泰国机车车体架司机室与侧壁和顶盖组焊质量提升研究

2022-06-09王斌孙丽华中车戚墅堰机车有限公司

钣金与制作 2022年5期

文/王斌，孙丽华·中车戚墅堰机车有限公司

在接到出口亚洲唯一粮食净出口国和东盟最大的汽车市场国泰国的50台内走廊内燃机车后，公司针对泰国境内的气候特征（热带季风气候）和地形特征(大部分为低缓的山地和地形多变的高原)以及机车运行条件，特别针对高温潮湿气候和大部分高原地形对机车“心脏”柴油机的影响等因素进行分析，专门组织了一批有丰富经验的设计工艺人员，在原DF8B型号机车的基础上对分布格局重新设计，并对机车车体架动力室（柴油机室）、散热器室、电机室、电器室以及司机室结构进行优化提升设计。机车两端的司机室，要具有一定的模块化设计理念，故采用了框架结构模式，车体两端的间壁直接设计安装在司机室里面，使司机室底部与车架端部、两侧侧壁和顶盖进行硬对接，这种从未有过的硬对接形式，对拼装、定位、焊接变形控制等提出了更高的技术要求。因此要保证司机室与侧壁和顶盖两侧蒙皮整体平面度小于2mm/1000mm，就必须采用相应的技术改进和工艺措施。

存在问题

机车车体架主要由车底架、侧壁、顶盖、司机室四大部件总成拼装而成，按照图纸要求，各大件的设计尺寸是：车底架长（19630±5）mm、宽（2720±4）mm，侧壁高车顶上部宽度要控制在顶盖宽在前几台机车车体架制作时，车底架宽度做的是下限尺寸2716mm，顶盖宽度做的是下限尺寸2724mm，都属于合格产品，但是在车底架、侧壁、顶盖、司机室四大部件总成拼装时，左右两侧壁的宽度根据车底架的宽度而定，顶盖与侧壁是上下对接，对接时出现8mm的误差，出现平面度超差问题，无法达到车体架质量要求。要达到设计要求的侧壁和顶盖与两侧蒙皮整体平面度小于2mm/1000mm，同时司机室与侧壁和顶盖又是硬对接，这种车体间壁安装在司机室上的设计，对车底架、侧壁、顶盖的制作要求要更高，如图1所示。

图1 车体间壁安装在司机室上

在前几台机车车体架司机室与侧壁和顶盖三大部件总成焊接时，由于焊接应力集中，造成整体收缩变形大，内凹状况比较严重；司机室与顶侧面整体平面度不够完美，凹凸现象非常明显，两侧面的蒙皮面板平面度达不到设计要求。针对以上存在的一系列影响外观质量的问题，工艺技术人员对每道工序进行逐一排查，很快就找出存在的几项主要问题点，并及时制定相应的技术要求和工艺措施，确保出口机车外观满足质量要求。

解决措施

针对以上存在的问题，经过分析研究，决定对车底架各梁定位和边梁的宽度尺寸、顶盖的各室间壁定位、顶盖上下宽度的公差、侧壁各立柱定位和平面度、机车车体架四大组成部件组装流程和焊接工艺要求及蒙皮面板在组焊过程中焊接与切割的受热变形等方面进行严格控制，确保质量提升。

对操作员工进行培训指导

首先对各工种和各工序的操作人员进行了有针对性的指导，首先组织操作人员学习图纸工艺文件的各项要求，强调车体架四大部件在拼装方面的各个重点尺寸控制要求，做到每台车前后工序信息及时反馈沟通，以及在总成安装时的注意事项。在焊接作业过程中，焊接操作人员必须严格按照所定的焊接顺序、规范进行焊接，避免司机室与侧壁和顶盖拼接时产生较大的焊接变形。

侧壁各立柱定位侧平面控制

车体架每侧侧壁骨架主要用19根立柱、斜撑、斜撑扁铁与上弦梁拼装组焊而成，立柱与台位之间密贴，间隙不大于1mm；立柱与上下节板及上弦梁槽钢间隙不大于2mm，错边量不大于1mm；立柱下端面至槽钢上平面高度尺寸为拼装组焊后，各立柱、斜撑与上下节板、小梁、上弦梁外侧在同一平面，平面度不大于1.5mm。特别强调，侧壁两端4根立柱拼装时绝对不能出现弯曲和扭曲现象，否则会严重影响与司机室拼接的平面度。侧壁各梁拼装好后，要用压紧工装压紧、压平才能进行焊接，如图2所示，这样可确保各立柱、斜撑与上下节板、小梁、上弦梁外侧都在同一平面。

图2 侧壁各梁采用压紧工装焊接

车体顶盖制作定位要求

在确定顶盖间壁时，顶盖上下的宽度尺寸一定要控制在图纸要求的范围内，因为到车体架总成时，由于侧壁上弦梁的强度没有顶盖底部的强度大，车体侧壁之间的宽度会跟着顶盖下部宽度而变化，所以要确保顶盖宽度尺寸且间壁对底面垂直度不大于2mm、组装间隙不大于2mm、错边量不大于1mm。4个间壁全部点焊定位后，紧跟着就焊接顶盖的上弦梁，车顶上部宽度要控制在组装间隙不大于2mm、错边量不大于1mm。在安装顶盖左右两侧的支撑立柱时，每次都必须拉线，各支撑立柱的外平面应贴靠此线，间隙不大于1mm，如图3所示。顶盖左右侧壁蒙皮拼接时，蒙皮必须与支撑立柱、间壁侧梁面密贴，间隙不大于1mm，蒙皮的平面度小于2mm/1000mm。

图3 控制各立柱与间壁拱侧梁在同一平面

车底架尺寸要求

车底架拼装时，针对主要问题点，重点要控制好车底架的长度（19630±5）mm和宽度尺寸2720-1+4mm，因原宽度尺寸（2720±4）mm公差范围太大，根据实际需要此公差尺寸缩小至如图4所示，这样才能确保侧壁与顶盖对接的平面度要求。

图4 控制车底架的宽度尺寸

车体架总成组装焊接要求

车体架组装时，首先是侧壁定位，以车底架的中心为基准，侧壁中心与车底架中心对齐，然后各立柱定位，立柱外盖面与车底架边梁盖板接齐，误差不大于0.5mm，并且用垂线测量侧壁各立柱的垂直度，如图5所示，立柱与车架上平面的垂直度不大于1.5mm，确保侧壁定位宽度与车底架的宽度一致。特别强调两侧壁两端第一立柱的定位，立柱下端车架边梁面至槽钢上平面高度尺寸为一定要定准确，如出现立柱平面拱凸或内凹以及扭曲不平现象，一定要调修好或者替换合格的立柱，否则会直接影响到与司机室对接的平面度质量。

图5 各立柱吊垂线测量垂直度

其次就是顶盖的安装，顶盖中心要与侧壁中心对齐，确保三者（车底架、侧壁、顶盖）在同一条中心线上，同时顶盖底梁要与侧壁上弦梁接平，顶盖底梁与侧壁上弦梁间隙不大于2mm，确保上下宽度尺寸顶盖与侧壁焊接时，要求顶盖与侧壁上弦梁内侧的焊缝为2人同时对称从车体中部向两端焊接。在司机室定位安装时，首先司机室前端下部与车架端部前端对齐接平，司机室侧壁底梁与车架平齐，误差不大于1.5mm，侧面门框后立柱外侧与侧壁骨架立柱外侧平齐，误差不大于1mm，司机室门框钢结构平面度不大于2mm/m2，司机室侧面门框中心与车架踏步孔中心重合，误差不大于5mm，按照规定要求进行拼装，司机室与侧壁、顶盖焊接如图6所示。

图6 司机室与侧壁和顶盖采用夹紧工装焊接

司机室与侧壁和顶盖蒙皮的定位焊接，采用双面和四边点焊，在焊接蒙皮对接焊缝时，因蒙皮厚度为2mm，要采用较小的焊接电流，焊丝直径1.2mm，焊接速度要快，防止焊接区域温度过高产生变形。在蒙皮、座子和附件焊接时，焊接操作人员要均衡分散同时采用对称焊接，防止或尽量减小在焊接过程中产生变形，确保司机室与侧壁和顶盖蒙皮的平面度达到规定要求，如图7所示。