城际动车组铝合金车体关键尺寸控制工艺分析

李栋梁 周晶辉 刘君

摘要：随着科技的发展，社会的进步，为了方便人民的生产和生活，铁路高速化成为新时代发展的重要趋势。城际高铁车组相比较传统的普通车辆来说，拥有客运量大及安全舒适等优点，适应了时代的发展潮流。本文通过对城际高铁车组的铝合金车体尺寸的控制工艺进行分析。分析车体关键尺寸的工业构造，以此来保障城际动车高铁组的安全问题，从而能够使城际动车组铝合金车体的生产有序进行。

关键词：城际动车组；铝合金车体；关键尺寸；工艺分析

引言

城际动车组拥有着高效快捷、安全舒适等优点。其加快了城市群之间的同城化的进程，缩短了城市之间的距离，同时也缓解了其它铁路运输压力，提升了整条铁路的综合运输能力和总体的效率。作为交通运输工具，在维持高速运行的情况下，其安全性应给予保障。

一、城际动车车体铝合金的基本构造

常见的城际动车组时速为120-160km/h，以下均是参照时速为140km/h的城际动车组的车体的制备工艺进行分析。

1.车体结构

新型的城际动车组主要是由两辆司机车头加一辆中间车组成一个编组。常见的城际动车组主要是由铝合金车体制备，铝合金相比较其他金属来说具有硬度大、质量低、密度小及耐腐蚀性较好等特点。符合城际动车组的高速度、高安全性的要求。动车组的核心部分是车体结构，主要是将铝合金材料焊接成一种封闭结构，车体实际运行中受到巨大风力作用。封闭的车体结构增加了旅客的安全和旅行体验。铝合金材质的底架、侧墙、车顶和端墙部分构成了整个车体。

2.车体组成的关键尺寸

车体的关键尺寸主要使指箱体断面的尺寸、车体长度的尺寸以及挠度值。箱体的断面尺寸又包括高度、宽度以及对角线的长度值。这些尺寸与车厢的安全性、车厢的内部空间的大小以及车厢的舒适度息息相关。根据资料的研究调查，两个车头的关键尺寸为23.58米、车体的关键尺寸为21.88米，车体车体车厢的宽度和高度的关键尺寸分别为2.972米和2.64米。车体的挠度的关键尺寸在7-13毫米。针对上述的车体结构的关键尺寸，决定了结构设计的工艺的尺寸。

二、控制关键尺寸的工艺研究

1.车箱及断面的尺寸的控制工艺

车体制造过程中主要的困难是车厢和断面的尺寸的控制。因为它累积了多个部件的公差，在制造的过程中与其他部件的契合度和关联度较大。因此其需要极其精密的结合，尺寸需要高度的精准。以保证好车体焊接过程顺利进行。底架、侧墙和车顶三部分的拼接组装影响着箱体的所有断面，车体的焊接总共需要八次焊接。在设计阶段、焊接阶段和组装阶段都需要经过严谨的、精密的参数控制和设定，才能使车长、宽度、高度和对角线都能够符合关键尺寸的要求。

侧墙高度控制着车身的高度，车体的挠度和侧墙的挠度也与车身的高度息息相关。侧墙的挠度过低，就会影响车体在组装时的质量以及车厢行驶过程中的安全。所以，要人为的增加侧墙的挠度值，但是这样又降低了车身的整体高度，因此侧墙的高度尺寸应该准确的控制在合理的范围（+3毫米-+6毫米）来满足修磨挠度的参数。车体的宽度关键尺寸经过焊接前期的过程预制反变形来控制，城际动车组的车体按照先下后上、先外后里的顺序进行焊接，往往车体焊接时外侧的焊接会导致车体的宽度尺寸变大，焊接过程中利用内高支撑保证车体宽度的关键尺寸。当焊接车体外侧的工作结束后，将内部支撑物体全部撤走，将箱体的断面的尺寸进行全方面的整理。根据我们得到的数据反馈调整好箱体的宽度的预制反变形参数。反变形量越小对应的宽度值越大。在焊接内侧车体时，会影响车体的宽度，将宽度的支撑调整宽度的反变形量的理论参考值，调整好倾斜支撑点以及支撑的角度，来满足对角线关键尺寸的要求。焊接盖面部分对于整体的参数影响不大，在内侧的焊接工作结束后，将所有的内部支撑部分全部撤掉，以防止影响盖面焊接的操作。最后，利用焊接与机械工具进行局部的调整来满足宽度与高度的最优化比值。

2.车身的长度尺寸的控制工艺

车体主要包括底架、车顶、端墙和侧墙经过组装后焊接而成，车体的长度受底架、侧墙与车顶上的长度所决定。通过控制对于大部件合成工艺过程中，加大工艺量来调整车身长度尺寸，整理和分析总结长度的公差，并且估算出焊接导致的局部向上的收缩。侧墙主要是分块侧墙，单侧要保证开三个出入口，依照经验，侧门的尺寸总为正误差，因此，将侧墙的将前两个出口的侧墙加长2mm，对于其他的分块侧墙不额外加工艺量。这样能够保证好三个部件结构能够很好地结合，从而保证车体焊接成型后的尺寸能够满足设定公差的需求。根据铝合金材料焊接的规律，当车体长度的公差值与工艺量放料相等时，组装后的车身的尺寸就满足我们设定的关键尺寸。

3.车体煅烧铸型控制工艺

对于车体的挠度要求在7-13mm之间，主要是通过焊接底架前预制的反应形变来调整的。根据铝合金材质焊接车体的经验，使用水平仪来确保精准的确定支撑面的高度值，在底架边梁上加支撑柱，保证好车体的挠度维持在中差左右，否则会影响车体的高度以及影响车体的寿命。此外，控制好侧墙的挠度值，将底架调整至下坠状态，使侧墙与底架的焊缝维持均匀状态。最后，车体组装过程中，添加侧墙的装置，以此满足车体组装焊接完成后车体的挠度值。

结语

结合对铝合金车体的构造和关键尺寸的研究，以及對铝合金车体的制造的工艺的重点和难点进行分析，并制定相应的解决策略。这样能够全方面解决了车体制备过程的质量问题，保障了旅客的安全和舒适度。

参考文献

[1]孙德伟，方斌.焊接技术在动车组铝合金车体焊接中的应用[J].中国新技术新产品，2019（02）：61-62.

[2]张明伟，孙学亮，孙宏海.城际动车组铝合金车体关键尺寸控制工艺研究[J].世界制造技术与装备市场，2016（06）：98-100.

（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）