轨道车车体钢结构制造工艺探究

轨道车车体钢结构制造工艺探究

白松  王鹏旭

中车大连机车车辆有限公司     辽宁大连    116022

摘  要：轨道车辆车体部位，大部分均为钢结构，虽然现有制造工艺综合水平有所提升，但是，仍然需增加对制造工艺方面的研究及探讨，便于能够充分把握轨道车整个车体当中钢结构相关的制造工艺，确保车体部分钢结构达到更高的制造质量及效果。

关键词：钢结构；车体；轨道车；制造工艺；

前  言：

轨道交通业蓬勃发展的同时，对车体部分钢结构实际制造工艺方面要求随之提高，若想达到较高的制造质量水平，则对轨道车整个车体当中钢结构方面所涉及到的制造工艺开展综合分析、总结较为必要。

1、轨道车辆整个车体部分钢结构的基本构成及制造难点

轨道车辆整个车体部分钢结构当中，以前/后端骨架、顶棚/侧墙骨架相关部件为主。因钢结构总体设计上取向于轻量化，焊接件多为薄板，分布较多焊缝，增加了焊接变形方面的控制难点[1]；同时，为确保车体内饰部分达到较好安全质量及其效果，则对钢结构整个外观质量及尺寸方面有着较高要求。钢骨架内部的开档尺寸如果超差，就会对车内部件后续安装效果产生影响，致使内饰板后期会有缝隙产生，美观度得不到保证；此外，车体部分钢结构相关零件极具复杂性，如门框、窗框、安装梁、电暖衬板和插座衬板等各个零件焊接之后，会受焊接收缩因素影响二有定位错位情况出现，对后期各部件安装造成影响，以至于返修情况出现，增加了制造实施难度。

2、制造工艺

2.1在制作单件物料方面

1）严控板材/型材物料现场下料精度

传统板材下料，借由剪板装置把零件整个外形尺寸合理剪出，借由等离子形式气割装置，把零件具体的相应形状尺寸割出。对各种型材，借由无齿锯把具体外形切割尺寸全部出来，由等离子形式气割装置，完成具体的形状尺寸切割即可。但此下料方法之下，板材及型材会出现较大变形，而且，精度偏低，对后期装配较为不利。考虑到产品生产相关质量需求，配置机器人等离子形式切割装置、数控激光类型切割装置等精度较高的装置，开展板材及型材现场下料作业，促使物料均可一次成型。对二次加工部分物料，优选加工工艺，确保物料精度可以满足要求，促使原料至零件制造达到更高精度；

2）规范制作蒙皮

针对轨道车辆整个车体外观而言，蒙皮的作用不言而喻。蒙皮总体制作质量将决定着车体美观性，前端冒头部位蒙皮有着较大制作难度，工艺复杂性比较突出，属于曲面成型，一次性无法实现压型制作。由正面、侧面及顶板构成整个曲面。正面位置存在一道弧形，而顶面部分基于弧形而呈折弯状，沿着两个现有垂直面构成两个折弯的相交叠加。正面及侧面相交部位属于球冠体，现场制作期间，可优选分块拼接法，考虑到骨架梁所处位置，分块完成帽头蒙皮现场制作，而后，与骨架实施总拼作业。钣金放样常规算法极具复杂性，易有大偏差产生，致使尺寸过小或过大，增加了焊缝尺寸，对总体美观性造成不良影响，更为严重情况下会直接报废。依托三维软件，围绕着钣金件实施放样，快速算出尺寸，不但可以简化计算过程，且可促使计算精度得到提升，降低总体的物料浪费率，促使前端帽头部位蒙皮制作达到更高质量[2]；针对侧墙外吧部蒙皮而言，它是平整度往往与整车外观部位质量有着密切联系，所以，侧墙外部蒙皮下料务必要达到更高精度。可以在开卷线相关下料装置辅助下，实施上/送料及开收卷作业。促使整张蒙皮快速完成下料作业。借由专用吊具，把开卷完成过后的蒙皮直接吊装到实施涨拉作业工装胎位位置，保证蒙皮轴线和平台轴线处于平行状，压紧装置落下后，油缸加压并拉伸蒙皮，促使蒙皮达到 1‰的拉伸量，蒙皮涨拉作业完成，保证蒙皮满足平整度方面要求，无突出的波浪变形情况存在，对蒙皮发生焊接变形情况起到抑制作业，促使侧墙蒙皮总体达到较好的平面度；

3）规范制作顶弯梁

机车整个钢结构的顶棚骨架当中，顶弯梁从属重要部件。在一定程度上，顶弯梁自身质量优劣，将会对顶棚骨架总体制作质量产生直接影响。顶弯梁传统制作往往是依靠着人工实施分段拼焊作业，整个的制作流程极具复杂性，不但费时耗时耗力，而且中心的大圆弧经由焊接作业过后容易产生较大变形问题，焊接质量往往偏低。但若是开发顶弯梁一套整体压型作业模具，则需要较高的费用成本，而且，顶弯梁在总体结构形式上往往还存在明显差异性，开发模具所需成本过高。为确保高质量地完成顶弯梁相关制作，则就需配置好顶弯梁现场制作所需压型模具，且对顶弯梁所在中间部位配置好油压装置，实现整体压型，防止有分段拼焊情况出现，确保所处大圆弧位置可以实现圆滑过渡，与两位置端斜梁规范实施拼焊作业，顶弯梁达到更高制作质量，充分满足于同等批次车型当中顶弯梁部位一致性要求，促使总体生产成本得以降低。达到高效化生产作业的目的，满足产品总体质量方面的要求。

2.2在结构总拼方面

1）严格把控总拼精度

对车体部分钢结构实施总拼工艺过程，即先对后端骨架实施定位，再对左/右侧墙部位骨架、前端及顶棚部位骨架实施定位，而后，对顶棚蒙皮实施焊接作业。改变以往总拼方法，处于拼焊胎上面，对钢结构实施总拼作业，借由限位块对侧墙骨架实施定位作业，借由压紧丝杠确保顶棚及侧墙部位骨架二者贴合紧密；通过对丝杠实施合理调节，实现对骨架内部开档尺寸的优化调整；借由悬臂焊装置实施焊接作业，确保车体骨架达到更高的焊接质量。

2）严控重要部件的定位尺寸

把安装基准当成是重要部件现场制作的基准，把车体整个中心线当成是定位基准，防止尺寸链相关定位作业有偏差产生；侧墙骨架相关单片部件现场制作时候，对于门框及窗框尺寸，应当参照着设计尺寸增加约2mm～3mm，将焊接作业的收缩量提前预留好，确保焊后整个门框及窗框的尺寸公差被把控至1mm～2mm范围[3]；整车长度方面的公差应当把控于8mm范围，且与插座衬板及电暖衬板各重要部件方面的定位公差以±1 mm为宜。

3、小结

总而言之，针对轨道车辆车体部分钢结构整体的制造工艺上，不仅要严控板材/型材物料现场下料精度，规范制作蒙皮和顶弯梁，还应当严格把控总拼精度及重要部件的定位尺寸，如此才可确保车体部分钢结构达到更高的制造质量水平。

参考文献：

[1] 于洋,吕安松,王尚典.轨道车辆车顶钢结构焊接工艺分析与优化[J].交通节能与环保, 2019, 15(6):28-31.

[2] 孔宏.城市轨道交通大跨度异形曲面钢结构加工与安装关键技术[J].现代城市轨道交通, 2022(1):68-73.

[3] 李文斌,郑福强,黄海涛.城市轨道车辆不锈钢车体底架钢结构设计[J].幸福生活指南, 2020(041):1-1.