長春地鐵車體制造技術(shù)

劉廣達(dá) 長春軌道客車股份有限公司

長春地鐵車體制造技術(shù)

劉廣達(dá) 長春軌道客車股份有限公司

長春地鐵是某公司為適應(yīng)東北地區(qū)氣候環(huán)境，而最新設(shè)計(jì)的城市軌道車輛。該車型的車體結(jié)構(gòu)為鋼鋁混合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)技術(shù)要求高，制造難度大。經(jīng)過長期試驗(yàn)，終于摸索出了一套車體制造技術(shù)，使得該車型車體順利生產(chǎn)出來。

車體制造

1.車體結(jié)構(gòu)

1.1 主要特點(diǎn)

底架、側(cè)墻、車頂、前后端墻為鋁型材組焊結(jié)構(gòu)。牽引梁、枕梁為鋼板焊接而成的鋼模塊。由于受基建條件限制，車高為2410mm，車體最大寬度2800mm，車體斷面尺寸非常小。

1.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)（表1）

表1 長春地鐵車體主要參數(shù)

2.制造難點(diǎn)

車體制造難點(diǎn)：

（1）底架制造。底架為鋼鋁混合鉚接結(jié)構(gòu)，對底架的平面度、寬度、直線度要求極高，是車體制造的難點(diǎn)之一。

（2）車體形狀及斷面尺寸的控制。車體斷面尺寸影響內(nèi)裝件的安裝；車體形狀直接關(guān)系到車門的安裝調(diào)試；窗口的平面度關(guān)系到車窗的安裝及美觀；同時(shí)，車體形狀的控制也是基建限界的需要。

3.工藝措施

車體組成制造工藝順序?yàn)椋孩俚准芙M對落車。②組對側(cè)墻，調(diào)整門口。③組對車頂。④組對端墻。⑤車體焊接、小件焊接。⑥車體調(diào)修交檢。

針對車體的制造難點(diǎn)，經(jīng)過長期試驗(yàn)，總結(jié)了如下工藝方法。

3.1 底架制造

從車體制造組成的工順序來看，底架為車體組成的第一道工序，是整個(gè)車體制造的基準(zhǔn)，是車體強(qiáng)度的基礎(chǔ)；同時(shí)，也是后續(xù)車體稱重、裝配落車的基準(zhǔn)。因此，底架的制造質(zhì)量，是整個(gè)車體結(jié)構(gòu)制造的關(guān)鍵，也是整臺(tái)車制造的關(guān)鍵。

底架長約19m，寬約2.6m，整體結(jié)構(gòu)為鋼鋁鉚接的混合結(jié)構(gòu)。其中，地板與底架邊梁為鋁型材焊接結(jié)構(gòu)，牽引梁、枕梁為鋼模塊結(jié)構(gòu)。枕梁、牽引梁與底架邊梁鉚接到一起。由于牽引梁、枕梁與底架邊梁鉚接到一起，根據(jù)鉚接技術(shù)條件，要求折兩個(gè)部件的鉚接貼合面的間隙不允許超過1mm，這就意味著底架邊梁與地板組合焊接后，底架寬度不能超過公差要求2mm，單側(cè)底架邊梁垂直度不能超過1mm，地板平面度不能超過2mm，這也就大大的增大了底架的制造難度。

為保證底架的制造要求，在牽引梁、枕梁制造的過程中留加工余量。在組焊完成后，對枕梁、牽引梁的寬度，以及與底架拉鉚的貼合面進(jìn)行機(jī)械加工，從而保證枕梁、牽引梁的寬度，以及與底架鉚接的貼合面完全符合圖紙要求。

由于鋁底架尺寸精度要求高，因此一步制造完成鋁底架難度較大。為了保證鋁底架的制造精度要求，將鋁底架的制造分成兩個(gè)模塊完成，首先是鋁地板的制造；其次，是邊梁與地板的合成焊接。

對于地板的制造，最重要的就是要保證地板焊接后的平面度要求。為保證地板焊接后的平面度要求，在工裝壓緊上采用液壓工裝壓緊，增加壓緊力；同時(shí)，在地板組對的中間型材上通長放置1噸長壓鐵，增加壓緊力。為防止焊接后地板變形，在地板正裝組對時(shí)，在地板橫斷面上預(yù)制10mm焊接反變形，使地板在組對時(shí)橫斷面上形成一個(gè)拱橋形。在地板焊接時(shí)采用雙槍自動(dòng)焊同時(shí)對稱焊接，焊接順序?yàn)橄群附油鈧?cè)兩條焊縫，再焊接內(nèi)側(cè)兩條焊縫；并且，內(nèi)外兩條焊縫的焊接起始位置顛倒。在地板反裝焊接時(shí)，無需再預(yù)制焊接反變形，只需使用液壓工裝對地板壓緊即可。焊接時(shí)，依舊使用雙槍自動(dòng)焊同時(shí)對稱焊接，焊接順序?yàn)橄群附油鈧?cè)兩條焊縫，再焊接內(nèi)側(cè)兩條焊縫。采用以上工藝手段可以保證地板平面度滿足圖紙要求。

對于邊梁與地板的合成焊接，最重要的就是保證合成焊接后的鋁底架整體寬度。由于地板和邊梁為插接結(jié)構(gòu)，在寬度方向可調(diào)節(jié)量較大，在組對鋁底架時(shí)，整體寬度上每側(cè)邊梁平行放寬2mm，使用液壓工裝壓緊邊梁，并且在底架中間通長放置1噸長壓鐵，使用雙槍自動(dòng)焊同時(shí)對稱焊接即可。鋁底架焊接完成后，對其進(jìn)行機(jī)械加工，保證鉚接位置的準(zhǔn)確。加工完成后，對底架進(jìn)行牽引梁、枕梁的鉚接。通過以上的種種工藝方法和措施，最終保證了底架的制造精度。

3.2 車體形狀及斷面尺寸控制

車體的形狀及斷面尺寸的控制，需要通過對各大部件的尺寸控制，以及總組成時(shí)的工藝方法來保證[1]。

在車體總組成前，需要對各個(gè)大部件的尺寸進(jìn)行復(fù)檢，大部件必須滿足圖紙尺寸要求。在車體總組成時(shí)，首先組裝側(cè)墻，以車體底架上的門口中心和窗口中心為定位基準(zhǔn)，從車體中心向兩端開始依次組對側(cè)墻。組對完畢后，用工裝進(jìn)行固定支撐，使用側(cè)墻定位裝置將側(cè)墻連接成一體 。由于受車體整體撓度的焊接影響，側(cè)墻門口處需要整體向外支撐出3mm的焊接反變形量。安裝車頂，安裝車頂以窗口中心為定位基準(zhǔn)，同時(shí)要注意保證車頂兩端與側(cè)墻兩端的外側(cè)面保持一致。調(diào)整車體形狀輪廓，保證側(cè)墻的整體直線度在3mm以內(nèi)。車體斷面控制示意如圖1所示。組裝端墻，組裝端墻時(shí)以端門中心為定位基準(zhǔn)，同時(shí)兼顧端墻與底架端梁的垂直度要求。通過，以上的方法可以在車體總組成焊接后保證車體形狀及斷面尺寸。

圖1 車體斷面控制裝置示意圖

4.結(jié)束語

通過采用以上工藝措施，長春地鐵車體的各相關(guān)尺寸、行位公差得到有效控制，達(dá)到了設(shè)計(jì)及工藝要求，產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效保證。

[1]王炎金.鋁合金車體焊接工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.