100%低地板有轨电车制造工艺难点分析与对策

2016-02-16徐会庆赵德顺何智勇姜代旬

轨道交通装备与技术 2016年5期

关键词：组焊底架侧墙

徐会庆赵德顺何智勇姜代旬

(中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111)

100%低地板有轨电车制造工艺难点分析与对策

徐会庆赵德顺何智勇姜代旬

(中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111)

对100%低地板有轨电车制造过程中车体及总组装工艺难点及重点进行了详细分析，并提出了处理对策和解决措施。

100%低地板有轨电车；制造工艺分析；对策措施

100%低地板有轨电车，以其节能、环保、投资较小、载客量适中、乘坐舒适性较好、后期维护费用较低等优点，已逐渐成为城市公共交通市场发展趋势[1]。中车青岛四方机车车辆股份有限公司通过技术引进，国产化后的该列车由MC1、M1、MC2三种车型(其中MC1、MC2带司机室)共3辆车编组而成，编组形式为MC1-M1-MC2，互相之间用铰接转向架相连。车体采用高强度耐候钢整体焊接式结构，采用先进的100%低地板转向架技术。但由于低地板有轨电车特殊结构不同于目前传统的铁路客车、高速动车组、地铁等轨道交通车辆，车体及总组装制造过程中有诸多重点和难点，本文就其制造过程中的工艺重点、难点进行分析研究，同时提出了相应的解决措施和处理对策。

1 车体制造工艺难点分析与对策

车体主体为高强度耐候钢结构，车体主要连接方式为电弧焊接，侧墙上边梁及内端墙上横梁部分连接方式为电阻点焊；由于侧墙和底架仅为骨架结构，无钢结构地板和侧墙蒙皮，地板和侧墙蒙皮为复合板结构，通过黏接方式黏接到车体钢结构上。车体制造工艺流程、焊接工装设计和焊接公差控制等与传统铁路客车有较大差别，如何控制车体总组焊及各大部件的焊接变形和形位公差是车体制造工艺难点之一。

1.1 车体底架制造工艺难点分析与对策

车体底架由端部底架、底架中梁、底架边梁等组成[2]。端部底架是低地板车体生产中的难点也是生产周期最长的工序，结构复杂焊接量大，焊后调修工作量也大，并且组焊后需整体加工。基于底架的特殊结构和高精度要求，对制造工艺的主要难点进行了攻关，并采取了有效对策。

(1)端部底架焊接变形量较大，尤其是牵引盖板不平度和托架的扭曲比较明显，组焊后的变形检测和整形、调修周期较长。制造工艺上将端部底架组焊工装进行优化，将一位端部底架改为转胎形式，将二位端部底架组焊工装改为正组工装+反组形式，满足质量要求并大大降低转胎的占用率，提高了生产效率。同时针对端部底架组焊后的检测和调修，设置了端部底架专用的检测、调修平台，且增加了检测器具及辅助夹具，保证了该部件的相关尺寸及加工要求，提高了生产效率。

(2)底架组焊中，端部与中部中梁对接处施焊有平焊、立焊、横焊和仰焊，焊后要进行探伤，操作空间小，周期长，生产效率低。通过使用反组工装、转胎合为一体的集成化工装，可以将立焊、横焊和仰焊全部变为平焊，又可以省去焊接辅助的支撑框架，同时取消正组台位。

1.2 车体侧墙制造工艺难点分析与对策

(1)车体侧墙由门立柱、侧墙骨架等组成(见图1)，在侧墙的组焊过程中，为保证门口尺寸和窗口尺寸，易出现侧墙总长度超差。通过分析侧墙长度方向的尺寸链匹配关系，采取工艺措施：①将门立柱与侧墙骨架之间的空档区域作为侧墙长度方向的公差消化带；②调整焊接顺序，对窗侧侧墙下的3个单元单独施工，侧墙总组焊时先焊接中部侧墙单元，然后根据窗口尺寸焊接窗立柱，最后调整两侧端部单元保证侧墙总长尺寸要求，再进行端部单元与侧墙上边梁的焊接。

图1 侧墙结构图

(2)由于车体侧墙无钢结构蒙皮，组焊过程中车体平面度、轮廓度不易控制，影响后续车辆总装工序的门窗安装质量和整体轮廓度。制造工艺上采取的应对措施如下：①将侧墙骨架的组焊从侧墙总成工序中分离出来，增设侧墙骨架组焊及调修工序，重点控制侧墙平面度及轮廓度；②车体调修时不带工艺撑杆或者所带的工艺撑杆不受力，在此前提下完成车体平面度的调整及检测；③调修时将车体内应力释放，然后将工艺撑杆安装在车体上，以保证运输过程中车体不发生形变。

1.3 车体总组焊制造工艺难点分析与对策

车体组焊流程为底架落位、侧墙单元安装、端墙安装等。由于车体总组焊整体要求高，并且整个车体为框架结构，给后续整体司机室安装、车体整体运输带来很多困难。

(1)内端墙横梁组成与端部底架前端装配难度较高，相对尺寸关系难以保证，直接影响整体司机室的安装定位。故特制1套司机室安装靠模，将内端墙紧固在靠模后整体吊运落入底架，完全模拟后续司机室安装状态，调整后将内端墙横梁组成进行点固，并撤离安装靠模。经验证，该靠模对于保证侧墙、端墙、司机室及底架的匹配性方面作用很大，各项尺寸可得到有效保证。

(2)整个车体强度偏软，重心不稳，不便于车体总组装时的吊装装配。通过设计新型自带锁紧功能的吊运工装，防止从抬车销孔脱落，保证吊运安全。装入抬车销座前，吊车销端部与主体处于同心状态，待装入抬车销座孔后，通过拧转螺杆，端部在螺杆的拉力和斜面导向的共同作用下，与吊车销主体之间产生错位，变相增大了吊车销直径尺寸，实现与抬车销孔的过盈装配，产生的摩擦力起到防止吊车销滑移脱落的作用。

2 总组装制造工艺难点分析与对策

2.1 结构部件黏接工艺难点及对策

外墙板、顶板、司机室模块、地板均采用黏接结构，替代传统的焊接连接方式，如此大量结构配件采用黏接工艺，不同于普通的城轨车辆。针对这种全新工艺，首先通过提前利用现车配件进行黏接工艺试验、确定合适的施工工艺参数；其次通过设计制造黏接用专用工装、调整施工工艺流程等措施，来保证各部件的黏接质量。

(1)车顶黏接。车顶黏接使用Sika胶黏剂，其固化机理为吸湿固化。与以往的小部件黏接作业可以快速完成打胶步骤不同，该车型的车顶整体为一个大部件，打胶范围大。为防止胶黏剂表皮固化影响黏接性能，需要快速进行胶黏剂的涂打作业。为满足车顶的打胶施工要求，实施多人同时进行打胶作业方式。同时为了保证胶黏剂正常的干燥周期，现场配备工业用加湿器以提高现场湿度。

(2)侧墙黏接。侧墙板的黏接质量直接影响车辆的外观效果，并且会造成侧门安装后缝隙不匀。为保证侧墙板黏接平整以及满足胶黏剂的厚度要求，首先在黏接前用橡胶垫块对车体钢结构侧墙进行调平，调平完成后才能进行打胶黏接作业。打胶配备专用胶泵进行打胶作业，提高了生产效率。黏接完成后使用压紧工装保持压力至胶黏剂固化。

(3)地板黏接。因车体底部仅有横梁和中梁并带有挠度，地板黏接时平整度较难保证。地板黏接工艺为先用水准仪测量地板骨架上各点的高度，通过计算确定后调整垫块厚度，然后黏贴调整垫和复合地板。

2.2 侧门安装工艺难点及对策

低地板有轨电车侧门的安装不仅要求安装后质量可靠性高，并且需要和侧墙板弧度一致，闪缝均匀，保证列车的整体外观效果。侧墙黏接与侧门安装配合，是低地板有轨电车总组装的制造重点。制造工艺上采取的措施包括：(1)在侧墙板未安装前，先预安装侧门，确认车门板与车体侧墙骨架的弧度关系和公差，作为后续侧墙板、车窗黏接和门板安装调整基准；(2)制作侧墙板弧度检测工装，在侧墙板安装过程中对侧墙板自身的弧度进行检测，防止在对侧墙板压紧的过程中导致侧墙板弧度的变化，进而导致侧墙板与车门板面不平齐；(3)侧门机构和门板安装时，使用激光定位仪保证门安装的垂直度，保证侧门的使用功能性；(4)每辆车的侧门安装完成后，进行单车侧门的动作试验，提前发现问题进行整改，防止整列调试时发现问题难以整改。

2.3 司机室头罩安装工艺难点及对策

司机室罩板由左/右车灯罩板、中间罩板及下部罩板4部分组成，采用螺栓固定在司机室模块上。由于各罩板为弧形结构，并且相互之间缝隙较多，其工艺难点在于如何保证头罩的整体外观效果。所以对策为：(1)罩板糊制时，工艺上要求在罩板中间增加夹芯层，提高罩板的强度，保证罩板在运输、安装过程中不变形；(2)在中间罩板组成的车灯罩板安装处，增加了限位翻边，保证车灯罩板安装后与中间罩板的平面度；(3)制作了模块化研配工装，该工装按现车的结构尺寸1∶1制作，罩板加工完成后，组装到该工装上，对相互间的缝隙等装配关系进行研配、修整，保证到现车安装时缝隙均匀。

2.4 电气连接工艺难点及对策

(1)低地板有轨电车的客室电缆布置空间小，设备多，按照外方技术指导，要求采用单根线束敷设的方式，自起始端敷设到终止端，工作效率较低。为此，采用配线工序前移，在电缆下料期间提前进行线束预组方式，从而减少在车辆组装过程中配线工序占用的时间，提高了配线效率，降低了伤线几率。

(2)车顶设备多，布置密集，导致电气设备电缆布置空间紧张，同时考虑到操作空间狭窄，工艺难度大，采取如下措施：先对电缆的弯曲弧度和穿线顺序进行充分验证，以确保不会干涉其他部位，也不会由于弯曲过度而导致电缆变形；其次是针对新型连接器，合理选用组装连接器的工具和压线钳型号，以保证电气设备的接线质量。

2.5 落车及小曲线试验工艺难点及对策

低地板有轨电车由于采用铰接转向架，传统抬车机落车无法实现；制造工厂内暂无R25 m小曲线，在出厂前也无法进行小曲线试验，针对此问题，利用车体转运吊具，采用2辆汽车吊车同时作业进行落车，在批量不大的情况下也得到解决。小曲线试验按照要求是在车辆运营单位进行，为提前验证转向架和车体间通过曲线的相互关系，避免运行部件磨抗，通过数据换算，利用迁车台与轨道的错位移动，模拟小曲线试验[3]，进一步验证车下部件与转向架间的相对关系，保证通过小曲线时的运用安全。