地铁车辆铝合金侧墙数控加工技术研究分析

地铁车辆铝合金侧墙数控加工技术研究分析

闫文云张西洋庞明仁万景元杨世杰

摘要：现代城轨车辆多数为强度高、重量轻的铝制车体，本文针对两种典型铝合金B型地铁车辆侧墙结构分析，根据两种侧墙结构，分块侧墙和整体侧墙的结构特点，从工艺装备、操作工具、加工方法等方面进行研究、实践，得出两种结构侧墙的数控加工技术。通过研究两种数控加工技术，制定有效的铝合金车体侧墙加工方案用于保证不同车型铝合金车体的产品质量。

关键词：地铁车辆；铝合金侧墙；数控加工

0引言

侧墙是地铁车辆铝合金车体承接底架和车顶的关键部件，通过对特定铝合金型材加工得到相应规格尺寸。数控加工是侧墙生产的关键技术，侧墙主要加工位置为侧墙的窗口和门口，通过使用数控机床加工，可以得到尺寸精度的侧墙。地铁车辆侧墙典型结构分为两种，一种为分块结构形式，如图1所示，分别加工小块侧墙板，之后焊接门立柱，在车体总成工序将每块小侧墙进行定位，再与底架和车顶进行焊接；另一种为整体结构形式，如图2所示，侧墙板与边顶组焊在一起，进行整体机加工，加工出窗口、门口和整体尺寸，焊接门立柱在总成工序整体与车顶和底架进行焊接。

图3整体侧墙加工工装

2.数控加工技术研究

由于侧墙正反两面都有机加工内容，且内外窗口尺寸不同，呈台阶式。按照一般加工工艺要求，需要正装加工窗口基本尺寸和滑槽，以及端部位置，反面加工外侧窗口尺寸。分块小侧墙由于分块侧墙体积小，方便吊运翻转，加工正装加工内容以后吊运至反装胎，重新压卡加工反装内容。灵活性较大，加工情况可根据实际生产随时调配，由于工件在车长方向无挠度，因此加工程序较为简单。

整体侧墙结构在工装上可以近似的看做是一个“扇形”结构，在加工门框轮廓时需要对该轮廓特征进行坐标系旋转，以满足总成对侧墙角方差要求。另外整体侧墙需要预设挠度值，所以侧墙在实际加工中的状态不可能是理想状态，需要对加工路径按照实际侧墙轮廓状态进行刀具路径的位置补偿，才能得到合格的侧墙产品，加工程序较为复杂。侧墙在正装加工胎完成加工后，吊运至反装胎位的过程中需要进行翻转，翻转过程容易造成侧墙变形。因整体侧墙的门口处无连接，吊运时吊带放置在窗间板的位置上，可能导致在翻转工件的过程中将工件扭曲，破坏焊接位置焊缝等情况。于是采用160mm直径三面刃铣刀反装加工窗口的形式，不仅可以减少胎位的布置，节省成本，而且可以避免二次吊运、翻转造成的工件扭曲、焊缝破坏等情况。但是在加工是容易出现视线盲区，增加了侧墙加工过切的风险。且挤压型材越长，变形越大，因此分块侧墙加工风险比整体侧墙小。

3总结

两种结构对加工工艺的影响主要是：分块侧墙结构由于采用分块侧墙单独加工，在车体总成时需要根据总成时的挠度值分别焊接各个位置小块侧墙，加工和工装均不需要考虑侧墙挠度；而侧墙整体结构是将分块侧墙焊接在边顶上，焊接后整体侧墙带有挠度，加工门口、窗口时需要考虑侧墙挠度，加工工装的布置也要符合侧墙挠度。

分块侧墙加工风险小，工装布置灵活，加工程序简单，但是后续组装难度大。整体侧墙带挠度加工工装设计，解决了整体侧墙与车顶部件、底架部件的公差尺寸匹配难题，减少了工人调修、组装劳动强度，生产效率较高，但加工程序较为复杂，加工风险大。实际生产和工艺设计中，需要根据实际情况，选择合适的加工方法，以最大可能保证了产品质量，提高了生产效率，降低了制造成本。

参考文献：

[1]程浩，动车组铝合金车体大部件数控加工方法，机床与液压，2012（1）

[2]姚瑞敏，地铁带窗侧墙板数控加工工艺分析，机械工程与自动化，2017（6），207

[3]赵佳佳，地铁车辆铝合金车体整体侧墙机加工工艺分析，车2014轨道交通先迸金覆棚T及检测技术交流会，2012

[4]SINUMERIK840D／840Di／810D高级编程手册[M]，2004