C86-GIN型矿石敞车车体组装工艺控制

白代文 刘阿君 王小东 姚艳芳 贾罗云

(中车眉山车辆有限公司 四川 眉山 610020)

1 问题的提出

C86-GIN型矿石敞车(以下简称C86)的车体钢结构为无下侧梁的全钢焊接结构，主要由底架组成、侧墙组成、端墙组成等部件构成(见图1)。其中底架组成中的地板两侧向上折弯，与侧墙板搭接装配并以焊接形式相连接。侧墙组成中的侧柱分T字型和槽型变截面两种结构，侧柱处的侧墙板与底架各横梁角接相连。

在以往类似车型生产及该车的试制生产过程中，受底架和侧墙相关尺寸链的影响，在车体钢结构组装时，侧墙板与各横梁沿车体纵向的错位是主要质量问题，错位严重时会出现侧墙板与横梁腹板由角接形式变成搭接、侧墙板与横梁上盖板无搭接量等情况，不仅造成焊接难度加大，连接后也降低了车体钢结构的强度，影响整车的性能。因此，该车的主要工艺技术难点是如何控制底架组成中各横梁的相对尺寸与侧墙组成中侧柱对应的侧墙板相对尺寸的一致性。

图1 车体主要结构

2 原因分析

针对侧墙板与各横梁沿车体纵向错位的问题，对该车型的底架组成和侧墙组成的结构特性和尺寸链进行工艺分析，找出影响车体组装质量的关键因素，以便于后期制定有效的工艺改进措施。

2.1 中梁组对定位方式的影响

中梁组成由2根冷弯槽钢、隔板组成及整体式上心盘和整体式冲击座等零部件组焊而成。生产中通常采用反装的方式组对(即心盘面朝上)，将冷弯槽钢落入组对胎型靠挡定位后，先根据中梁塞孔组对冲击座，再以冲击座从板加工面为基准，使用组对样杆组装上心盘。这种组对方式对冷弯槽钢的长度及其塞孔的尺寸精度要求非常高，冷弯槽钢长度尺寸的偏差和塞孔的纵向尺寸偏差都会造成每根中梁的心盘距(两上心盘的孔间距)出现偏差，同时组对样杆的使用方式和冲击座的加工尺寸都会使心盘距产生变化。而底架组对时是以中梁一端的上心盘孔定位，各横梁在底架组对胎上有固定的定位挡，心盘距的偏差将造成每台车各横梁的纵向尺寸不稳定，出现横梁间距与侧柱间距不匹配的情况，从而导致车体钢结构组装时侧柱处侧墙板与横梁的纵向错位。

2.2 底架组焊的影响

C86的车底架组成与常见车型的底架结构有所不同，枕梁组成、横梁组成等部件的内侧与中梁组成连接，而外侧无常见车型的下侧梁与枕梁、横梁等的连接，因此该车底架组成的刚性强度较同类车型的刚性强度小很多。生产过程中，在底架各横梁组对完成后并且铁地板没有组对之前，整个底架组成的约束力不强，因此吊运和焊接部分焊缝过程中，极易造成枕梁、横梁沿车体纵向出现尺寸偏移，而地板组装及底架各部件焊接连接之后，对各横梁的纵向尺寸偏差调修不易实现。因此无下侧梁的底架结构也是造成车体组装时侧板与横梁错位的主要因素之一。

2.3 侧墙组对定位方式的影响

侧墙组成是由上侧梁组成、侧板组成、侧柱组成1、侧柱组成2、枕柱组成等零部件组成，其中侧板组成由9张侧板拼接组焊而成。生产中，在组对胎型上部设立上侧梁组对定位挡，下部设侧板定位挡，这样保证了侧墙组成的高度尺寸；在上侧梁和侧板的一侧设立定位挡，另一侧划出工艺尺寸参照线，使侧墙组成的总长度尺寸得到保证；使用样杆组对枕柱、侧柱等，使它们之间的纵向间距尺寸符合要求。由于侧板组成由9张侧板拼接而成，每张侧板都会有一定的下料公差，且为了保证侧墙组成的总长尺寸，要对单张侧板进行调整，这样的组对方式就会造成侧柱组成1、2对应的侧板下部有一定偏差，尤其是越靠近侧板参照线端的偏差会越大，使得在车体组装时横梁与侧柱对应侧板下部出现错位。

通过以上分析，现有的中梁组对方式不能保证中梁心盘距尺寸的稳定，从而影响底架组对时各横梁的定位挡精度；无下侧梁结构的底架组成刚性强度减弱，在吊运和焊接过程中都会造成横梁的移位；侧板的定位方式不能保证侧柱对应侧板下部的纵向尺寸。以上都是造成车体钢结构组装时侧柱处侧墙板与横梁纵向错位的主要因素。

3 工艺控制措施

3.1 中梁组对工艺优化

要确保中梁心盘距的尺寸，提高组对胎各横梁的定位挡精度，需要优化现有中梁的组对方式。通过工艺分析，制定优化中梁组对工装的方案，采用一种新型实用组对工艺，与传统先合梁，再组对上心盘及冲击座的工艺不同，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心盘、隔板组成、冲击座组成等的组对工作，定位基准一致，从而确保心盘距精度，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)以整体心盘与中梁下平面的高度尺寸，及冲击座工作面距中梁下平面高度尺寸为依据，在胎型上分别立高度定位基准面。(2)利用中梁心盘距尺寸设立心盘定位销，固定心盘间距。(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)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。(5)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(见图2)。

图2 新制中梁组对胎工装简图

3.1.2中梁组对新的工艺流程

(1)先将一侧冷弯槽钢落入胎型，调整好位置，使槽钢中心与胎型上中心重合。(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(见图3)。

图3 中梁组对作业图

采用正装方式组对整体式心盘后，通过统计和分析，心盘距尺寸波动非常小，这就保证了中梁的组对精度，有利于后工序底架以心盘距为装配基准的各部件相对尺寸得到有效控制。

3.2 底架组对工艺优化

根据底架组成无下侧梁刚度和强度不大的特点，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。

图4 工艺侧梁机构安装示意图

该装置由工艺梁组成、夹紧装置和定位挡块构成(见图4)。夹紧装置、定位挡块均采用焊接方式与工艺梁组成连接成一体式结构，并预留了一定量的挠度与中梁匹配，底架与夹紧机构直接进行连接。在底架组对时，工艺侧梁中心与底架组对胎中心重合、对齐，枕梁下盖板、横梁下盖板、小横梁下盖板与工艺侧梁机构的定位挡块贴严后，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。在底架完成地板组对，并进行定位焊接后，拆除工艺侧梁机构。

该工艺侧梁机构的运用具有以下优点：(1)提高了底架的刚度和强度；(2)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；(3)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。

3.3 侧墙组对定位方式优化

现有侧墙组成的定位方式易使侧柱对应的侧板下部纵向间距尺寸出现偏差，钢结构组装时与底架组成各横梁间距尺寸不一致，出现错位现象。因此，在侧墙组对胎上增加侧板下部定位挡2(见图5)，使与横梁连接部分的侧板纵向间距尺寸得到保证，确保和底架横梁间距尺寸的一致性。同时上侧梁等定位挡和侧柱组对样杆配合使用，有效控制侧墙组成的整体尺寸，保证各部件的配装精度。

图5 侧墙组对定位优化

4 工艺优化后的效果

在C86-GIN型敞车生产过程中，对影响车体钢结构组装时底架各横梁与侧柱对应侧板纵向错位问题的工艺进行分析，找出了问题产生的主要原因，通过改进中梁组对方式、增加底架工艺侧梁结构和优化侧墙定位方式等工艺手段，使该问题得到有效控制。2019年该车型批量生产时，采用文中的工艺控制措施，中梁心盘距尺寸偏差控制在3 mm以内，底架组对时枕梁、大横梁等部件定位精准，侧柱与大横梁纵向尺寸一致性匹配较好，未出现因钢结构组装时侧板与横梁组成错位严重而造成的返修质量问题，保证了该批次车型的整体产品质量。□