铁路货车车体组装及焊接工艺改进研究

铁路货车车体组装及焊接工艺改进研究

李翔宇

中车齐齐哈尔车辆有限公司  黑龙江省齐齐哈尔  161002

摘要：随着铁路货车制造业的稳定发展，对于大吨位货车车体组装及焊接提出了更高的要求，尤其是新材料、新技术、新工艺在铁路货车中的应用逐渐广泛。目前，货车制造业多采用单台天车吊装方式进行侧墙组装及调整，侧墙两端单独在高度方向和横向调整操作过程中不容易实现，使得车体组装效率难以提高，且由于调度不利，部分车体长时间占用起重设备会影响其他部件组装效率。另外组装焊接工艺要结合实际进行优化。本文首先对货车车体结构特点进行了分析，针对车体组装及焊接工艺改进进行了探讨。

关键词：铁路货车；车体组装；焊接工艺

1 铁路货车车体钢结构的特点

铁路货车包括平、棚、罐、敞、漏及特种车辆等车型，车体钢结构大致由车顶、端墙、底架、侧墙等部件组装焊接形成；其中罐车钢结构与平、棚、敞、漏等车型差别较大，主体由罐板、筒体及底架组成，结构与制造工艺较为复杂，一般难以实现完全共线生产，组装柔性装备不考虑该类产品。组装装置以棚、漏、敞车型为主进行分析，主要技术参数如下：

（1）车体外形尺寸：长 8.7米～18米，宽 2.4米～3.4米，高 2.4米～4.8米；

（2）角柱与地板面垂直度，全高内≤7 毫米；

（3）角柱板与侧梁之间间隙≤0.5 毫米；

（4）端墙对角线差≤5 毫米；

（5）上侧梁与上端缘各面错牙≤2 毫米；

（6）中门孔对角线差≤5 毫米；

（7）敞车下侧门对角线差≤3毫米；

（8）侧墙对角线差≤12毫米；

（9）上侧梁旁弯每米≤3毫米，全长≤12毫米；

（10）侧柱垂直度≤6毫米。

2 柔性组装装置结构设计

铁路货车制造车间采用钢结构组装装置用于车体组装，根据工艺要求将车顶、端墙、侧墙、底架等部件组装焊接。为了达到不同类别车型组装的要求，整体结构采用模块化及组合式柔性设计方案，适应车体长度 8.5米～18米，宽度2.4米～3.4米，心盘距 5.7米～15米的车体的组装要求。根据车体钢结构的结构特点，组装装置主要对钢结构底架、端墙、侧墙、车顶进行定位夹紧，即对该类零部件进行定位夹紧机构设计。

2.1 工艺基准确定

根据车体组装工艺的设计基准为底架上心盘，技术参数与车体结构的特点规定，产品设计以底架为基准，其余部件组装以此为基准，保证各部件间形位公差与组装尺寸。

2.2 车体组装定位、夹紧单元结构设计

定位、夹紧装置应采用模块化单元结构，因为车体结构差异大，模块单元安装会采用安装于地面轨道上或螺纹固定，高度方向及纵横可调整，满足不同类别车型生产。根据底架组焊工艺，底架组焊后以心盘为基准的三梁水平差应小于3毫米。可以底架侧梁下平面为基准，进行车体组装。因此底架定位主要由底架的一位端端梁、两侧梁侧面及底架侧梁下平面定位，对底架纵横方向以及水平面进行定位。

2.3 底架定位及夹持单元设计

（1）底架纵向定位。底架在一位端的端梁设计属于固定定位档，不同的车型以此为基准进行定位组装，二位端的设计是移动式纵向夹紧装置，让一位端的纵向定位档与端梁靠严定位并夹紧。

（2）底架横向定位。以底架两侧的侧梁定位。在一侧支撑平台上配置横向顶紧装置，另一侧支撑平台上，设计可伸缩活动侧梁定位档，底架捣入组装台位后，定位档伸出定位，使横向限位块与侧梁靠严定位并夹紧

（3）底架水平定位。支撑平台固定于地面 T 型槽上，可纵横调整，适应不同宽度、长度的底架组装定位。在底架下侧梁下平面位于枕梁位置下，设计四定位支撑平台，安装时四支撑平台支承面的平面度小于 1毫米，底架顶升后采用定位块将底架支撑水平。

（4）为防止组装时底架受力摇动，在下侧梁位置配置辅助支撑装置，每侧 3组，在高度方向对底架进行设定高度的支撑，保证车体组装时底架的挠度。

（5）底架与侧板严缝。配置的顶缝装置，用于减小底架和侧板的间隙，可以沿车体纵向移动，实现沿车体横向顶压，经调整能够实现向上或斜向上顶起，该装置柔性化设计，能够满足不同宽度和高度的车型。

3 工艺控制对策

3.1优化中梁组对工艺

随着组对胎各横梁定位挡精度的提高，保证中梁心盘距尺寸，需优化现有中梁的组对方式。在工艺分析，制定优化方案的同时，引用一种新型实用组对工艺，与传统工艺相结合，采用正装方式，以整体上心盘作为中梁各件定位基准，在一个组对胎上完成上隔板组成、冲击座组成、心盘等的组对工作，定位基准，确保心盘距精度，保证下工序底架各部件的定位装配基准的定位精度。

3.1.1中梁合梁胎工装设计制作

（1）利用中梁心盘距尺寸设立心盘定位销，固定心盘间距。

（2）利用隔板组成之间纵向尺寸，设立隔板纵向定位挡; 且在胎型上设立工艺隔板挡位，宽度与隔板组成一致，且其中心与两心盘定位销的中心在同一直线。

（3）以心盘立面为基准，使用样杆组对冲击座，确保中梁总长一致。

（4）在胎型的隔板组成和心盘组对外侧位置布置风缸顶紧装置，保证中梁的宽度和直线度。

    3.1.2中梁组对新工艺

（1）先将一侧冷弯槽钢落入胎型，调整位置，使胎型上中心与槽钢中心重合。

（2）将两上心盘吊至组对工装胎位，心盘孔朝下，使心盘销插入心盘孔

内。

（3）将隔板组成放至中梁内部，调整隔板位置靠挡定位。

（4）然后将另一侧冷弯槽钢落入胎型，启动风缸，将槽钢顶紧，用大锤调整与胎型中心重合。

（5）检查隔板组对尺寸，合适后点固整体式心盘、隔板与中梁的焊缝。

（6）最后落入冲击座，利用样板组对并与中梁点固。

采用正装方式组对整体式心盘后，心盘距尺寸波动较小，有效保证了中梁的组对精度，利于之后工序底架以心盘距为装配基准的各部件相对，且尺寸得到了有效控制。

3.2底架组对工艺优化

根据底架组成无下侧梁强度和刚度不大的特点，设计一种工艺侧梁机构连接底架各横梁，以防止底架在焊接和吊运过程中各部件的相关尺寸出现较大偏差。

定位挡块和夹紧装置均采用工艺梁组与焊接方式组成连接成一体式结构，并预留一定量的中梁匹配与挠度，夹紧机构与底架直接进行连接。在底架组对时，底架与工艺侧梁中心组对胎中心对齐、重合，横梁下盖板、枕梁下盖板、工艺侧梁机构与小横梁下盖板的定位挡块贴严后，将压头放在下盖板上，穿上销轴，旋转梯形螺杆使压头与下盖板夹紧。该工艺侧梁机构的运用具有以下优点: （1）增加枕梁、横梁等部件的定位挡，组对尺寸得到有效控制，同时防止在底架运输和焊接过程中各尺寸发生变化，保证了底架各部件的装配精度。（2）提高了底架的刚度和强度。（3）采用夹紧机构与底架连接，便于装配和拆卸，提高了工艺侧梁的使用周期，降低了制造成本。

结语：铁路货车车体组装及焊接工艺的改进有助于提升铁路货车制造业的生产效率，保证铁路货车的工艺技术质量，保证车体组装和焊接工作的有序进行。铁路货车制造业要从实际生产加工工作出发，优化车体组装与焊接工艺，采用新技术提高焊接效率，促进铁路货车车体组装及焊接工艺的创新和改革，大幅度提高铁路货车制造企业的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]马世银.铁路货车长大侧梁的组装与焊接研究[J].科学与信息化,2018,(19):134,136.

[2]郭喜春.铁路货车用拉铆销组装工艺及其应用研究[J].内燃机与配件,2021,(7):28-29.

[3]韩如冰,刘凯,熊文亮,等.轨道车辆铝合金车体铆接车底架钻孔工艺研究[J].大连交通大学学报,2021,42(5):5.