出口铁路货车底架端牵枕组对装置的模块化设计与改进

出口铁路货车底架端牵枕组对装置的模块化设计与改进

伞英杰 李 楠

中车沈阳公司，辽宁 沈阳 110142

摘要:文章分析了出口铁路货车底架端牵枕组对装置的模块化设计与改进方法，结合多种出口铁路货车通用结构的装备形式，在经过多种类似出口车型试制和中小批量生产的实际使用检验后，经过完善，组对装置的模块化结构形式已相对固定，与组装焊接工艺相适应，能够完全保证工艺质量要求，根据车型的实际结构，更换或者调整功能模块，即可达到投用条件。

关键词:出口铁路货车; 底架; 端牵枕组对装置; 模块化设计

1 设计背景

出口铁路货车车型底架的主要组成部分常见结构为端梁、牵引梁与枕梁组焊结构和端梁、牵引梁组焊结构。端梁用于安装侧缓冲器、车钩托梁、链子钩吊座等零部件，通常为钢板拼焊结构，对焊缝、缓冲器座板平面度和两侧安装孔间距尺寸要求较高; 牵引梁则需要安装车钩托板、车钩等重要零件，通常由两个冷弯槽钢或钢板拼焊角钢，对焊缝、从板座与缓冲器座板间距、内距等控制要求较高; 枕梁心盘与转向架连接，通常为钢板拼焊的箱型结构，对焊缝、上心盘安装面、旁承安装面的平面度等控制要求较高。端牵枕的组对焊接质量直接影响货车底架组对质量、车体钢结构强度、车体和转向架的连接质量以及整车强度和性能实现。同时，很多出口车型为试制或者小批量生产，端牵枕组对装置为必备装备，该装备必须能够保证组对质量，同时也要具备一定的经济性，小批量生产时，还必须保证工作效率。因此，考虑到多种车型的 H 型端牵枕结构和 T 型端牵结构均类似，所采用侧缓冲器型号类似，枕梁均为箱型结构，与球形心盘配合使用的心盘安装座结构类似，经过多次设计、验证和完善，组对装置所采用结构模式和组装工艺已基本固定，因此，采用模块化设计更适合试制和小批量生产模式，精度和功能满足工艺要求，能够实现快速调整、重复利用，有效降低试制成本。

2 产品分析与初始设计方案

所有类型的端牵枕结构按照其使用功能和焊接组对工艺，均优先采用正装方式，才能实现控制各零部件高度差和形位公差，组对完成后，再配合翻焊机构即可实现所有焊缝的施焊，工艺步骤分解顺畅，工装设计思路明确。H 型端牵枕结构重点控制的工艺参数项点有: 心盘中心至牵引梁端板纵向尺寸HD1、牵引梁内距尺寸 HD2、牵引梁从板座与缓冲器座板外立面纵向尺寸 HD3、缓冲器座板外立面与心盘中心纵向尺寸 HD4、心盘安装座下平面至牵引梁翼板下平面高度尺寸 HD5、心盘安装座下平面至缓冲器座板下平面高度尺寸 HD6、缓冲器安装板间距尺寸 HD7、牵引梁端板与纵向中心面的垂直度、缓冲器座板外立面与牵引梁端板垂直度、牵引梁腹板内立面与纵向中心面的对称度或者平行度，以及各大部件的对角线差。T 型端牵结构重点控制的工艺参数项点有: 牵引梁内距尺寸 TD1、牵引梁从板座与缓冲器端板外立面纵向尺寸 TD2、牵引梁端板至缓冲器安装板外立面纵向尺寸 TD3、牵引梁翼板下平面至缓冲器安装孔中心的高度差 TD4、牵引梁端板下平面至牵引梁翼板下平面 TD5、缓冲器座板间距尺寸 TD6、牵引梁端板与纵向中心面的垂直度、缓冲器座板外立面与牵引梁端板垂直度、牵引梁腹板内立面与纵向中心线的对称度或者平行度，以及各大部件的对角线差。

综合分析产品结构、工艺组装路线、焊缝等级、焊缝探伤等级等要素后，确定端牵枕组对装置初始 方案，即根据组对和焊接工艺要求以及产品焊缝等级等因素，H 型端牵枕结构组对装置以枕梁下盖板提前预组的心盘安装座内圆和下平面作为组对定位基准，T 型端牵结构则以缓冲器座板孔和外立面作为组对定位基准，设置枕梁纵向定位装置、牵引梁端 板纵向定位装置、牵引梁内距横向定位装置、牵引梁 从板座与缓冲器座板外立面纵向定位装置、缓冲器 安装板外立面与心盘中心纵向定位装置等结构，以 上定位装置的结构应同时保证形位公差要求，且能 够尽量合并以节约操作空间，便于调整使用。

3 模块化设计方案具体实施

模块化设计通常会采用带 T 型槽或者安装孔的平台作为安装基准，可根据组对精度要求选择合适的平台型式、表面平面度和连接方式，在实际调试装备的过程中，可通过平台实现对垂直度等要素的控制，降低调试难度，提高效率; 同时，平台作为工件检测基准使用，可提高产品质量和劳动效率。出口货车产品设计选用的侧缓冲器的结构和安装要求基本类似，故首先选择将缓冲器座板定位座进行模块化设计，对称分布的两件通过调整间距，即可实现 HD7 或 TD6 尺寸控制，控制定位座的形位公差，可控制缓冲器座板外立面的垂直度，通过调整高度，可实现 TD4 尺寸控制。枕梁心盘安装座结构基本类似，故心盘定位座采用“安装基准板 + 心盘定位销 + 螺钉紧固”结构形式，更换不同直径和高度的心盘定位销，即可实现多种车型的转换。该装置 作为 HD1、HD4、HD5、HD6 等尺寸安装和测量基准，模块化设计为最优选择。

牵引梁内距横向定位尺寸 HD2、TD1 基本固定， 采用“安装基准板 + 不同厚度的双侧定位块 + 螺钉紧固”结构形式，配合对中座的使用，同时能够控制 对称度、对角线等要素，应为模块化设计。心盘安装座下平面至牵引梁翼板下平面尺寸HD5 在每个车型的产品图纸中虽然有变化，但是通过在牵引梁翼板下平面定位托板上设置高度不同的 调整垫板，即能够控制大多数车型的心盘安装座下 平面至牵引梁翼板下平面尺寸，可实现模块化设计。心盘安装座下平面至缓冲器座板下平面的高度尺寸 HD6、牵引梁翼板下平面至缓冲器安装孔中心的的高度尺寸 TD4 以及牵引梁端板下平面至牵引梁翼板下平面 TD5，在每个车型的产品图纸中有小尺寸变化，调整垫板通过增减厚度或者更换实现高度差控制，可实现模块化设计。

在枕梁侧或牵引梁端板外侧、缓冲器座板外侧设置中心座，用平尺或者细线形成纵向中心线，与心盘中心、牵引梁内距横向定位装置中心等重合，可实现对称度、垂直度等要素的控制，也便于装备安装调试和实际生产使用。所有的压紧装置、顶紧装置需根据组对和焊接的需求设置在合理的位置，采用合适的高度，采取便于调整的结构，通过增加垫板等方式，可以适应多种车型生产使用。在后续的车型试制过程中，对于这两种结构的 部分定位模块进行了局部优化设计和完善。例如， 根据工件的实际生产情况变更了缓冲器座板的定位 模块，采用了“定位销 + 定位面”结构，通过对模块定位面进行机加工精度控制，保证缓冲器座板外立面的垂直度和平面度，使端梁结构组对组焊更加准 确。再如，在合适的位置增加了顶丝、气缸等结构， 用以保持组对形态尺寸、对抗焊接变形等。两种结构的模块化组对装置涵盖了所有需要控制的 工艺质量项点，设计方案能够满足工艺要求。

4 结束语

以上两种结构模块的通用性良好，重复利用率高，安装调试方便，极大地降低了装备制作成本，缩短安装调试时间，提高了生产效率和货车产品质量。多种出口铁路货车端梁、牵引梁与枕梁结构,提炼出端梁+牵引梁+枕梁或端梁+牵引梁两种通用结构的装备形式,采用模块化设计,通过不同功能模块的组合,能适应多种铁路底架端梁+牵引梁+枕梁或端梁+牵引梁组装工艺需求,并投用于试制和小批量现场生产。 以上两种结构的装备设计方案合理有效，满足工艺质量要求，在探索铁路货车非标工艺装备模块化设计工作上初步取得了宝贵的经验。

参考文献：

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