C80(H)型铝合金敞车制造难点工艺措施

荆 诚， 董建峰， 王雪丽

(中车山东机车车辆有限公司 工艺技术部，济南 250022)

C80(H)型铝合金运煤敞车为用于大秦线2万t重载列车的运输煤炭专用敞车，能够与秦皇岛煤码头的三期、四期翻车机及附属设施相匹配，并满足环形装车、直进直出装车、解体装车作业及运行机车动力集中牵引要求。C80(H)型铝合金运煤敞车载重80 t，自重20 t，商业运营速度100 km/h。

1 C80(H)型铝合金敞车结构特点

(1) 车体采用双浴盆式结构，自重轻，容积大。底架(中梁、枕梁、端梁)为全钢焊接结构，下侧梁、浴盆、侧墙和端墙均采用铝合金板材与型材的铆接结构，与底架之间的连接采用铆接结构。铝合金材料耐腐蚀性强，延长了车辆检修周期及使用寿命。

(2) 车体结构按照2万t列车的考核标准进行设计，中梁采用屈服强度为450 MPa的高强度耐候钢，并对牵引梁部位进行了加强。

(3) 车体外形尺寸满足秦皇岛三期、四期翻车机及附属设施的匹配要求，可以实现不摘钩连续翻车作业。

(4) 采用制动主管压力满足500 kPa和600 kPa的空气制动装置，同时预留ECP有线电控制动系统的安装位置。

(5) 采用转K6型或转K5型转向架，运行速度高，动力学性能稳定。

2 制造难点

2.1 浴盆(铝合金)与底架组装

(1) 浴盆(铝合金)组装在底架两大横梁之间，浴盆端板与大横梁通过铆接连接，与浴盆板之间采用连接角座连接。当浴盆长度与大横梁间距尺寸不匹配时，易造成浴盆端板处铆接间隙超限，因此应避免焊接收缩对该间隙造成影响。

(2) 组装浴盆时，以浴盆组装胎位上检测点为基准，在调整浴盆距轨面高度尺寸至≥267 mm后固定浴盆。此时，由于浴盆高度方向进行了调整，容易造成浴盆与下侧梁同一铆接孔位移量超限。因此，为保证该位置铆钉孔位移量符合要求，在制孔时需考虑对孔的直径尺寸留有一定工艺量，以便进行调整。

2.2 车体铆接

铝合金端墙、侧墙及下侧梁与碳钢底架间均采用铆接方式连接。为保证铆接孔的钻孔精度以及提高生产效率，端墙、侧墙及底架上铆接孔将使用数控设备提前制作。由于底架、端墙、侧墙存在尺寸公差，该种组装方式容易造成各大部件组装后铆接孔位移超限，使铆钉承受较大剪切力。因此需通过严格控制底架、端墙、侧墙等各大部件的组装精度等方式来保证铆接质量。

2.3 车体挠度控制

由于该车体组装后空车不允许负挠(中梁、下侧梁须不负挠)，为保证能满足该要求，中梁预制挠度需控制在6～12 mm，车体焊接后中梁挠度能达到2～8 mm。但该车下侧梁为异形铝制型材，刚性较小，形成预制挠度较为困难，为此，在制作下侧梁时需提前与侧墙进行预组装，依靠侧墙整体刚性使下侧梁挠度达到要求。

3 重点控制项目

(2) 底架长度控制在以车体中心为基准至两端梁的距离为5 257±2 mm。

(3) 枕梁立板间距控制在以车体中心为基准至两枕梁立板距离为4 100±1 mm。

(4) 底架中梁、侧梁高度差控制在≤2 mm。

(5) 侧墙高度控制在上侧梁至侧板下边缘距离为2 487 mm。

(6) 枕柱下端面与下侧梁面密贴，其间隙控制在≤1 mm。

(7) 在组装时，钢材料零部件与铝材料零部件直接接触的部位必须安装专用的防电化腐蚀胶带。

(8) 铝合金材料在进行吊运、组装时，需采取相应的防护措施避免碰伤、划伤。

(9) 同一铆钉孔的多个零部件进行组装时，各铆钉孔最大位移控制在≤2.5 mm。

(10) 铆接零部件接触面应接触严密，在铆钉中心φ50 mm范围内用厚0.5 mm塞尺测量，不得触及铆钉杆。

4 主要制造工艺

4.1 钻孔工艺

(1) 采用数控机床加工端墙板、侧墙板铆接孔，以中心定位保证铆接孔加工质量。

(2) 使用数控龙门钻加工侧柱、端柱等的铝型材铆接孔，保证铆接孔加工质量。

(3) 对于对角部连铁组成等无法采用数控设备加工孔的配件，通过使用钻模制孔的方法保证配件孔定位准确。

4.2 组装工艺

(1) 底架组装。为保持组装尺寸的一致性，通过工艺边梁、工艺地板定位枕梁、纵向梁和小横梁组成(图1)；使用底架翻转装置进行底架各焊缝的平位置焊接；通过底架矫正装置调整底架各梁间的相对位置。

图1 采用工艺边梁、工艺地板定位各部件

(2) 浴盆组装。使用夹紧装置夹持心盘将底架固定在浴盆组装胎位上，组装下侧梁，且控制下侧梁挠度在4～6 mm之间，再使用浴盆专用吊具将浴盆吊至底架内，检测浴盆高度合格后使用工艺螺栓定位浴盆位置，利用铣刀对浴盆与底架连接孔进行铣孔，使用液压拉铆枪完成铆钉拉铆。

(3) 端墙组装。利用端墙组装工装定位端板、端柱、侧端柱，使用工艺螺栓紧固各配件，将端墙吊至铆接架上完成端墙铆接工作。

(4) 侧墙组装。以侧墙板纵向中心为基准组装侧墙上侧梁、枕柱、侧柱、门柱，将下侧梁组装至侧墙下端，并在预制下侧梁挠度后将下侧梁夹紧固定；根据侧柱孔配钻下侧梁孔，配钻孔后将下侧梁吊出侧墙工位并运至浴盆组装工位，在后续浴盆组装工位配装下侧梁。

(5) 车体组装。连接端墙与底架，组装斜端板，将侧墙与底架及端墙进行连接，各部位采用工艺螺栓进行紧固，使用螺栓组装车体内部撑杆组成，完成以上工作后，可将车体吊出总装胎位至下个工位进行车体钻孔、铣孔及铆接工作。

5 制造难点工艺措施

5.1 浴盆与底架组装

底架同一侧大横梁组对时，大横梁间距(靠近中梁侧)按4 280 mm控制；由于该车底架结构特殊，大横梁存在焊接收缩情况，该收缩将造成同一侧两个大横梁间距变化6～8 mm，因此在大横梁组装时应充分考虑该焊接因素。具体做法是将大横梁间距控制在4 274±1 mm范围内，保证焊接后间距符合要求，同时也可通过在大横梁处点固焊工艺筋板的方式减少焊接收缩带来的影响。

为保证浴盆与下侧梁在同一铆接孔相对位移满足要求，工艺上制定小孔配大孔方案，下侧梁铆接孔按图纸尺寸(φ17 mm)进行制作，浴盆板(靠近下侧梁侧)铆接孔按工艺尺寸(φ13 mm)进行制作。浴盆高度确定后，以下侧梁孔(φ17 mm)为基准，使用铣刀加工浴盆上φ13 mm的铆接孔，并保证铣孔后同一铆接孔相对位移≤2.5 mm。

5.2 车体铆接

底架、端墙、侧墙等各大部件都需以各自纵向中心为基准进行制造，车体组装时，同样以车体中心为基准组装各大部件，以保证所有部件的组装定位基准统一，最大程度地减少累计误差对组装造成的影响。以工艺边梁工艺孔为基准定位枕梁立板，同一侧两立板间距按8 200±1 mm控制，且上下间距相同以保证底架枕梁与车体侧墙的铆接质量。图2为工艺边梁定位枕梁立板。

图2 工艺边梁定位枕梁立板

端墙角柱孔(与侧墙连接处)按图纸尺寸(φ17 mm)加工，与之配合的侧墙孔按工艺尺寸(φ13 mm)加工，在车体组装时，以角柱孔为基准铣侧墙板孔，适当调整侧墙位置以保证两铆接孔之间的位移符合要求。

5.3 车体挠度控制

在侧墙组对胎位上将下侧梁与侧墙进行预组装，组装时下侧梁挠度需顶起至4～6 mm，以侧墙侧柱铆接孔为基准配钻其与下侧梁连接的铆接孔。侧墙与相对应的下侧梁编写同一编号，在车体总装时两者需配套使用。同时要求将具体的挠度数值标注在下侧梁明显位置。

车体组装时，顶起下侧梁挠度至标注数值后与下侧梁同一编号的侧墙组装，确认侧墙侧柱与下侧梁铆接孔位移符合要求后进行铆接。通过该组装方式进行车体铆接后，端墙、侧墙与底架形成箱形结构，保证了下侧梁挠度满足要求。

6 结束语

C80(H)型铝合金敞车的结构与传统车型有着较大差异，相关生产经验较少，工艺控制难度较大，但通过上述制造难点工艺措施的实施，在批量生产中有效地提高了车体结构的成型质量和生产效率，保证了整车的制造质量。中车山东机车车辆有限公司生产的铝合金敞车目前在大秦线已投入使用，达到了重载快捷的目标，为今后生产类似结构的车型积累了经验，有很好的推广性。