NX70A型共用平车中梁翼面切割工艺改进分析

NX70A型共用平车中梁翼面切割工艺改进分析

李磊 刘艳兵

中车哈尔滨车辆有限公司 黑龙江哈尔滨 150056

摘要：NX70A型共用平车的中梁是由二片单块中梁、隔墙板座、上盖板组成以及前后从板座等所构成的箱形构件。单片中梁是以宽度为630mm、翼面厚15mm的H型钢加工制造而成,在整个生产过程中,板座的装配质量也是中梁组成制造中的关键点,特别是单块中梁翼面切割质量直接影响了前后从板座的装配质量。

关键词:NX70A型共用平车；中梁翼面切割工艺；改进分析

当前长钢轨货运已成为中国高速铁路平车的主力货运形式,而NX70A型共用平车则基本上是由车体钢结构、空气制动装置、手制动装置、车钩缓冲装置、转K6型转向架、轮轴等部位构成,它也属于70t级铁路货车,车体结构一般是由中梁、侧梁、枕梁、横梁、大横梁及顺梁等部分构成,其中中梁是生产的难点和重点,为满足中国高速铁路重载、快捷的发展要求,本文将基于此特点,对中梁翼面切割工序加以详尽介绍。

一、车体制造工艺

与以往的共用平车不同,NX70A型共用平车在构造、强度、材料、连接方式等方面均有所改进。

(一)下料、压型工艺

此车辆所使用的板材安装材料为高强度耐候钢,而不是特制的材料,所以,新车辆零部件在工艺上主要采取了数控火花切削、数控等离子切削、激光分割、剪切、折弯、冲压加工、淬火、锻压等方法,因此,针对新车辆的构造特征和与传统共用平车时所产生的惯性问题,在工艺技术上做出了完善。

首先,中梁下盖板处和横梁下翼缘的外立杆搭设处均属寿命较小的部位,因此可以在设计制作过程中在中梁下盖板处端头加装中梁强化板,中梁强化板通过模具材料的挤出方式加工,但在中梁装配时,由于零件公差容易导致中梁加强板和中梁鱼腹之间的空隙,因此必须再次挤出方式装配。

在完成工艺时,首先需要把中梁下盖板拉开,将中梁的加强钢板和中梁下盖板连为一体,然后用数控火焰切割机,再一次加工成形。在中梁的拼装阶段,还需要对中梁下盖板经过仿型压弯,才可以将中梁下盖板和中梁鱼腹密贴成形,此方式不但可以降低零部件数量,还可以减少构件的应力集中,从而避免了钢板搭接结构时出现夹锈,从而在生产工序上大大缩短了模具制造和维修的环节。

(二)组装焊接工艺

中梁部分的构造与传统共用平车构造很相似,不过随着车辆的集载能力提高,中梁材料也从传统的提升为新的材料,在牵引横梁部位取消了牵引横梁加强钢板,因此中梁腹板厚度和强度也大大提高。和传统的共用平车制作工艺一样,车辆中梁部分制造工艺也需加以完善。传统的中梁鱼腹切削方式采取了机械式切削方法,直线和斜线相连的部分呈直角,而不是圆形。鱼腹挤压式角度也和NX70A型传统共用平车的挤压方式角度相对有一些增大,这样,鱼腹挤压方式时拐点部位的缝隙巨大,会影响鱼腹焊缝的质量,如通过液压装置间隙降低就会导致鱼腹层局部产生凹凸变化；若使用数控切割设备,则要求在设计与切割的拐点部位时,使之呈圆零点五径形,在设计鱼腹挤压式时,能够保持与拐点部位的密贴,而没有缝隙,以提高鱼腹的压型质量和焊缝品质。

配备液压单根中柱调整装置,可调节在牵引横梁上的挠和倾斜、梁旁弯。腹板的平坦程度和下垂度。还可以实现在线超声波测量,尤其对单根中梁的相应几何尺度数值进行了自动检测,并加以调整。

利用中梁鱼腹焊缝铣削工艺方式取代了原来的碳弧气刨工艺方式,从而减少了对中梁腹层的热量输入量和对中梁腹层的变化,从而提高了中梁腹层平坦率,同时又降低了碳弧气刨所产生的烟气污染量,对作业环境进行了改良。原来的传统手工火焰气割法已被中梁翼面的数控气割法所取代,从而大大提高了对翼面过渡部位的弧零点五径范围及制造精确度。

二、原始工艺方法存在的问题

(一)单片中梁翼面切割的传统工艺

传统方式是:中梁鱼腹分割采用机械式分割方法,线和斜线的连接处均为尖角,中间没有弧线,但由于与NX70A型共用平车的压型角度有所增加,在中鱼腹挤压型时拐点部位的间距变化很大,从而会影响中梁鱼腹,将鱼腹连接施工完成后的单块从中梁至翼面分割工序,摆放好平整后,落稳地放了出来,使被割面朝上。并在单块的中梁一侧位置安装了切割器,同时在待割处采用样板画好割线,并铺设了切割器轨,以尽量保证铁轨和割线的平行。然后将切割器置于钢轨上,并调节割炬的左右位移,使之与切削轴线保持直角,然后空走切割器,并微调轨迹,使切割机的割炬与切削轴线保持在正上方的相对位置,然后开始切削,在切削结束后,要将单块中梁吊到立式铣工台,并对埋弧焊接焊缝和翼面切口部予以机械加工,将之与H型钢腹层相连,以保证在从板座装配时与中梁腹层之间无缝隙。

(二)存在的问题

使用分割机就基本可以完成原本工艺上所进行的所有各项工作内容,不过在完成过程中出现了不少问题。第一,在使用分割机的期间需要把分割机轨道设置与要加工单片的中梁平行,以确保轨道在分割机工作期内没有摆动。当分割机运行至轨道中断时,轨道中心区域并不会塌陷,但由于该工艺方法的准备时间较长,造成了产量效率降低。再次,由于单块中梁与切割机轨自身都可能会出现旁弯的问题,在开展切削工作时,操作者要时刻关注切削炬头如何保持在切削轴线的正上方,以避免切削后余量过大,甚至切伤单块中梁腹板,而一旦切削后的剩余量过大,就会增加后续铣床的工程量,同时还必须利用切损伤腹层对切损部位加以修补。

三、改进方案

根据以上对原始切削技术工艺方式所存在工艺进行了论证,并考虑到通过设计这种在无轨道靠的单片中梁翼面中可能够将运行的机械切削装置定位,以此实现了提高制造效率、提高机械切削产品质量的目的。

(一)具体实施方案

通过观察实验,可以找到对一个便携式自动角焊小车的改造的办法,可以更改该小车的导向装置,将该小车的导轮勾在中梁翼面的一定厚度方向,以保证小车沿线工作。改变了其枪机夹持式装置,利用了原来夹持式枪机的中间位置来夹持割炬,然后又把原来位于小车中间部位的夹持式装置移到了小车的另一侧,以防止其在长期工作环境中受热温度过高损伤,所使用的割炬和气体分电器等设备都是由切割机所拆卸,

(二)改进后的优势

改造后的小车可以直接在单片中梁翼面上运行,无需工作前辅装切割机轨道的准备内容,从而防止了因为钢轨铺装不牢固而造成的切割机小车晃动,而产生质量问题。本小车采用了单块中梁翅面的厚度方向定位,使车辆可以完全依靠单块中梁自身的垂直速度方向工作运行,而只需在切削的初始阶段微调切炬位置,此时切割器轨迹与单块中梁并不平行,不会出现切削余量不平衡以及切伤腹板单元的问题,大大提高了制造效率,减少了机械操作能力,还提高了质量。

结束语:

综上所述,经过改造后的便捷式自动角焊小车切削的中梁翼面切口更加均匀。不仅无法割伤单片或中梁腹层,而且也不会产生过多的切削余量,以实现预期目标,由此可见,该工艺方案具有切实可行和合理性。

参考文献：

1. 张志勇, 李小冬, 张立国. NX70A型共用平车中梁翼面切割工艺改进[J]. 金属加工(冷加工), 2016(S1):797-798.

2. 魏少鹏, 梁涛, 武进雄. NX70A型共用平车枕梁组成制造工艺[J]. 机车车辆工艺, 2019(4):3.

3. 李孟福, 李晓月, 赵永军. NX70A型共用平车车体制造工艺研究[J]. 铁道车辆, 2016(03):5+23-26.