一种平集两用平车底架制造技术分析及方法

高颂庆 于云涛 王宏伟 魏少鹏 马龙飞

(1.中车石家庄车辆有限公司 河北 石家庄 051430； 2.中国铁路北京局集团有限公司 北京 100080； 3.中国铁路北京局集团有限公司丰台车辆段 北京 100070)

NX70型共用车作为一种平集两用通用平车，在国内货物运输中应用非常广泛，其底架组成作为货物主要承载机构，制造质量至关重要。

1 主要结构特点

底架组成为鱼腹梁全钢焊接结构，主要构件如图1所示[1]。中梁组成采用630 mm×200 mm×15 mm×20 mm H型钢，两单片梁间由隔板连接，与上、下盖板组焊成鱼腹箱形结构，中梁组成两端设有补强板，增强其整体结构刚性；侧梁采用600 mm×200 mm×11 mm×17 mm H型钢，其鱼腹高度比中梁组成高30 mm；中央大横梁组成、大横梁组成、枕梁组成、端梁组成与中、侧梁组装形成框格结构。

1—端梁组成；2—枕梁组成；3—中梁组成；4—中央大横梁组成；5—大横梁组成；6—侧梁组成。图1 NX70型共用车底架组成图

2 主要制造技术

2.1 中梁制造技术

单片中梁经过人工划制鱼腹线、小车火焰切鱼腹、抽鱼腹、压型设备鱼腹压型、鱼腹焊缝埋弧焊接等数道工序制成；使用中梁组对装置完成单片中梁与中梁隔板、中梁下盖板的组对；使用中梁翻转装置完成中梁上盖板的组装，如图2所示。

1—单片中梁；2—中梁隔板；3—中梁上盖板；4—中梁下盖板。图2 NX70型共用车中梁组成示意图

中梁制造重点控制要求：心盘处两翼板的平面度≤1 mm，上心盘与心盘垫板组装间隙≤1 mm，心盘定距(10 920±9)mm，两单片梁中心偏差≤2 mm，两单片梁配对挠度、上翘、下垂差值≤2 mm。

2.2 底架制造技术

底架经过底架组装、底架翻转焊接、上旁承组装、底架矫正等工序制造而成，使用底架组对装置完成底架组装，使用底架翻转机完成底架翻转焊接，使用上旁承组对胎完成上旁承组装，使用底架矫正机完成底架矫正。

底架制造重点控制要求为：两心盘平行度≤1 mm，中央大横梁定位尺寸(606±3)mm，大横梁中心距单片中央大横梁中心(2 276±3)mm，两枕梁中心尺寸(10 920±9)mm，四梁不平度≤6 mm，中、侧梁挠度及上翘、下垂差≤2 mm。

3 制造技术分析

3.1 中梁组成

(1)为保证上心盘组装处平面度符合要求，须严格控制翼板与腹板的垂直度≤1 mm，两配对单片梁挠度、上翘、下垂尺寸差≤2 mm。

(2)由于中央大横梁等关键件组装以单片梁中心为基准，为保证中央大横梁组装质量，须严格控制两单片中梁中心偏差≤2 mm，心盘定距(10 920±9)mm。

3.2 底架组成

(1)中央大横梁组成组装有锁闭装置、比例阀吊座，大横梁组成组装有11 L风缸吊座、28 L风缸吊座等底架附属件，各横向梁的定位尺寸间接对制动配件组装质量有重要影响。因此，各横向梁的定位尺寸至关重要。

(2)枕梁组成组装有上旁承。如图3所示，如果心盘与承载面存在间隙Z，则枕梁下部的上旁承组装位置高度变化量X=(760×2/358)Z≈4Z；如果存在四梁不平度Y，枕梁下部的上旁承组装位置高度变化量X=(760/1490)Y≈0.5Y。由于心盘与承载面间隙又称心盘平行度，由以上分析可知，心盘平行度和四梁不平度至关重要。

X—上旁承高度变化量；Y—四梁不平度；Z—心盘与承载面间隙。图3 上旁承组装关联尺寸示意图

4 控制措施

4.1 中梁组成

(1)鱼腹压制时利用反变形控制中梁翼面与腹板的垂直度。经过跟踪测量找到压鱼腹间隙与焊接变形量之间的关系(见表1)。

表1 鱼腹间隙与焊接变形量统计 /mm

由表1可知，在压鱼腹时，应将组装间隙控制在2 mm以内。具体措施：在压鱼腹时将正面尺寸控制在350 mm～352 mm，点固后单片梁正面采用技术支撑进行固定，同时优化埋弧焊接技术参数(焊接电流：550～650 A；焊接电压：30～36 V；焊接速度：21～30 m/h)，在焊接台位增加刚性固定装置，将单片梁夹紧定位，控制焊接变形量。

(2)鱼腹焊接完毕后需通过单片梁调校装置对单片梁的挠度，翼面与腹板的垂直度、旁弯，牵引梁的上翘、下垂进行调整，保证单片梁的挠度控制在6 mm～10 mm，牵引梁的上翘、下垂控制在±3 mm以内，心盘承载面及从板座组装位置平面度≤1 mm，并将相关数值及旁弯方向在梁头显现部位进行标识，按照挠度差不大于2 mm且旁弯方向相反的原则进行配对使用。

(3)中梁组对在组装胎上进行，使单片梁正面朝下，先把2位中梁中心对齐定位，定位块卡紧后再组对1位中梁，启动一侧风缸顶紧，同时微调1位中梁中心，保证两片中梁中心重合，在上心盘承载面处用水准仪检测下翼面平面度≤1 mm(否则对其组装面调整至满足要求)中梁组对后挠度控制在6～10 mm，两单片梁中心偏差≤2 mm。

(4)中梁切头时测量中心到两端的尺寸，划出梁头线，严格按线进行切割，按切割偏差≤2 mm控制切割精度。

(5)减少中梁组成焊接变形，保证翼板与腹板的垂直度及旁弯尺寸，采取措施为：将加强板焊接调整至底架翻转工序，后从板座及梁头技术支撑拉紧固定控制焊接变形量，中梁隔板采用分段对称焊接方式，上下盖板采用双小车对称焊接，中梁焊接变形得到有效控制。

4.2 中央大横梁组成

由于中央大横梁组成组装有锁闭装置、比例阀吊座，须对其制造质量进行重点控制，具体控制措施如下：

(1)中央大横梁组成制作在组装胎上完成，先将上盖板与腹板利用工装制作成组件，将组件放置在工装内定位夹紧，同时将锁座顺梁、双锁横筋、双锁地板托筋等配件逐个靠紧定位块并夹紧，校核尺寸无误后点固，在其两端增加技术支撑连接腹板及双锁横筋，增加整体刚性，减少焊接变形。

(2)中央大横梁腹板在数控等离子切割后矫平，确保其平面度。

(3)上、下盖板与腹板间的连续焊缝为长大焊缝，锁座顺梁、双锁横筋、双锁地板托筋等配件数量较多，焊接变形量大，采用焊接专用胎，焊接时用该机构上的多个夹具将上、下盖板与腹板夹紧定位，同时在焊接完成待工件冷却后再松开取出，可有效减少焊接中产生的变形，保证上、下盖板与腹板的垂直度及整体扭曲控制。

4.3 底架组成

(1)组装定位基准确定

底架组成设计基准为上心盘下平面，根据设计要求将底架组装胎的两心盘承载面作为底架组装定位基准，对心盘胎面的水平度、平面度进行计量检测，确保两心盘承载面平面度、平行度符合要求[2]。

由于中梁组成、侧梁组成、中央大横梁组成、大横梁组成、枕梁组成等底架构件的定位尺寸均以底架中心为基准，因此底架组装时同样以中梁组成、侧梁组成中心线为基准。

(2)中梁组装精确定位及各横向梁位置确定

底架组成组装在底架组对胎内完成，中梁组成入胎后定位夹紧，使用样杆划线确定枕梁腹板定位点，使用直角尺将定位线延伸至中梁腹板，枕梁入位后调整至大致位置，待其他配件全部组装后再精确定位。

使用线坠将中梁组成中心线垂到下翼板边缘，使用样杆划出上下翼板处中央大横梁上、下盖板组装位置线，再使用直角尺将定位线延伸至中梁腹板上，依据底架组对胎上定位点精准定位组装大横梁。

(3)侧梁组装精确定位

侧梁下翼面中心处提前组装定位块，侧梁组装时依靠定位块精确定位侧梁在底架组对胎上的位置，同时按照底架组对胎中心定位点弹粉线位置，对侧梁纵向中心位置进行微调，保证侧梁中心与中梁中心偏差≤2 mm。

(4)底架组成整体精确调整

侧梁组装后用千斤顶配合卡兰简易装置调整枕梁、中央大横梁及大横梁位置尺寸，用样杆校核中央大横梁腹板与大横梁附件(2 276±3)mm的尺寸。

采用检测样杆配合水平仪调整枕梁、中央大横梁及端梁处四梁不平度，保证四梁不平度≤6 mm，保证上旁承组装尺寸。

所有正位焊缝均在底架组装胎内夹紧状态下完成焊接，减少焊接变形对各腹板尺寸的影响，保证11 L风缸吊座、28 L风缸吊座等底架附属件组装基准尺寸的准确性。

5 结束语

以上技术措施在某公司2020年200辆NX70型共用车批量生产中得到了充分验证，底架组成制造质量稳定，措施有效，取得了很好的效果。