多功能运输车凹底架钢结构制造工艺研究.pdf

作者简介郝明非()男工程师主要研究方向:铁路货车、铁路起重机整车制造、焊接技术、等离子数控切割技术多功能运输车凹底架钢结构制造工艺研究郝明非 张玉宝(中车齐齐哈尔车辆有限公司 齐齐哈尔)摘 要:多功能运输车是一种用于运输公路货车和集装箱的新型关节式铁路专用货车我国第一代 型、型公铁驮背运输专用车的成功研制填补了公铁联运作业方式的空白 多功能运输车凹底架作为主要的承载件结构复杂产品制造中根据技术要求和结构特点系统地编制制造工艺对钢结构的重难点进行工艺分析制定相应的工艺措施严格控制组装过程中制定的技术标准“以装备保工艺、以工艺保质量”为制造原则采用模块化组装方法保证了凹底架钢结构制造工艺能力产品质量达到了预期效果 本研究成果对加快推动铁路驮背运输发展、指导多功能运输车凹底架批量生产及工艺设计具有一定的参考价值关键词:多功能运输车凹底架制造工艺质量 (.):.:引言多功能运输车是一种用于运输公路货车和集装箱的新型关节式铁路专用货车 通过液压驱动和电气控制可实现自身机构的旋转和升降适应公路货车自行上下、不摘钩装卸作业的要求实现公铁联运的一种新型运输专用车辆 我国第一代 第 期青海交通科技型、型公铁驮背运输专用车的成功研制填补了公铁联运作业方式的空白 凹底架是该车的主要承载部件如何保证其制造质量是整车制造的关键 凹底架钢结构简介凹底架外形尺寸为(长)(宽)(高)主要由牵引梁、上部加强梁、地板、侧墙、钳形梁、集装箱锁座等几部分构成(图)截面呈 形采用开放式结构方便公路货车驶入和集装箱落入 牵引梁中装 型 自润滑球面关节连接器满足凹底架起升和旋转作业要求侧墙为侧板外置、侧柱内置结构集装箱翻转锁通过销轴与集装箱锁座立板连接设有工作和回位两个状态图 凹底架结构示意图(单位:)重难点工艺分析.中厚度钢板压型质量凹底架关键承载件侧墙上、下盖板分别为 和 厚 高强度钢板由 道 圆弧弯曲成型成型深度 以上 多道圆弧的压型公差累计和 高强钢的回弹量都会加大制造误差压型质量不易保证.焊接工艺要求高凹底架全长 侧墙组成和地板组成的部分零部件均需要分段下料拼接组焊而成对于拼接部位的焊缝均要求进行超声波探伤和磁粉探伤检查 长大板材件拼接后产生的焊接变形给整体组装带来较大难度 高强钢有其自身一套焊接工艺对环境温度、焊接工艺参数、操作环节等方面都有较高的要求.凹底架挠度控制技术条件中要求凹底架组装后关节连接器到垂向连接轴间上挠 如何保证挠度是凹底架制造的关键.集装箱锁座位置精度控制技术条件中要求同一横断面两锁座承载面高度差不大于 同一组集装箱 个锁座承载面高度差不大于 对角线差不大于 锁座为焊接结构置于侧墙内部其自身焊接变形和凹底架整体挠度都会对锁座高度差和对角线差造成影响组装精度不易保证 主要制造工艺.长大料件下料工艺板材下料时均在整张板的内部进行数控等离子切割或火焰切割保证切割时自身产生的内应力平衡 类似侧板、上下侧梁这种长大料件、长宽比不小青海交通科技 第 期于 的细长料件在编程时预留断点避免切割过程中工件脱离原材料而出现旁弯、甩头待工件冷却至室温后对断点进行切割打磨完成该件的下料工作.中厚度板材压型工艺以图 侧梁下盖板下料及压型为例借助 和 软件对零件进行展开长度精确计算求出直线段、圆弧段长度 压型采用点动扩展压型法操作逐一对每道圆弧点压扩展成型最后再整体修型准备单个圆弧样板和整体全型样板进行过程和最终压型质量控制图 侧梁下盖板的展平状态示意图.焊接工艺()凹底架板材材质主要有、低合金高强钢和、耐候钢涉及板材种类较多且要求焊接材料具有相应的强度等级和耐大气腐蚀性能特制定钢材焊材匹配表和焊接工艺参数表详见表 和表()焊前应清除待焊区域及其两侧 范围内的油污、铁锈、水等影响焊接质量的有害杂质焊接前应进行 预热不断移动热源保证工件均匀受热预热区域应覆盖待焊区域及其两侧 范围点温计测量对于厚板对接坡口的填充和 以上焊脚的焊接采用多层多道焊层间温度不低于 每层焊缝使用风铲均匀击打焊缝以达到释放应力的目的()超声波、磁粉探伤检查发现缺陷时应采用铣削或砂轮磨削的方式清除缺陷视情况可预钻止裂孔 缺陷清除后应形成一定的坡口保证焊修的可操作角度 焊修完成后重新进行探伤检查表 钢材焊材选择匹配表钢板材料焊丝牌号保护气配比 /.侧墙制造工艺()侧板全长为 分 段拼接工艺加长 工艺预制上挠度 将以上尺寸线放样至平台上刻打样冲眼并在、位侧板不干涉部位点焊定位靠挡以保证侧板拼接的长度和挠度尺寸()长大料件下料时会有误差组装时注意选配以保证同一凹底架、位侧板长度和挠度一致性()为防止侧板凹陷、平面度超差在上侧梁与侧板中间加装工艺支撑管 并焊接半周加固防止脱落()侧板拼接焊缝要求磁粉探伤焊接时设置引收弧板翻转至背面焊接前进行机械打磨清根处理露出金属光泽焊后 进行磁粉探伤检查无再裂纹等缺陷()侧板与上盖板组装使用的平台必须经过水准仪精准校平以保证组装基准精确 第 期青海交通科技()侧墙旁弯直接影响凹底架宽度是重点控制要素 在上盖板还未与侧板组装时使用棒线对上盖板直线度进行检测若旁弯过大应先采用“倒三角”烤火方式进行火焰矫正表 焊接工艺参数表焊丝牌号焊丝直径/焊接位置焊接电流/焊接电压/保护气流量/.平角接 平打底 对填充 接盖面 .总组装工艺.总组装工艺流程制定科学合理的工艺流程是保证产品质量的前提根据凹底架结构特点确定采用模块化组装方法将凹底架划分为几个制造单元先进行零件下料、加工然后进行部件分组成焊接最后再进行总装配 针对上述制造重难点制定了图 所示的总组装工艺流程图制造过程中对凹底架的钢结构采用工装夹具进行装配焊接制定“以装备保工艺、以工艺保质量”的制造原则 在采用工装基础上还采取了以下工艺措施保证凹底架总体制造质量.端梁水平差控制()端梁腹板在下料时严格控制宽度尺寸和外形一致性牵引梁分组成焊接时将 块腹板使用靠挡和压板刚性固定待焊缝彻底冷却后拆除防止 块腹板出现歪斜、扭曲和高度不一致等缺陷()牵引梁、端梁组装完毕后使用水准仪对端梁 位侧和 位侧水平差进行测量(如图 所示)通过旋转工装丝杠调整两侧水平差值()不大于 为车体落成以及旁承组装提供保障图 凹底架总组装工艺流程图图 端梁水平差调整青海交通科技 第 期.侧墙组装工艺侧墙的组装精度直接影响凹底架宽度以及车体水平状态是重点控制项目 侧墙组装时按照“车体水平凹底架宽度两片侧墙对角线差”的顺序进行调整 通过对侧墙图纸的核算水平状态时前后高低差值理论应为 如图 所示使用水准仪测量 处高度值两片侧墙同一位置读数应在 以内前后差值应为 保证侧墙处于水平状态避免凹底架整体出现翘曲或下垂现象根据试制摸索的焊接收缩量凹底架宽度 按照 组装再使用盘尺检测对角线 全部调整合格后添加 槽钢背子连接固定两片侧墙待车体全部焊缝焊接完毕后再交验台位切除.集装箱锁座的组装工艺根据集装箱锁座分布位置特点特制定两次分步组装法将 组 个锁座拆分成 个步骤进行组装:在工装上只组装前端锁座待凹底架全部焊缝焊接完毕拆除连接背子等外在辅助固定以前端锁座为基准根据锁座横向、纵向尺寸以及对角线差值对剩余 组锁座进行调整定位 再对每个锁座高度进行测量添加不同厚度调整垫板以保证锁座的高度差要求 常规组装方法由于底架整体上挠度和、位侧挠度差别势必会造成锁座高度差超出技术要求而且由于焊接变形也会造成锁座横向、纵向距离以及对角线差值的偏差 经实测检验两次分步组装法可以同时保证锁座的位置精度和高度差要求图 侧墙组装水平调整 结语通过对凹底架钢结构特点和重难点的分析根据技术要求编制了工艺方案制定了相应的工艺措施严格控制组装过程中制定的技术标准保证了凹底架钢结构各部尺寸符合图纸技术要求说明此工艺方法能够保证该车凹底架钢结构制造质量 该车顺利完成 重载装卸货试验和集装箱落箱试验并已小批量在国家能源集团运用 该车的成功研制对加快推动铁路驮背运输发展、实现公铁联运具有重要的现实意义参 考 文 献 谢如鹤黄虹罗嵩等.我国驮背运输运价优化研究.铁道运输与经济 ():.吴荣坤李华于跃斌等.我国发展驮背运输技术的思考.铁道车辆():.黄礼明 张海岐.铁路驮背运输方案研究.铁路技术创新():.孙敬伟.铁路驮背运输工艺研究.铁道工程学报():.吴荣坤 李华 郑和平等.()型驮背运输车研制.铁道车辆():.郑和平吴荣坤李华.型多功能驮背运输车研制.铁道车辆():.魏志军李嘉林王凯等.点动拓展压型操作法在铁路产品制造中的应用.机车车辆工艺():.成大先.机械设计手册第一卷.北京:化学工业出版社.中国机械工程学会焊接学会.焊接手册.北京:机械工业出版社.赵晨翔邵乃艳.船体结构焊接变形分析与矫正研究.船舶物资与市场():.第 期青海交通科技