi)大量的人工，但仍然有一些不確定因素如矯正時(shí)熱輸入量太大和錘擊力過大造成波浪變形，導(dǎo)致頂蓋的平面度不佳（見圖3），在上油漆后外觀質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

圖3 主發(fā)室頂蓋表面狀態(tài)

⑷螺柱與安裝座不匹配。主發(fā)室主體與頂蓋裝配因?yàn)榘惭b電阻制動(dòng)的需要，必須分開交庫。在吊入電阻制動(dòng)后，主發(fā)室主體與頂蓋通過主體上的螺柱與頂蓋裝配上的安裝座進(jìn)行連接，由于試制時(shí)在車體總組裝時(shí)進(jìn)行安裝座現(xiàn)場(chǎng)配焊，不存在螺柱與安裝座不匹配的現(xiàn)象。后由于公司執(zhí)行“先油漆，后組裝”工藝，不允許在車體總組裝現(xiàn)場(chǎng)配焊，安裝座必須在頂蓋裝配制作過程中安裝到位。由于未考慮到密封條的影響以及安裝座的孔為圓孔，造成了螺柱與安裝座不匹配，頂蓋裝配和主發(fā)室主體安裝困難。

解決措施

⑴在組裝時(shí)使用調(diào)節(jié)螺桿控制兩個(gè)側(cè)壁與水平方向的垂直度，并將兩個(gè)側(cè)壁利用螺栓固定在組裝平臺(tái)上，以防止組裝焊接引起的變形，保證對(duì)角線以及尺寸精度。在與頂蓋配裝前，用4段專用圓管墊高主發(fā)室，固定其底部，具體如圖4所示。該墊高可以起兩個(gè)作用，第一可以將整個(gè)主發(fā)室抬高，便于連接梁的裝配；第二可以使主發(fā)室平穩(wěn)放置，確保主發(fā)室在運(yùn)輸、油漆等過程中不會(huì)引起連接梁的變形，通過該裝置的使用，很好的控制了主發(fā)室的外形尺寸并解決了連接梁安裝困難的問題。

圖4 主發(fā)室專用墊高裝置

⑵針對(duì)以上底架焊接及漏水的情況，借用4400主發(fā)生底架焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)（見圖5），這樣底架在柔性平臺(tái)組裝完后裝夾在該翻轉(zhuǎn)工裝上，就可以一次將底架各方形管、4個(gè)M16×50螺栓、封板、底架蒙皮全部焊接完成，且所有焊接位置全部處于平焊、平角焊位置，焊接質(zhì)量得到保證。利用該翻轉(zhuǎn)臺(tái)，底架裝配及蒙皮的組裝焊接簡(jiǎn)單高效，質(zhì)量穩(wěn)定，有效的控制焊接變形，做拼縫煤油滲漏試驗(yàn)也方便，提高了翻轉(zhuǎn)臺(tái)的利用率。

圖5 借用4400主發(fā)底架焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)

⑶頂蓋的制作非常耗時(shí)耗力。必須由一名經(jīng)驗(yàn)豐富的操作工在操作平臺(tái)上進(jìn)行組裝操作，將4塊已經(jīng)成形好的頂蓋拼板放置在平臺(tái)上進(jìn)行拼接，待2條拼接焊縫和2條雨檐裝配焊縫滿焊后發(fā)現(xiàn)由于熱輸入量大，板材薄，整個(gè)平面的變形非常嚴(yán)重。操作工在平臺(tái)上采取梅花形點(diǎn)狀火焰矯正的方法進(jìn)行矯正，即一邊利用氧-乙炔火焰加熱變形區(qū)域的凸起的部位，一邊利用木錘輕輕敲擊加熱的凸點(diǎn)，然后噴上水霧迅速冷卻使變形凸起的部位組織收縮，內(nèi)應(yīng)力釋放使蒙皮各部的組織均勻，達(dá)到矯正的目的。該方法雖然能在一定程度上緩解變形，但由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、變形程度等因素影響，往往難以保證局部平面度，在油漆后表面凹凸不平的現(xiàn)象非常明顯，外觀質(zhì)量極差。而且此過程只有少數(shù)有經(jīng)驗(yàn)的操作工人能夠操作，造成質(zhì)量不穩(wěn)定，頂蓋裝配成為生產(chǎn)進(jìn)度的瓶頸。為了解決此問題，首先調(diào)整蒙皮拼接的工藝，將原來的橫向3段拼接改為縱向2部分拼接。拼接焊縫由2條橫向的焊縫變?yōu)?條縱向的焊縫，不僅減少了焊接工作量還減少了焊接熱輸入，減少焊后變形。其次改變工藝順序，采用先將板材拼焊后矯平再折彎的工藝順序，可以有效緩解變形程度。后與骨架內(nèi)部分段焊，變形量較小，無需火焰矯正，既減少矯正工作量還保證了表面質(zhì)量。

⑷為確保安裝座位置的正確，減少后續(xù)不必要的返工，安裝螺座均采用工裝樣板配裝，保證定位尺寸公差±0.5mm，還提出了安裝座與螺座進(jìn)行配裝的工藝，通過在主發(fā)室主體上模擬車體總組裝工序安裝密封條，然后吊裝頂蓋并根據(jù)螺堵位置確定安裝座的位置后進(jìn)行焊接組裝，安裝后須拆掉密封條以便于后續(xù)進(jìn)行酸洗、油漆工序。為了提高頂蓋的互換性，更便于安裝主發(fā)室頂蓋，在不影響功能的前提下，將安裝座的圓孔改成長(zhǎng)圓孔，使得后續(xù)車體總組裝工人操作簡(jiǎn)單方便。

結(jié)束語

本文總結(jié)的問題和提出的解決措施都是在生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題以及行之有效的解決方案。通過這些改進(jìn)措施，永磁3000馬力機(jī)車主發(fā)室在試制的基礎(chǔ)上質(zhì)量得到了提升，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，生產(chǎn)效率得到較大的提高。產(chǎn)品的一次交檢合格率達(dá)到了99%。