出口双层车车顶钢结构平面度控制工艺研究

出口双层车车顶钢结构平面度控制工艺研究

刘希超 张成林 孙俊亚  李彪 才丹阳 谢君吉

天津中车唐车轨道车辆有限公司 天津市 300300

摘要：出口双层车作为唐车公司的一个战略项目，车体结构相对于以往车型变化较大，为了满足车体强度需求车体结构做了较大调整，相比较天津公司以往车型，结构上新增了大量熔焊，而且出现不对称结构，焊接时会产生较大扭曲及旁弯，造成骨架整体变形，在蒙皮之后外观较差，对出口产品外观影响较大，影响产品质量。

关键词：双层车 车顶 平面度

正文：

一、选题原因

出口双层车作为唐车公司的一个战略项目，车体结构相对于以往车型变化较大，为了满足车体强度需求车体结构做了较大调整，相比较天津公司以往车型，结构上新增了大量熔焊，而且出现不对称结构，焊接时会产生较大扭曲及旁弯，造成骨架整体变形，在蒙皮之后外观较差，对出口产品外观影响较大，影响产品质量，为提高车顶外观，需要对现有的侧顶骨架、车顶骨架生产工序进行工艺改进，消除骨架本身不平状态，提高车顶蒙皮外观质量。

二、效果

通过改进现有侧顶骨架工装结构，来保证侧顶骨架外面的整体弧形一致且顺直，从而边顶板铺设后外观光滑无棱美观；侧顶骨架在焊接时装配焊接顺序来控制长大部件的整体挠度及旁弯扭曲，避免挠度过大或者旁弯过大在车顶骨架工装上卡紧后强行拘束使车顶边梁产生波浪弯；焊后侧顶骨架在车顶骨架胎上完成卡紧后开始初次调修，完成顺直度初次修正，在焊接完成车顶大弯梁、平顶骨架后进行二次调休，完成最终的外形修正；车顶宽度高度方向整体反变形，大幅度降低最后交车工序中的调修量，保证车顶外面整体的流畅。而之后的蒙皮则有了明显的改善。

三、过程及措施

1、现存问题

（1）侧顶骨架顺线问题

    现有结构侧顶骨架有下边梁无上边梁，小弯梁位置存在散口情况，类似于蜈蚣腿的结构，小弯梁容易出现外出里进的现象，其次一点一根根的纵向梁外侧的顺线程度很重要，不能出现台阶状态，否则将影响边顶板点焊后外侧的平面度，所以，零件的装配很关键。

（2）车顶骨架外形修正问题

    以往的不锈钢车大多是没有带骨架的点焊板式侧顶结构，点焊后平面度不受影响。但此次的侧顶增加了熔焊的骨架式侧顶结构，弧焊焊接后变形扭曲较大；车顶大弯梁及平顶骨架在焊接后产生二次变形，顺直度进一步恶化。

（3）车顶点焊后宽度涨箱带来的调修问题

    车顶点焊完出现宽度变大，高度变小的情况，在最后一道调修工序时采用人工调修来进行修正，这个过程主要是尼龙锤敲击，个别超差过大还有可能出现动火后锤击调修。这个调休过程会造成个别位置整体突出，出现硬弯的现象，严重影响外观。

2、解决方案

（1）侧顶骨架顺线问题解决方案

在工装上使用仿形面对小弯梁直线部分进行支撑压紧，一段段纵向梁也有其专用支撑结构及压紧，完全装配压紧后，确保骨架所有零件完全拘束于工装的标准胎面上，之后，重点检测小弯梁与纵向梁接口位置顺线情况，避免出现台阶，影响边顶板外观。

（2）车顶骨架外形修正问题解决方案

2.1侧顶骨架交出后会移到车顶骨架工装上，此时侧顶骨架的里突外进情况是最严重的，为了侧顶骨架打好一个基础，开始侧顶骨架的首次调修，主要技术要求1.5mm/3m来检查侧顶的顺直度，下图中上中下三处，使用3m平尺测量，不平位置采用锤击方式冷调修。短纵向梁与小弯梁十字交错位置出现台阶后，台阶差大于0.75mm时则铣开纵向梁与小弯梁之间焊缝，调整后再次焊接，注意此处使用样板长度为300mm长。

2.2车顶骨架二次变形后的调修，车顶大弯梁、平顶骨架焊接后车顶骨架产生二次变形，因为侧顶骨架已经完成第一次修正，第二次变形量并不是很大，所以对侧顶部分及车顶大弯梁部分进行二次调修，主要是修正端顶位置的侧顶变形、大弯梁之间顶部及两侧的顺直度。标准侧顶1.5mm/3m(极个别点2mm/3m)，大弯梁1.5mm/3m（极个别点2mm/3m)。经过调修后车顶骨架基本不会有较明显的凹陷凸起，蒙皮后有较好的外观。

2.3车顶点焊后宽度涨箱带来的调修问题解决方案，车顶骨架的内高内宽在焊接后会产生涨箱，高度下降、宽度变宽，所以需要设计点焊工序的反变形，以便控制高度的下降，从而大幅减少最后调修工序的调修量，消除热调修，没有人为调修，外观也得到了极大改善。车顶宽度及高度反变形试验，通过小模块实验进行验证，使用正式物料试验验证宽度反变形的具体值及偏差多大；然后在现车上是验证最终宽度反变形参数是否合理。因为周期较紧，所以使用临时装配方法进行装配，先将车顶弯梁在多孔平台上排好，调整弯梁端部保证顺线，然后焊接工艺支撑，保证弯梁相对位置，然后使用天车将一侧吊运起来，弯梁端口位置及侧顶位置使用压紧器压紧压平，然后焊接弯梁模块与侧顶之间的焊缝，保证接口顺直，车顶模块组对，组对完成后，开始记录弯梁内高内宽尺寸，因为波纹板未到料，所以采用模拟零件来模拟波纹板状态，料长3m，进行波纹板铺设试验，因使用折弯替代冷弯，所以现有缝焊机导论无法使用，使用手工进行校正，波纹板模拟件缝焊，将波纹板铺设到骨架模块上后，进行波纹板点固，同时点固宽度支撑。开始反变形，反变形量宽度缩小

32mm，同时测量内高内宽。制作临时点焊支撑工装，来点焊车顶模块，在点焊过程中，注意使模块保持在拉紧状态，拆一根宽度支撑，需在其临近位置补一根宽度支撑，或者是棘轮拉带，点焊结束后，翻转，拆除所有支撑及拉紧，再次测量内高内宽数据，并进行整体汇总分析，验证方案的可行性，数据如下表所示：

表1 宽度高度数据

车顶宽度反变形量缩小33mm左右，内高提高29mm-33mm左右（零件误差），然后在反变形状态下进行点焊，主要是依靠波纹板与大弯梁弧形上的产生相对位移，再通过点焊将波纹板与弯梁拘束在一起，相当于使用波纹板拘束弯梁，将车顶内宽保持住。

最后将所有拘束物拆除，内宽比理论尺寸公差为（-2，+3）mm，高度高（0，+3）mm。证明方案正确方案合理。经过以上工艺的改进，车顶组成外观得到了明显提升，降低了原工序施工瓶颈，有效提高了产品质量。

四、创新成果

（1）采用新工艺后，车顶外观美观，侧顶部位顺直度达到1mm/m；

（2）基本消除了最后车顶调修工序，没有任何热调修工序；

（3）有较好的工艺性，简单易行。

参考文献：

[1] 贾鹏-《双层不锈钢车体底架制造工艺》-《数字化用户》，2018年，第13期

[2] 赵明花、刘玉民-《城市轨道车辆不锈钢车体的研发》-《城市轨道交通研究》-2004年，第1期

[3] 袁超-《不锈钢地铁车辆底架制造工艺》-《金属加热加工》-2017年[4] 窦光旭、王卫朝-《不锈钢车体制造技术》-《机车车辆工艺》-2005年

[4] 王旭东-《谈地铁不锈钢车车体及其国产化》-《地铁车辆》-2000年