钢铝混合结构车体制造过程及难点控制

钢铝混合结构车体制造过程及难点控制

徐健,王立国,张欣,任殿朋

中车长春轨道客车股份有限公司客车制造中心铝车体产线组

内容摘要：伴随着经济和社会的快速发展，⼈⼝密度逐渐增⼤，城市交通压

⼒骤增，为了缓解⽇益紧张的城市交通压⼒，许多城市都开展了市内轨道交通⽅⾯的相关建设，如地铁、轻轨等。其最⼤优点是时间短、速度快、运输量⼤。

⽽⻋体作为轨道车辆的主要组成部分，承担着容纳乘客、司机以及安装连接其他设备及承载部件的重要作⽤。做好车体制造⼯作，能够保证轨道客⻋更快、更安全地运⾏在各城市线路当中。在快速发展的今天车体制造⽅法已经⾛向成熟，常⻅⻋体的制造连接⽅式主要有三种，分别是焊接、铆接、铆焊混合连接，本⽂以铆焊混合连接车辆为研究基础，重点探讨钢-铝合⾦混合车体的制造⼯艺及重点难点控制。

关键词：轨道交通 钢铝混合结构车体 制造⼯艺

引⾔：随着经济及社会的发展，⽣活节奏越来越快，城市化进程不断加速，⼈⼝数量剧增，上下班⾼峰期间城市道路拥堵情况严重，为了加快城市轨道交通的建设，快速有效分流，降低城市拥堵情况。截⽌ 2022年末，共有 51个城市开通轨道交通272条线路投⼊运营，运营⾥程达 8819公⾥，排名世界第⼀；有 62 个城市的轨道交通线⽹规划获批，其中北京、⼴州、杭州规划线路投资均超过 2000 亿元。

随着地铁车辆需求的增⼤，也使各⼤轨道交通制造企业需要越来越多的能够熟练掌握操作技能的⼈才。随着现代技术快速发展以及世界经济、产业结构的变化，职业技能岗位也发⽣了重⼤的变化。在新的形势下，经验丰富的复合型技能⼈才的重要性不断提升。

⼀、钢铝混合车体组成

轨道车辆的车体主要由四个部分组成，分别是底架、⻋顶、侧墙以及端墙四部分组成。⽽车体应该具有⾜够的强度以保证乘客的安全，同时还应该具有隔⾳、保温、防⾬、通风等，以保证乘客能够有舒适的乘车环境。⽽车体的结构主要由型腔式的铝合⾦结构以及板梁式的钢车体结构。今天要讲的跟以上两者不同，是采⽤钢铝混合连接结构，北京机场线就该中车的代表，这种⻋体采⽤钢铝混合结构，即底架为钢结构⽽侧墙、车顶以及端墙采⽤的铝合⾦结构。⽽这种的连接⽅式也是采⽤铆焊混合连接，其中总组成⼯序 90%以上为拉铆，剩下的 10%为焊接。该种结构的车由于各部件都是采⽤焊接，产⽣焊接变形，各部位尺⼨配合困难，⽽对于总组成来说就是如何来消化各部位的公差。

1.将底架落⼊总组成组焊胎位，利⽤⼯装上底架边梁顶紧装置调整底架，使底架纵向中⼼与⼯装纵向中⼼重合，其后利⽤⼯装的拉紧装置将底架枕梁、边梁下平⾯与⼯装定位⾯拉严，⽆间隙。

2.组对侧墙时依次把侧墙进⾏组对，并利⽤⼯装上的定位⾯以及⼯装侧⾯的顶紧装置固定侧墙。车体内⽤拉⼦调整侧墙与底架拉铆位置的间隙以及利⽤顶针调整车体上部宽度尺⼨组对车顶时使⽤，这样还会起到固定侧墙的作⽤。

侧墙固定完成后，开始调整窗⼝⾼度尺⼨、门⼝宽度尺⼨、以及侧墙垂直度；

⾸先把侧墙与底架端梁调整整齐，不能出现错⼝，⼀⼆位侧同时调整；

测量侧墙两侧⽴柱⾯垂直度保证垂直度在 54~56mm之间；

调整侧墙⾼度尺⼨，并且同位侧⾼度差值不能⼤于 2mm，⼀⼆位侧同时调整；

调整⻔⼝宽度尺⼨，⽽且⼀⼆位侧同时调整，调整完成后进⾏钻孔并拉铆定位（侧墙⽴柱位置）；

同样的⽅式调整好剩余的侧墙并拉铆定位。

3.组对车顶，车顶边梁端部与侧墙端⽴柱对其，并利⽤⼿拉葫芦调整⻋体⾼度尺⼨（车顶翻边尺⼨），并钻孔定位。完成端部定位后，调整门⼝上侧的宽度尺⼨；

调整车体⾼度尺⼨（车顶翻边尺⼨），在门⽴柱以及窗⼝⽴柱上⽅进⾏拉铆定位（车体外侧）；车体内侧，安装侧墙与车顶间的垫板，并⽤ F卡⼦进⾏固定；

调整车内宽度尺⼨以及车体对⻆线尺⼨；进⾏整车拉铆，顺序为先拉底架与⻋顶、侧墙与车顶外侧、最后进⾏车顶与侧墙内侧拉铆。

4.试装端墙，使端墙板四周与底架端梁、侧墙⽴柱以及车顶贴严。端墙门⼝中⼼与底架端梁以及车顶中⼼重合，利⽤线坠测量端墙垂直度。并调整端墙门⼝宽度及⾼度尺⼨，按照固定好的端墙⽴柱位置确定补强板的位置，拆下端墙，完成补强板的焊接。重新开始组对端墙，并完成整车焊接。

⼆、钢铝混合车体组成的难点

部件采⽤焊接结构，总组成主要为拉铆结构。尺⼨控制成为该种⻋型的难点，各部件的焊接变形、总组成完成后是不允许进⾏调修。在这种情况下需要考虑的⽐较多，⾸先车体弧度、侧墙位置的各种尺⼨如何控制、总组成端墙组焊完成后的整体平⾯度以及端墙距⻔⼝中⼼尺⼨该如何控制。

1.⻋体弧度控制：由于侧墙与总组成的弧度要求⼀致为 3mm、车顶宽度公差为上限（正极限+3mm），总组成在拉铆前对车体上宽要制作相应的反变形，从⽽导致车体弧度在中间位置向外侧凸的较⼤，整⻋完成后，车体弧度最⼤位置能达到 4.5mm，超差 1.5mm。没有制作反变形前，利⽤弧度样板对弧度进⾏测量；

制作宽度反变形，在次利⽤弧度样板对进⾏测量；利⽤⾃制拉⼦，制作弧度反变形。车体能够得到有效控制，达到尺⼨要求。

2.端墙平⾯度及门⼝中⼼距端墙尺⼨控制：北京机场线端墙为板梁结构，总组成焊接后变形⼤。并且端墙距⻔门⼝中⼼尺⼨ 3411 达不到要求，影响装配贯通道位置的安装。经过分析焊接顺序以及没有制作相应的反变形，才会导致该位置的尺⼨要求出现偏差。组对完成后，利⽤⾃制⼯装在端墙⻔⼝中⼼，向⻋体外侧制作反变形，把端墙⻔⼝中⼼距端墙 3411mm尺⼨做到 3420mm；先焊端墙与侧墙⽴柱、车顶外侧焊缝（由下向上焊接）；焊接端墙与侧墙⽴柱、车顶内侧焊缝（由下向上焊接）；通过该种控制操作⽅法，使端墙距⻔⼝中⼼ 3411 尺⼨得到有效控制，达到尺⼨要求，并且端墙平⾯度也达到技术要求。

3.北京机场线组对侧墙控制：由于⼯艺制作的车内定位框较⼤操作不⽅便,⽽且起不到固定侧墙的作⽤，并且必须整体组对完成后才可以进⾏拉铆，这样⼀来⻋体各部位的尺⼨出现偏差，⽆法完全固定，且调整不到要求的公差范围内。经过研究分析，组对完侧墙后，调整端部侧墙⽴柱与底架端梁是否有错⼝，调整侧墙窗⼝⾼度尺⼨ 939mm（+1、+3），窗⼝⾼度尺⼨以及同⼀窗⼝⾼度两侧不超过 2mm，调整完成后，吊侧墙⽴柱垂直度，合格后在端⽴柱以及们⽴柱下⽅钻孔拉铆定位，门⼝宽度调整完成后，同样的⽅法调整中间侧墙并进⾏定位，能够有效的控制⻔门⼝宽度尺⼨，能够保证产品质量，提⾼⽣产效率。

三、结语

轨道车辆在城市交通中的⼤量运⽤使得我们对于轨道⻋辆的制造⼯艺加以深度的研究与思考，从车体的组对到车体的焊接， 每⼀步过程中需要控制的变量都有其合理的参数及控制⽅法，⽽相关的参数与⽅法⼀⽅⾯来⾃于计算得到的数据，另⼀⽅⾯在于制造过程中的不断积累，车体的制造⼯艺性想要达到现代社会对于可持续发展的要求，在后续的⽣产制造过程中还需要不断积累经验，应用与实际制造过程中，以总结出属于自己知识产权的工艺过程。

参考⽂献

张东辉.探讨铝合⾦地铁车辆的⽣产制造⼯艺优化与改进[2]吴佳清.浅析地铁⻋辆故障及维修技术

[3]代⼴成，刘宇，王霞，万永，张荣.采⽤铆接结构的地铁铝合

⾦车疲劳强度研究