高速动车组底架端部平面度的 分析 及 控制

赵金闯 张绍辉 项继远 刘克强 赵鹏 王力

中车唐山机车车辆有限公司 063035

摘要：高速动车组底架前端结构复杂，底架端部平面度难以得到保证，本文根据底架结构结合实际生产和制造工艺技术，优化焊接顺序、焊缝形式和焊前预制反变形，使底架端部平面度达到技术要求，保证车体的焊接质量。

关键词：车体底架；平面度

0 引言

铝合金作为动车组车体的主要结构材料，由于其自身结构特点，在生产过程当中焊接变形是铝合金车体制造遇到的主要问题。作为高速动车组，车体的质量是动车高速运行的安全保障^[1]，为了保证车体强度，车体设计较为复杂，对工艺技术和生产加工提出了更高的要求。车体底架是车体生产过程的重要工序，底架端部需要将地板封堵、渡板安装座和前端组成与地板焊接，由于焊缝较多，焊接变形难以控制，所以需要对焊接工艺和焊接顺序进行优化，最大程度上减少焊接变形、保证车体质量^[2]。

1 底架端部平面度超差对车体其他部位的影响

车体结构对底架端部平面度的要求有所提高，底架端部平面度不合格使车体端墙的端门口超差。在保证端门口高度时又会造成侧门口对角线超差，其技术要求A-B<3mm。

其原因在于焊接造成底架桥式支撑向上凸起，两边梁下塌，装配端墙时需要对端墙板切除更多工艺放量来进行适配，而端角柱不动，结果造成端门口高度减小。又由于侧门口一侧门柱与端墙和侧墙连接，在保证端门口尺寸时会使端墙上面高度大于车顶上面高度，所以端部车顶高度增大，进而造成侧门口一侧高度增大，侧门口对角线超差。

2 底架端部平面度超差原因分析

底架端部平面度超差的原因主要分为以下三点。

1. 底架端部是由地板封堵和渡板安装座组成的，与地板焊接过程中的变形会导致底架端部渡板安装座两侧向上凸起。

2. 前端是在地板反装组焊，与地板封堵是8V焊缝，造成引起渡板安装座向上凸起。

3. 固定裙板减震器盒与堵板、前端和边梁的8HV 焊缝的焊接，造成底架边梁端部收缩变形影响底架端部平面度。

3 解决措施

3.1地板封堵、渡板安装座焊接变形解决措施

通过上一节的分析，首先要解决的是焊接地板封堵、渡板安装座时引起的变形，采取的方法是底架正装按装配顺序依次装配边梁堵板、地板封堵并正反装段焊点固，焊前预制反变形及焊接顺序的变更。

焊接地板封堵时为了防止地板封堵向上翘起不能先焊接正装焊缝。焊接反装焊缝时为防止反装焊缝造成地板向正装凸起需要做反变形，而焊接正装时因反装已焊接完，结构件相互制约所以正装焊接不会再引起其它变形，其具体操作为：

（1）翻转底架至反装，先焊接地板封堵与渡板安装座重叠部分并磨平焊缝，安装渡板安装座并正反装点固。

（2）在渡板安装座空隙处加一根横梁（利用侧墙窗口加工剩余的废料自制），用顶镐支顶横梁，使底架边梁与工装横梁分离（有间隙即可），靠底架自重抵消焊接变形，如图1所示。

图1 顶镐支顶示意图

（3）先焊接地板封堵与地板反装焊缝（原焊接顺序先焊接正装），再焊接渡板安装座与地板两侧焊缝，最后焊接反装其它附件，反装焊接全部结束后撤去顶镐，底架翻至正装，焊接正装焊缝。

通过上述措施用平尺测量底架端部平面度，渡板安装座两侧数值在公差范围内，为控制下一步组焊前端引起的变形打下了基础。

3.2焊接前端的反变形措施

对底架端部边梁下压，端部中间施加向上的压力，如图2所示。

图2 底架端部边梁预制反变形

3.3 裙板堵板焊接引起的收缩变形解决措施

（1） 在打磨装配底架前端时，需以前端连接板为基准用平尺测量前端侧板最远端之间的高度差，如图3所示。如果高度插值超过技术要求公差范围，不需要再对其进行打磨，只需去除表面氧化膜。

图3测量底架前端高度差

2. 在装配底架前端时，因底架端头已经有反变形，所以要注意观察侧板与边梁错边量，如图4所示。控制错边量不能大于公差范围，如果超差，需向上顶边梁，但支顶量不能大于公差要求，以免造成边梁上翘影响车体装配端墙。

图4测量侧板与边梁错边梁

2. 调整减震器盒与前端的距离，保证无间隙，然后段焊点固。

3. 装配焊接堵板时因原来的8HV焊缝填充量太大，焊缝收缩严重，经过强度计算将此焊缝改为5HY，降低因焊接产生的变形。

排除因边梁本身歪斜造成的底架平面度超差，以上方法解决了90%的底架端部平面度超差的问题。

4 总结

车体底架是高速动车组主要压力承受部件，而底架端部较为复杂，焊缝较多，连接的部件多，底架的尺寸直接影响其他部件的装配^[3]。本文从装配和焊接两方面进行分析，优化了装配工艺、焊接顺序和焊缝形式，解决了底架端部平面度超差此方法无新增工装费用，解决了95%以上车体端墙装配的问题。

参考文献

[1] 陈祝年．焊接工程师手册，北京：机械工业出版社，2002．

[2] DIN ISO 13920．焊接结构的一般公差 线性尺寸与角度尺寸，几何尺寸

[3]温家伶,黄志军, 黄小军, 等. 薄板点焊工艺及性能研究[J].武汉造船, 2000(1):15-17.

作者简介：赵金闯，男，中车唐山机车车辆有限公司，高级技师，从事轨道车辆车体制造技术研究，