新一代高速动车组项目铝合金车体侧墙挠度的研究

张念祎 刘俊锋

摘要：本文针对新一代高速动车组项目新型自动化液压工装对铝合金车体侧墙挠度的影响入手，根据实际生产中测得的数据，总结出了侧墙挠度变化对车体整体挠度的关系，并给出了最佳侧墙挠度范围值。

关键词：CRH380项目;铝合金车体;侧墙;挠度

1  前言

新一代高速動车组（CRH380）是我国目前最先进的分散动力型高速动车组，其持续运营时速350公里，试验时速超过400公里，是世界上商业运营速度最快、科技含量最高、系统匹配最优的动车组，我公司目前承担了CRH380BL、CRH380B（高寒车）、CRH380CL（日立系统）这三个平台的高速动车组的生产。目前，出于轻量化的考虑，高速动车组基本全部采用铝合金车体，生产时需各类大型设备、工装、工具配合，其生产技术复杂、生产周期长，是技术含量很高的产品，在各大高速动车组制造商的生产份额中都占有重要地位。

2  新一代高速动车组铝合金车体的侧墙制造技术概述

2.1  侧墙制造基本工艺流程

2.1.1 侧墙结构

新一代高速动车组的铝合金车体的侧墙由5块型材组成，其结构是典型的闭式型材侧墙。

2.2.2 侧墙制造工艺流程

由于侧墙是闭式型材组焊而成，因此工艺方法基本为正、反装组焊及机械加工端头及窗口

2.2 侧墙挠度

2.2.1 侧墙预制挠度

在侧墙正装组对的过程中，首先将侧墙定位点在纵向调成一挠度曲线，挠度曲线以侧墙中心为零点，向两侧递减，以形成一定的挠度，该挠度被称为预制挠度。预制挠度主要是为了保证在车体总组成过程中，侧墙与底架之间的焊缝能够保持零间隙，保证自动焊顺利进行。

2.2.2 侧墙挠度

侧墙挠度就是在组焊完成后的挠度。由于型材存在弹性及焊接后的一定变形，因此预制挠度并不一定等于侧墙挠度，为了保证其后车体总组成工序的顺利进行，需要通过精密仪器（如Leica测量仪等）对侧墙挠度进行测量及记录，方便车体总组成工序参考。

3 新一代高速动车组侧墙挠度研究的意义

新一代高速动车组（CRH380）的侧墙挠度是首次利用全自动化工装进行生产的，因此摸索出一系列准确有效的侧墙挠度范围值是非常有效且有意义的，因为这不仅可以为今后的全自动化工装生产的后续侧墙、车体等产品提供有效的技术支撑，而且还可以对其后其它项目提供一套研究方法和参考数据。

4 新一代高速动车组侧墙挠度研究的试验方案

侧墙挠度主要与预制挠度有关，而预制挠度取决于工装定位及顶进距离有关，所以针对侧墙挠度我们只选取预制挠度、侧墙挠度两个值进行测量和记录。另外，侧墙挠度主要为配合后续车体总组成的进行，而且最终车体挠度也与侧墙挠度有很大关系，所以我们也测量和记录与试验用侧墙配套的车体挠度来考察挠度值对车体最终挠度的影响，从而确认一个最佳的侧墙挠度范围值。

4.1 工装定位和顶进距离

由于工装定位及顶进距离每次变化都与预制挠度有关，所以该值不测量，只用预制挠度来同步表示。

4.2 预制挠度

预制挠度需要进行记录，以作参考，该值量纲为1mm，同样记录32个侧墙的值。

4.3 侧墙挠度

侧墙挠度是焊后的最终值，该值我们选取焊后的测量值来作为数据参考，该值量纲为0.1mm，同样记录32个侧墙的值。

4.4 车体挠度

车体挠度与以上值对应，该值量纲为0.1mm，记录16台车（对应以上试验的32个侧墙）的值。

5 试验结果及分析

5.1 试验记录汇总

在经过一列车（16辆车体，32个侧墙）的试验后，基本试验数据及结果关联表如表1所示。

5.2 试验结果分析

从实验数据可以发现，随着预制挠度值由6mm到10mm的逐渐提高，侧墙的挠度也基本呈上升提高趋势，同时车体挠度也随之提高。由于最终车体挠度为检测尺寸，其要求的范围值为（+8，0）mm，因此目前的所有的预置挠度值并没有造成后续的车体挠度超差。但是，对于实际生产而言，我们需要的最终车体挠度值范围应该是在（+3，+5）mm区间内是比较合理的。因为在其他位置的附件焊接或调修的条件下，在这个范围值内的车体挠度变化不容易超差，比较适合铝合金车体现场实际施工的情况。通过比较以上预制挠度值，可以得出8或9mm是比较合适的预制挠度值。

另外，通过观察数据第13、19、25、30项的侧墙或车体挠度值可以发现，存在尺寸问题并经过火焰调修的侧墙或车体，其挠度值都会发生变化，而且其变化规律不可寻，说明不同的调修位置对挠度变化的影响是不一致的，这方面的问题需要后续的研究来再次的探索规律和经验。

6 试验结论

（1）预制挠度与侧墙挠度、车体挠度的变化是正比关系;

（2）侧墙最佳预制挠度值为8或9mm。

参考文献

[1]王炎金.铝合金车体焊接工艺.北京：机械工业出版社，2010

[2]陈祝年.焊接工程师手册.北京：机械工业出版社，2010

[3]周万盛、姚君山. 铝及铝合金的焊接. 北京：机械工业出版社，2009

（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）