机车柴油机消音器安装座定位质量控制研究

2023-08-30王斌孙丽华中车戚墅堰机车有限公司

钣金与制作 2023年6期

文/王斌，孙丽华·中车戚墅堰机车有限公司

公司出口的内走廊机车运行条件恶劣，需要在原DF 型号机车的基础上进行优化改进并重新设计，特别需要针对高温潮湿和大部分地形多变的高原环境对机车的“心脏”柴油机的影响，对机车车体架动力室（柴油机室）进行优化提升设计。改进后，采用世界知名品牌德国MAHLE（马勒）公司的柴油机，如图1 所示，框架结构模式，体积小、功率大。消音器如图2 所示，与柴油机采用分体式结构，安装在车体的大顶盖上，与柴油机进行上下对接，如图3所示，这种对接形式对拼装、定位、焊接变形控制是一项很大的挑战。

图1 MAHLE（马勒）公司的柴油机

图2 消音器

图3 柴油机上方安装消音器

消音器安装座安装在车架动力室上部的顶盖内，安装座能否准确定位对于消音器能否一次安装到位具有直接的影响。在车底架、侧壁、顶盖组装焊接制作过程中的控制要点主要有：车底架的边梁定位及宽度控制，大顶盖制作的上下宽度和长度及平面度控制，侧壁立柱的高度及平面度控制，车体架总成过程中侧壁、顶盖拼接定位，通过对组装流程和焊接工艺进行剖析，确保出口机车制造质量。消音器要求尺寸：安装座高度尺寸（2161±2）mm（消音器座子上平面到车架地板的垂直距离）及间距尺寸（1920±2）mm，如图4 所示。

图4 消音器安装座定位要求

存在的问题

机车车体架主要由车底架、侧壁、大顶盖、司机室四大部件总成拼装而成，车体总成时会存在较大的累积误差，造成柴油机消音器安装座的定位精度很难达到图纸设计要求，导致多次返工。大顶盖在制作时，出现较大的焊接变形，造成顶盖上下出现内凹，在安装消音器安装座时，导致消音器安装座横向间距尺寸超差、消音器上的座孔与安装座孔不对应、消音器安装座高度尺寸超差、消音器安装座的水平面不在同一平面、消音器座子与座子之间存在间隙等。

解决措施

侧壁高度控制

车体两侧侧壁骨架主要由19根立柱、斜撑、斜撑扁铁及上弦梁拼装组焊而成，立柱与台位之间密贴，控制好立柱下端面至槽钢上平面高度尺寸，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。

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，因为到车体总成的时候，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走，所以顶盖宽度尺寸一定要控制在范围内，间壁对底面垂直度不大于2mm。4 个间壁全部点焊定位后，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，控制各立柱与间壁拱侧梁在同一平面。

特别强调：在定位安装顶盖动力室内左右各5 根顶盖的支撑立柱时，如图5 所示，上下各间距一定要控制在400mm，同时每根立柱安装定位时必须与胎位面垂直，否则到总成时，靠模上的10 只消音器座子与顶盖上10 根支撑立柱对应不上，返工的难度非常大，而且还要影响顶盖的外观质量以及车间的生产节点。在两侧上弦梁定位后，要先在动力室安装两根可拆弯梁，控制车顶上部宽度尺寸，组装间隙不大于2mm，错边量不大于1mm。顶盖两侧的支撑立柱全部点焊定位后，必须在两根可拆弯梁之间再加撑一根防止上弦梁焊接后内凹的工艺撑管，如图6 所示，控制车顶上部宽度尺寸，然后才能有序、对称地进行焊接。

图5 支撑立柱安装

图6 可拆弯梁之间加撑工艺撑管

车底架尺寸要求

车体总成组装焊接要求

车体架总成时，首先要侧壁定位，要以车底架上的中心为基准，左右侧壁的中心与车底架的中心对齐，然后各立柱定位，并且用垂线测量侧壁各立柱的垂直度，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宽度一致。要特别注意两侧壁立柱的定位，立柱下端车架边梁面至槽钢上平面高度尺寸为，如出现两侧侧壁高度不同，会直接影响消音器座子的定位高度，同样也会影响上顶盖的密封性。

其次是大顶盖的定位，顶盖的中心要与侧壁上的中心对齐，确保车底架、侧壁、顶盖在同一条中心线上，同时顶盖的底梁要与侧壁上弦梁接平，顶盖侧壁底梁与侧壁上弦梁间隙不大于2mm，确保上下宽度尺寸一致。车顶与侧壁的焊接要求车顶与侧壁上弦梁内侧焊缝为a2 12×50（50），焊接时需2 人同时对称从车体中部向两端焊接。

侧壁与顶盖焊接完成后，就可以把消音器座靠模吊到车架的动力室进行定位，靠模定位原则上应该根据车底架上的横向和纵向标记进行定位，但到车架总成时由于各大部件的累积误差，车底架的横向中心与顶盖中心会出现偏差，所以，在对柴油机消音器座的靠模进行定位时，车架横向中心只作为定位参考，顶盖上的立柱及车架纵向中心要作为主定位依据。从动力室和电机室两端中心标记为基准，靠模的两端纵向中心与拉线重合在一条直线上，如图7 所示。靠模横向和纵向定好位置后，就要确定消音器座的高度，由于车体内部安装的附件较多且车底不平，使靠模放置不平，所以在靠模四角部位增加了4 个可以调节高度的螺杆，如图8 所示，上下高度可以根据需要进行调整，确保顶盖内两侧的消音器安装座上平面在同一高度。

图7 靠模纵向中心定位

靠模的横向与纵向以及高度确定好后，对消音器座子进行定位安装，确保所有纵向座子间孔中心尺寸400mm，横向座子孔间尺寸（1920±2）mm，再一次检查测量必须控制的尺寸（座子高度、左右间距、宽度、座子平面等），所有尺寸均达到图纸要求后即可进行点焊。如图9 所示，采用双面和四边点焊，在焊接座子折边件连接焊缝时，因折边件是2.5mm 的薄板，因此焊接电流要小，选择焊丝直径为1.2mm，焊接速度要快，防止焊接区域温度过高产生变形；在座子和附件焊接时，焊接作业人员要均衡分散，同时采用对称焊接，防止和尽量减小在焊接过程中产生变形，确保大顶盖内柴油机消音器安装座的所有尺寸都能达到图纸要求。通过工艺措施的改进，消音器安装座定位质量得到了很好的保证，如图10 所示。