八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室組對(duì)工裝設(shè)計(jì)

曲 振

中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 鋼結(jié)構(gòu)分公司

八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室組對(duì)工裝設(shè)計(jì)

曲 振

中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 鋼結(jié)構(gòu)分公司

八軸機(jī)車(chē)是目前最先進(jìn)的、速度較快的大功率交流電力機(jī)車(chē)，該機(jī)車(chē)是不同于連車(chē)3系列機(jī)車(chē)的鋼結(jié)構(gòu)組成，該機(jī)車(chē)用于鐵路重載貨運(yùn)的高速電力機(jī)車(chē)。該車(chē)司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)較其它3系列機(jī)車(chē)車(chē)型復(fù)雜，裝配起來(lái)較困難，焊后變形大等特點(diǎn)，給操作者組對(duì)工作帶來(lái)較大困難。八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求高等原因。決定其比以往其他類(lèi)型機(jī)車(chē)焊接難度大，根據(jù)八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)司機(jī)室組對(duì)工裝。有效保證司機(jī)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(cái)力。通過(guò)對(duì)前3臺(tái)八軸電力機(jī)車(chē)組對(duì)焊接過(guò)程中，所總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，可以很好的保證焊后組對(duì)尺寸，保證機(jī)車(chē)的整體安裝尺寸要求，和行車(chē)安全。

電力機(jī)車(chē)；司機(jī)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(jì)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(zhǔn)確度及互換協(xié)調(diào)，制造過(guò)程中采用大量工藝裝備，因此工裝的設(shè)計(jì)制造要占用大量人力，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、工裝制造成本占研制周期及研制成本的相當(dāng)大的比例。所有能快捷、高效地設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的工裝在產(chǎn)品生產(chǎn)中是一個(gè)重要課題。八軸電力機(jī)車(chē)工裝具備縮短制造周期、占地面積、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、制造成本、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、輕巧、采用模塊化設(shè)計(jì)、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(jī)車(chē)的司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)形狀是流線(xiàn)型特色鋼結(jié)構(gòu)件，前面和側(cè)面都是圓弧過(guò)渡，外觀漂亮。較其他車(chē)型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度要求也較高，公司現(xiàn)有工裝條件很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此需要解決工裝不能滿(mǎn)足對(duì)新產(chǎn)品的保證問(wèn)題。新設(shè)計(jì)的司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)工裝不僅要適合特殊、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的組對(duì)工作，還要方便現(xiàn)場(chǎng)操作人員的對(duì)新產(chǎn)品的組焊。為保證司機(jī)室質(zhì)量，經(jīng)反復(fù)研究不斷改進(jìn)和完善裝配工藝，取得良好效果。

2 八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室組對(duì)

2.1 組對(duì)以及組對(duì)應(yīng)達(dá)到的要求

將各種零件組合起來(lái)，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(guò)程稱(chēng)組對(duì)。

組對(duì)工作應(yīng)達(dá)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(zhǔn)確性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的準(zhǔn)確。

(2)保證良好的連接部位。

(3)防止和減少變形。

2.2 司機(jī)室結(jié)構(gòu)

八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室由左右側(cè)墻、前臉、上面頂蓋、頭燈箱、標(biāo)志燈箱、標(biāo)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(gè)后端面和底面全空，留在下工序機(jī)車(chē)大組裝時(shí)，再與車(chē)體和車(chē)架組焊。制造過(guò)程中兩側(cè)墻剛性低，后端面和底面的尺寸自由變動(dòng)大，其鋼結(jié)構(gòu)形狀及尺寸不易控制。

1)司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)裝配

司機(jī)室裝配的輪廓設(shè)計(jì)如圖1：

圖1

由圖1可以看出八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)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(guò)程中全部構(gòu)件高度尺寸按負(fù)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(jī)室表面蒙皮是空間曲面的，鋼板的形狀誤差，拼接過(guò)程中的焊接變形，都直接影響司機(jī)室的裝配工藝。裝配過(guò)程中還要控制好司機(jī)室底面圓弧和其他平面的平面度以及曲面圓滑過(guò)渡，以保證機(jī)車(chē)大組裝時(shí)車(chē)體與底架的組裝尺寸的配合，保證機(jī)車(chē)整體質(zhì)量。

2)裝配工藝

檢查司機(jī)室兩側(cè)墻頂、底面和頂蓋以及側(cè)墻直線(xiàn)度是否達(dá)到工藝要求，確認(rèn)合格后，將前窗框的上橫梁按已計(jì)劃的兩中心線(xiàn)組裝在頂蓋前底面的定位位置。把司機(jī)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(jī)室側(cè)墻的上、中、下部。檢查司機(jī)室后端下部的兩側(cè)墻及彎梁各部分尺寸，保證滿(mǎn)足設(shè)計(jì)圖樣要求。

2.3 司機(jī)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(kāi)檔尺寸自由移動(dòng)，在前臉上部?jī)蓚?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(xiàn)的內(nèi)側(cè)。冷卻后去除頂拉工具，測(cè)量?jī)蓚?cè)墻內(nèi)側(cè)開(kāi)檔尺寸和外側(cè)尺寸是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如超差可通過(guò)微調(diào)來(lái)矯正。

2)用2m平尺檢測(cè)側(cè)墻立柱直線(xiàn)度應(yīng)不大于1mm/m，如果超差應(yīng)采用火焰三角形加熱來(lái)矯正。再用2m平尺檢測(cè)側(cè)墻外平面度應(yīng)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(yīng)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(guò)渡及焊縫質(zhì)量等，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，填寫(xiě)質(zhì)量記錄，待發(fā)下工序總體裝配。

司機(jī)室整體工裝如圖2所示：

2.4 司機(jī)室前墻

司機(jī)室前墻由標(biāo)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(jìn)行安裝。司機(jī)室前墻裝配工裝，如圖3所示：

圖2

圖3

通過(guò)工藝改進(jìn)以后，邊梁裝配和側(cè)板裝配的變形達(dá)到了有效的控制。

3 工裝的設(shè)計(jì)與制作

3.1 組對(duì)基準(zhǔn)以及分類(lèi)

基準(zhǔn)就是指某些作為依據(jù)的點(diǎn)、線(xiàn)、面，可以根據(jù)它們來(lái)確定另一些點(diǎn)、線(xiàn)、面的位置。根據(jù)基準(zhǔn)的作用分設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類(lèi)。工藝基準(zhǔn)又分為原始基準(zhǔn)、畫(huà)線(xiàn)基準(zhǔn)、度量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、檢驗(yàn)基準(zhǔn)、輔助基準(zhǔn)。

3.2 組裝技術(shù)要領(lǐng)

在組裝鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的時(shí)候，怎樣采取措施來(lái)保證各項(xiàng)技術(shù)要求得以實(shí)現(xiàn)，這就時(shí)組裝技術(shù)要領(lǐng)。包括、中心線(xiàn)、對(duì)角線(xiàn)、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(yīng)

2)夾具工裝的尺寸要適當(dāng)

3)夾具與工裝應(yīng)做到堅(jiān)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(jiǎn)易性、輕便性和靈活性。

3.4 八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)工裝夾具制作

司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)裝配跨度大，質(zhì)量重。結(jié)構(gòu)整體裝配時(shí)，基準(zhǔn)定位困難，各部件位置難以修正。因?yàn)樵囍齐A段采用地樣平臺(tái)裝配，效率比較低。并且產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。首臺(tái)司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)落成后，出現(xiàn)了牽引中心線(xiàn)相對(duì)于兩側(cè)側(cè)墻裝配基準(zhǔn)傾斜，并且司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)對(duì)角線(xiàn)偏差等問(wèn)題。結(jié)合車(chē)間生產(chǎn)進(jìn)度的需要，同技術(shù)人員共同研究，參與對(duì)此工裝的設(shè)計(jì)，并親自負(fù)責(zé)工裝的制作。為了解決材料，選用過(guò)去的工裝進(jìn)行了平臺(tái)的改造，通過(guò)激光下料，制作司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)尺寸樣板，將樣板平鋪在已經(jīng)改好的平臺(tái)上，焊接定位并調(diào)整好水平面。對(duì)工裝夾具和定位基準(zhǔn)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(zhǔn)塊和頂緊裝置，使司機(jī)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(jī)車(chē)司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)比其他車(chē)型更復(fù)雜，裝配時(shí)操作難度大，需要有較好的理論知識(shí)和較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及靈活應(yīng)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(shí)，應(yīng)根據(jù)蒙皮成形來(lái)決定點(diǎn)焊固定順序。

經(jīng)過(guò)3臺(tái)八軸電力機(jī)車(chē)司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)的吊裝實(shí)驗(yàn)證明，新的司機(jī)室鋼結(jié)構(gòu)工裝應(yīng)用后，司機(jī)室前臉?shù)摴羌苎b配蒙皮、矯正工藝合理、規(guī)范，使得八軸電力機(jī)車(chē)整體質(zhì)量得到明顯提高，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率。

[1]中國(guó)北車(chē)集團(tuán)《機(jī)車(chē)車(chē)輛鉚工》。北京：中國(guó)鐵道出版社，2004

[2]黃國(guó)定《怎樣防止焊接應(yīng)力與變形》。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015