动车组车体底架制造工艺研究

动车组车体底架制造工艺研究

吴永生 王晓婷 李吉 夏宏程 石子铜

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 063000

摘要：随着社会的发展，人们对于各行各业有了更高的要求。那么，在我国轨道车辆全方位发展的时期，轨道交通设备的要求也愈加严格。车体作为轨道车辆里较为重要的部分，是承载重量的关键。动车组车体性能的好坏会直接联系乘客的生命安全以及影响轨道交通的发展进程。本文就针对动车组车体底架制造工艺进行分析和阐述，进而探讨铝合金车体底架的制造工艺，甚至是探究怎样优化动车组车体底架端部结构的设计，希望能为轨道企业提供新的思路。

关键字：高速动车组；车体底架；铝合金；制造工艺；优化设计

引言

根据目前的发展状况来说，高速动车组基本都采用了车上载客，动车的大部件吊装在底架的安装形式。相对来说，动车组车体底架的受力、结构就十分复杂，同时对于底架的制造精度的要求就更高，因此加大了底架制造工艺的难度。本文主要针对一种动车组为例子，进行了简单的铝合金车体底架的制造工艺进行分析。然后让我们了解车体底架的制造过程中的每一个步骤都必不可少。

一、动车组底架组成

高速动车组车体底架结构为全铝结构，主要是由边梁、底架前端、地板组成、隔墙等部件组成。

（一）边梁

边梁分为外边梁和内边梁。外边梁主要是车体外部的梁。它可以承受车体楼盖的荷载外同时承受维护结构。内边梁一般是指车体内部墙体和楼板的荷载。

（二）底架前端

底架前端属于铝合金车体制造中的关键工序,起到车体的承重和牵引作用,是制造工序的重中之重,因此对底架前端主体结构的几何尺寸和形位公差的要求也极其严格。

（三）地板组成

高铁动车公交专用超级耐磨塑胶地板，车辆用防火地板,轨道交通用地板动车防火地板,车辆用防火地板。

（四）隔墙

隔墙是在动车车辆内的转向架之间的区域，隔墙主要是在这个区域的端部，它的主要目的是保护车下的设备，进而保障动车的安全行驶。

二.动车组底架制造工艺分析

（一）动车组底架制造的难点

动车的底架长25米，宽为3.11米。对于动车组底架的精度要求极高。底架制造安装完成后，长度的偏差大致为正负5之间，宽度的偏差在正负2之间。

对于动车组底架焊缝来说，位置比较复杂，焊缝也相对长。底架与边梁之间的焊缝距离为20米。由于边梁、底架前端进行焊缝连接的焊接量大，给交叉焊缝造成了集中的热影响区。

动车组的大部件安装座主要是底架面，它的定位要求是基准高，尺寸几乎不能有偏差。尺寸出现偏差是就会影响车下的部件安装，出现严重偏差时，后果将不堪设想。

（二）底架质量的控制措施

1、利用大吨位的变位机和底架组进行焊工装，在载重的状态下还能进行360度的大翻转以及准确的定位，保证焊缝能够在最有利的位置进行焊接。与此同时还要保证刚度和强度，满足底架的焊接尺寸要求。

2、规划较为合理的焊接调修工艺和焊接的顺序

3、采用合理的调修方法以及合适的调修工序对出现变形的地方进行准确无误的调修。

4、利用整体焊接的形式进行加工，以此来改善部分焊接变形以及偏差的问题。

三. 动车组车体底架制造工艺的过程

（一）底架制造工艺的大概流程

首先进行底架前端的吊装，然后调整底架前端，其次就是边梁的吊装，其次是地板吊装，其次是焊接和调修，最后是进行PT检查、整体上的加工、拉铆粘接附件和交验送出。

（二）底架制造工艺的流程

1、底架前端的吊装：底架前端的吊装式底架的关键部位，因此底架前端的装配精度会直接影响底架的整体质量。

首先将固定座吊装到前端打磨架上，把固定座当成基准，和前端的车钩板圆孔产生互动，利用四个定位螺栓把车钩板和固定座进行连接。然后检查固定座是否与车钩板紧密连接上。如果存在一定的缝隙，需要立即进行调整和安装。其次就是将底架前端固定装置的孔与工装上的定位需要对准，慢慢将定位销和孔进行无缝连接。

2、边梁的装配:在进行焊接前时，将底架的边梁装配到定位快上和前端进行连接启动底架焊接夹具风动压紧装置将左、右边梁压紧。检查左右边梁和前端的压紧状况是否一致和密贴，对底架前端与边梁框架进行组对点固。

3、地板的装置：把边梁中点上的定位孔当成地板的横向定位基准，地板端部定位孔和底架前端上的定位孔作为地板纵向定位。然后将铁压压在地板上，让它保证和底架前端的正面达到良好的平整度，与此同时还要保证和边梁紧密连接。

4、底架的焊接：铝合金焊接对于环境的要求比较高，所以在焊接的时候需要严格控制环境温湿度，焊接前需要对焊接的区域的表面进行全面的清洗打磨，保证铝合金表面无一点污垢、氧化膜。

5、底架的调修：将底架吊至调修台上。首先利用平尺和样板测量工具检测变形的情况。找到问题时需要进行合理的调修，一定要保证没有什么缺陷。

6、底架的加工：　底架在FOOKE龙门加工中心上一次装夹完成加工，提高了加工效率，同时，又保证了加工精度，满足组装中车下悬挂部件的安装需要。

四、优化的建议

（一）提高端部结构的承载性能

首先需要考虑传统缓冲梁颖力集中处于焊缝重合而进行制约端部结构来承受更大的载荷，创造性的采用型材来代替缓冲梁下盖板来避免应力集中处和焊接重合不好的问题，进而大大提高端部结构的承载性能。使用弯曲成型的缓冲梁下型材，不断简化其加工的工艺，也加强了它的承载性能。

（二）优化车钩安装结构

如何解决目前底架前端车钩高度的问题，避免结构上出现较大的问题，需要采用一种新型的型材断面。在原有型材断面上增加一个型腔，将螺栓的后置安装更改为在型材内安装，并将前端横梁设计也做了优化，将横梁断面上部加高到地板面上部，并将地板面下部挖孔，确保车钩活动空间，该方案有效地解决了车钩高度高的问题，也避免了司机室骨架的密集焊缝结构。

(三)优化底架边梁拼接结构

根据现阶段人们审美的提高以及对于车辆的质量要求也有了更高的追求。那么不仅需要考虑它的美观，也要考虑它的质量和生产制造的成本。车头采用包边梁的玻璃钢头罩结构，这种结构需要头罩处边梁与客室处边梁有一个台阶，确保头罩安装后能与侧墙平齐。这需要边梁分为两部分，为了便于连接，在边梁拼接处采用过渡板连接。在该处也是司机室门立柱焊接位置，在该位置焊缝较多，容易出现焊接缺陷，影响车辆安全。为解决该问题，将过渡板加长，伸到司机室门立柱区域，尺寸大于50mm，以避免焊缝重叠及减少焊缝集中，减少焊缝缺陷的产生。另外，板厚方向的两侧都有焊缝，为避免因板材缺陷，在焊缝收缩后板材开裂，在该处采用挤压板材。

五.结束语

综上所述，动车组铝合金车体底架是一个比较全面并且关键的部件。它不仅不要利用合理的焊接技术和焊接步骤、加工制造工艺也要保证底架的整体制造质量，给整个车体的质量有一个良好的保证。我国经过了动车组车体底架的批量生产及运行，也就积累了很多的经验。在铝合金车体制造方面总结了一些问题，提出了相应的解决办法。随着我国铁路以及轨道交通的高速发展，铝合金的车辆会越来越多的运用到铁路运输事业中以及城市轨道交通事业中。然而由于个人所学知识以及经验的局限性，也没有考虑得很全面，希望能够凭借本文引起广大学者的关注。最后祝愿我国的轨道交通和铁路事业能够在车体底架制造工艺上有更好的研究，带动我国轨道交通的发展。

参考文献

[1]张锐杰.动车组车体底架制造工艺研究[J].装备制造技术,2019(02):174-177.

[2]王立夫,尹德猛,杨仲林,袁武,王金金.动车组铝合金车体底架焊接变形控制[J].电焊机,2017,47(10):89-93.

[3]张明伟,孙学亮,田新莉.某新型动车组铝合金车体柔性化制造工艺研究[J].金属加工(热加工),2017(18):16-18.

[4]王成娟. 动车组车体性能优化设计研究[D].大连交通大学,2017.

[5]张明伟,孙学亮,孙宏海.城际动车组铝合金车体关键尺寸控制工艺研究[J].世界制造技术与装备市场,2016(06):98-100.