不锈钢车体（精选四篇）
不锈钢车体 篇1
1 高速不锈钢车体结构的设计
不锈钢车体结构的设计经历了以下几个阶段:半不锈钢车体、全不锈钢车体和轻型不锈钢车体。半不锈钢车体的结构设计存在着许多不足, 它的内部构件腐蚀后需对其进行修补, 而且只是外侧板才使用不锈钢;全不锈钢车体的结构构件和外板都采用了不锈钢材质, 该种车辆和低合金高强度的车辆相比, 质量降低了20%, 基本上不需补修;在进一步轻量化的要求下, 开发出了轻型不锈钢车体, 该车车体结构与全不锈钢具有同等的强度和刚度, 而且车体结构质量是一般碳钢车的63%[1]。车体的骨架结构设计、外板结构设计是不锈钢车体设计中两个较关键的问题, 所以下面主要介绍这两点。
1.1 骨架结构
不锈钢车体结构的关键要素之一是车体骨架的设计。通过对车体骨架连接部位的设计进行分析, 可发现大部分接头采用立体相接的方法, 极大的提高了接头部位传递载荷承受的能力, 如底架边梁与侧墙立柱的连接部位, 侧墙立柱与侧墙横梁的连接部位, 车顶弯梁与车顶横梁的连接部位等。
不锈钢车体结构采用的是钢制骨架, 开口截面的型材很难完全地传递载荷, 而且加载之后容易发生扭曲, 因此在设计时要尽量减少单独对开口截面型材的使用。而箱型截面的型材, 可以较为充分的传递载荷, 同时具有良好的稳定性, 所以应根据不同的部位采用型箱截面的型材。
1.2 车体外板
考虑到不锈钢的热应变较大, 为了减小其应变, 以往常常将侧墙外板做成波纹结构。波纹结构板在横向和纵向虽然具有刚性, 但在剪切方向则较弱, 所以在需要传递剪切力的地方, 必须另外添加剪切板, 做起来相当的麻烦[2]。因此过去的不锈钢车体的零件数多、工艺也比较复杂。目前新型不锈钢车体所使用的由配置冲压成的双薄板已经取代了传统的侧墙波纹板。采用断面形状为“凹”, 厚为0.8mm的标准化零件冲压成形内板, 可用来抵抗剪力翘曲板。为了使外观看起来更加美观, 使冲压内板长期保持刚性效果, 同时使外板厚度降低20%左右, 在进行不锈钢车体的设计时, 可降低蒙皮的应用, 免除内板不强筋的突出问题, 同时采用外板和点焊的结合装配。在进行不锈钢车体的设计过程中, 根据材料规格宽度的局限性, 侧墙板分为:上墙板、下墙板和中墙板三部分制造。为了防止出现翘曲不平的状况, 侧门之间应用整张钢板来制造, 车窗周围的中墙板要用平整度较好的材质。车顶板应使用厚度为0.8mm的波纹, 目的是为了增大其刚度。
1.3 车体结构用不锈钢
为了提高车体的安全性、可靠性、耐磨性, 并且可以增长其使用寿命, 应该保证用作车体结构部件的不锈钢具有高强度和稳定性, 必须要求车体结构设计使用的不锈钢具有耐磨性、高强度、良好的弯曲、冲压和切割效果, 其中高强度特别重要, 因此在进行设计的时候, 基本上都是采用奥氏体不锈钢作为轨道车辆的基本材料。不锈钢车体常用材料牌号为SUS301和SUS304奥氏体不锈钢作为材料。
2 不锈钢车体仿真分析要点
在进行仿真分析过程中, 计算模型的准确性、精度是有限元仿真结果可靠性的关键因素。而设计结果的成功与否和所做的仿真分析类型也紧密联系, 所以在对不锈钢车体进行仿真分析和有限元建模时, 要特别重视以下几个方面。
对不锈钢车体做仿真分析需特别注意结构稳定性的重要性。这种分析属于线性分析的范畴, 结构实际的失稳力远远低于结构临界失稳力的事先预测, 所以特征值屈曲分析很少应用于工程结构分析。但是在某些方面, 特征值屈曲分析的应用还是比较广泛的, 比如它可以用于非线性屈曲分析的初步评估, 其中屈曲载荷系数很重要, 因为通过外加载荷和该系数相乘便是屈曲载荷, 根据其数值, 可判断出车体是否达到安全系数。
不锈钢车体在运用过程中可能会因为操作方法不对, 导致出现较大的裂纹, 从而很难做到不损害不锈钢材料性能的前提下对其进行补修, 因此在设计车体时应充分把疲劳性能考虑进去, 以致于满足设计寿命, 在作出疲劳分析时, 应仔细检查重点受力部位和枕梁附近的焊点情况。
在进行不锈钢车体仿真分析时, 还可能出现另外一个问题“焊点的模拟。”目前焊点模拟的方法有很多种, 其中最主要的几种为:实体模型、伞状模型、面接触模型、实体板壳模型以及C-WELD单元模型等等。有关开发和研究表明, C-WELDF单元是和实际实验数据最稳和的一种焊点单元模式, 它的精度较高, 而且比实际焊点偏“软”, 因此在实际操作过程中常用该种模式。
轨道交通车辆车体模型是一种大型的模型, 在计算分析过程中对结构做出恰当的简化是有必要的, 但是简化必须科学合理, 符合客观依据, 在建模过程中还应当注意, 尽量保持模型的原样性, 不要有太大的差距, 特别强调对骨架结构过渡圆角的保留。对于紧固件的模拟应当采用ACM2类型的紧固件连接方式。
3 结语
不锈钢车体结构不仅寿命周期长、而且综合成本低, 具有良好的耐磨性、抗升温能力和冲击性能等优点, 可以充分保证车体的质量、安全问题, 随着科学技术的不断进步, 不锈钢车体的质量水平也在不断提高, 在以后的发展道路中, 应大力支持开发研制不锈钢车体, 实现我国轨道车辆长期稳步发展。
摘要：不锈钢材料具有耐腐蚀性高、使用周期长、结构轻量化、强度高而且适合运用于点焊工艺等特点, 为制造轨道交通车辆车体的理想材料之一。本文将对不锈钢车体结构设计及其仿真分析做出简要的介绍。
关键词：不锈钢车体,点焊,连接接头,仿真分析
参考文献
[1]马秋红, 杨志勇, 徐雷等.轻量化不锈钢车体制造工艺[J].机械制造, 2014, 52 (09) .
不锈钢车体 篇2
为提高不锈钢车辆设计和制造水平，利用 MSC.Patran/Nastran有限元软件，结合天津津滨城市轨道不锈钢动车的车体结构，建立了该车体结构的有限元模型，进行强度计算和模态分析，以检验车体设计的合理性及车体结构强度是否达到设计要求，为进行车体碰撞分析和结构优化研究提供可靠依据。
该车体主体结构（图1）由底架、侧墙、车顶、端墙和司机室骨架组成。轻量化不锈钢车体结构与耐候钢车体一样，也是采用板梁组合整体承载全焊结构，但使用的板材更薄(车体外板厚 1.5 mm，梁柱厚0.8～4 mm)，因此须采用大量薄板（一般为 0.8 mm）轧压成波纹状加强筋板与外板点焊连接形成空腔, 用来抵抗剪力引起的翘曲。加强筋板不仅可使热量堆积较少，降低蒙皮的应力，还可以使外板厚度比传统不锈钢车体减少20%左右。车体的波纹顶板和地板选用的是0.6 mm 厚的薄板。车体的梁、柱根据受力不同采用不同强度等级的不锈钢，优化设计截面形状，尽量降低板厚，减少材料用量。采用轻量化技术后，其重量比普通钢车体大约可轻30%～40%。
为减小焊接变形和防止高温下不锈钢材料机械性能下降，该车体制造中大量采用点焊技术，并用接触焊代替弧焊。车体外墙板与骨架之间采用电阻点焊连接，车体主要承载结构中的梁柱之间则采用连接板点焊和塞焊连接，板的拼接采用先进的滚焊方法。由于点焊接头的强度低，接头部位强度难以满足要求，故不锈钢车体结构中骨架连接部位采用连接板连接。通过这种连接板连接方式不仅可以保证接头的强度，而且可以减小连接处的变形，保证车体的外观美[1]。
随着轨道交通事业的发展，车体材料也从以前的碳钢车体发展成为了不锈钢车体，轨道客车由车体、转向架、车钩、制动装置、电气设备和车上设备等组成，零部件采用了多种金属、非金属材料。采用不锈钢制作的零部件具有外表美观、寿命长、耐腐蚀、耐高温和维修工作量少等优点，所以不锈钢在轨道客车上正得到越来越广泛的应用。不锈钢车辆因具有寿命周期长、维修成本低、耐高温、外型美观及更加环保等特点已经取代了传统碳钢车辆成为今后城轨车的主要发展 方向。目前，北京地铁5号线、10号线车辆及
一、环线改造车辆均采用非涂装不锈钢车辆。所谓非涂装不锈钢车体就是指车体外层不不喷涂任何漆料，车体通体是不锈钢的金属本色。
‘作为地铁车辆的制造厂家，北京市地铁运营有限公司车辆厂紧跟企业技术更新趋势及市场发展的需要，于2004年7月成立不锈钢生产线筹备小组专门负责生产线的筹建，并于2006年3月成立了非涂装不锈钢车体的专业制造车间——不锈钢车体车间，车间成立后，便开始了不锈钢车体制造的前期准备工作，经过样车试制，车间的生产规模逐渐扩大，技术逐渐成熟，进入到不锈钢车体的正式生产。
2．碳钢车体简介及不足
以往的地铁电动客车车体均为外表面喷漆的碳钢车体，碳钢材料与不锈钢材料相比，具有耐腐蚀性较差，寿命周期短、维修成本高、造型不美观及不环保等缺点，而且在车体制造中工人工作环境差，粉尘多，手工焊接量大。所以，新型的环保的不锈钢车体成为了地铁客车车辆发展的趋势，不锈钢车体生产线的成立也一举成为了工厂发展中面对的首要任务。
3．不锈钢车体的制造
(1)前期准备
I．技术交流
不锈钢车辆的设计理念和制造工艺与传统碳钢车辆都是完全不同的，碳钢车体焊接主要采用的是气体保护焊，而不锈钢车体则是点焊与气体保护焊结合使用。不锈钢地铁列车制造在国内是近几年才开始兴起的，国内根本没有相关书籍介绍，在这方面的知识积累主要是通过到长春客车厂和青岛四方客车厂参观学习，以及与焊接设备生产厂家及日本一家车辆制造厂商进行技术交流获得的。经 过分别与这几个厂家十几次的技术交流，我们逐步对各个厂家的设备性能有了详细的了解，而且对不锈钢车辆的制造工艺有了大体了解，为后续工作奠定了基础。
2)样车试制
样车试制经过过了2个月的时问，可分为四大部分：侧墙、车顶、底架和端墙。将这四部分制造完成后再组焊在一起就形成完整的车体钢结构。以下十个部分制造工艺的简要介绍。
l、侧墙
侧墙组成焊接采用电焊。侧墙组成包括分块侧墙组成，门口板铁、连接板、上墙板等。整个侧墙包括十小片不同的分块侧墙组成，这十小片分块侧墙尺寸不同但制造方法相同。
分块侧墙组成包括分块侧墙骨架和墙板等，先将窗立柱、横梁、连接板补强板等在骨架胎上定位压紧，采用点焊焊接完成分块侧墙骨架，骨架完成后要进行平面度调修，然后将中墙板、下墙板和分块侧墙骨架依次定位压紧在铜胎上，用单面双点设备点焊。
各分块侧墙完成后和门扣铁、上墙板等一起组装定位压紧侧墙合成工装上完成点焊。整片侧墙完成后，还要进行焊点除黑和清洗等步骤，最后才能用于总组装。
Ⅱ．车顶
车项组成焊接采用点焊和MAG焊工艺。车项组成包括空调平台、弯梁、车项下边梁、连接板、波纹项板等组成。
车顶组成焊接首先在空调组焊工装上完成空调平台，然后将空调平台、弯梁、车顶下边梁、连接板等在车项骨架工
装上组装定位压紧点焊，骨架点焊完成后点焊侧顶板及波纹项板
波纹板点焊完成后，采用MAG焊焊接车顶的各道焊缝(因为车顶有密封要求，因此关键焊缝必须采用弧焊，防止漏水)。最后在车项小件工装上用MAG焊焊接车顶小件。车顶全部焊接完毕后要检验车项密封性，焊缝要求密封，不得有漏气、漏水现象。
完成以上步骤后车顶全部完成，等待总组成。
Ⅲ．底架
底架组成焊接采用点焊和MAG焊工艺。底架组成包括一、二位端，主横梁、边粱、地板组成、车下吊挂等组成。
首先组焊底架一二位端，然后将一、二位端、横梁和边梁等在底架工装上组装定位压紧，进行一、二位端与边梁的塞焊和横梁与边梁等件的点焊。
底架骨架组焊完成后，整体吊装到底架小件工装上，采用电铆焊焊接波纹板，用MAG焊焊接底架小件。焊完小件后等待总组成。
IV．端墙端墙组成焊接采用点焊和MAG焊工艺。端墙组成包括端墙骨架和端墙板等。
首先采用MAG焊焊接端墙门口，然后将端墙门口、连接板等采用点焊焊接，组成端墙骨架。端墙骨架焊接完成后要进行调修，主要是修正焊接变形。
最后，将端墙板和经过调修的端墙骨架依次定位压紧在铜胎上，用单面双点设备点焊。
焊接完毕后进行焊点除黑和清洗等步骤，等待总组成。
V·车体总组成整体组成焊接采用点焊和MAG焊工艺。整体组成包括底架、端墙、侧墙、车顶和车体小件。
不锈钢车体 篇3
【摘 要】本文从B型不锈钢地铁车体出发，详细介绍了端墙部位在实际生产中的制造工艺过程，对工艺难点进行分析，从而掌握不锈钢端墙钢结构的制造工艺难点。
【关键词】端墙钢结构；不锈钢；制造工艺
一、概述
车体钢结构是车辆的主体结构，B型不锈钢车体钢结构是由底架钢结构（前端钢结构）、侧墙钢结构、端墙钢结构、车顶钢结构构成的薄壁筒型整体承载结构。车体结构具有足够的强度以承受车辆运行过程中的各种载荷。端墙钢结构作为四大部件之一，它的制造精度直接影响了车体钢结构的制造精度。不锈钢端墙为整体采用不锈钢材质，故对端墙制造工艺的研究，可以提高不锈钢车体钢结构的整体质量。
二、端墙制造工艺过程
（一）端墙装配、焊接
1.端墙小部件组成。按《工艺WPS文件》点焊参数要求和相关《制造图》焊点排布的要求，在小部件工序固定式点焊机上完成小部件点焊。点焊顺序采用中心向两侧对称点焊，注意及时水冷。
2.端墙门口组焊。将门上横梁、门立柱组成及门槛组成摆放到工装上，保证工件与工装定位块贴严，调整门槛组成、门上横梁中心与胎位中心对正，中心偏差小于1mm。在门上横梁、门立柱组成及门槛组成处垫通长工艺木块，用夹子夹紧，保证工件与门口工装夹紧贴严后验证门口尺寸。
焊接门口各焊缝，采用对角焊接，及时水冷。
3.端墙骨架组焊
（1）在骨架工装上装配端门口。将端墙门口平摆放到端墙骨架工装上，保证端墙门口中心与工装中心对正，偏差小于1mm，保证门上横梁与工装定位块贴严。
（2）在骨架工装上装配立柱组成等工件。将立柱组成、连接铁、下边梁、小横梁等摆放到工装后，保证部件与工装定位块贴严；用三米铝平尺进行测量端墙下边梁，保证门口翻边处与下边梁齐平，并用快速卡子将料件夹紧后点固；用连接铁弧形检测样板检测连接铁弧形，保证连接铁弧形与样板闪缝不大于1mm。并用快速卡子将料件夹紧后点固；在连接铁下平面垫1.5mm厚度的垫片，夹紧后点固。
（3）焊接端墙骨架组成。点焊所有焊点；使用MAG焊焊接，及时冷却，完全冷却后卸下夹紧装置。
4. 端墙蒙板组焊
（1）顶端板组对、铺装。铺装顶端板，顶端板中心线与铜台中心线对齐，偏差不超过0.5mm；下沿与铜台凹槽下沿贴牢，涂导电密封胶。
（2）左、右下墙板组对、铺装。垂直铺装左、右下墙板，然后调整左、右下墙板与顶端板马腿的搭接20mm尺寸，马腿搭接尺寸误差≤1mm。测量并调整组对尺寸，调整墙板对角线差≤1mm，工装压紧装置将墙板压严。
（3）门上板、护板组对、铺装。铺装门上板，与门上横梁间隙为5mm；在左右下墙板上画护板定位线，铺装护板，用铝平尺测量，保证眼孔与左、右下墙板的眼孔在一条直线上。
（4）骨架与墙板组对。铺装骨架，门口中心与铜台所画中心线对正。高度方向调整骨架，保证端墙骨架不外露出端墙板。保证护板眼孔与门槛眼孔基本对正。如偏差较大则需打磨护板两端，用工装压紧装置将骨架与墙板压严。
（5）铺装、点焊补强梁等工件。铺装外板补强、小立柱组成，单马腿外板补强、双马腿外板补强，使用铜台工装的定位装置定位。使用单面单点设备进行点焊。
5. 端墙合成组焊
（1）組对、点焊端角柱组成。按照图纸焊点尺寸，用红色记号笔画出焊点位置，将端角柱与连接角铁放到端角柱组焊工装上并组对，用快卡夹紧端角柱和连接角铁。测量端角柱与连接角铁是否平行（弧度是否一致）。最后点焊端角柱组成。
（2）组对端墙蒙板和端角柱组成。将端墙平放到工装上，端墙中心与胎位中心对正并用卡子夹紧；在与端角柱接触的墙板面涂导电密封胶；端角柱与连接角铁插入连接铁内，端角柱下边与下边梁齐平，弧型与工装定位面贴严；用端角柱弧形样板检测弧形。检查合格后，用快卡夹紧。
（3）组对研配端顶弯梁。端顶弯梁中心与胎位中心对正，弧型面与定位块贴严，现车打磨，研配端顶弯梁与端角柱合格后卸下端顶弯梁；在与端顶弯梁接触的墙板面涂抹导电密封胶，组对端顶弯梁；后在端角柱、连接铁、端顶弯梁上画出与墙板点焊的定位线。
（4）焊接端墙合成。使用现代龙门式手动点焊机点焊预先画好的焊点，用MAG焊焊接端角柱与端顶弯梁对接焊缝。
三、端墙钢结构工艺难点分析及解决措施
（一）端门口装配尺寸的确定
端门口由门上横梁、门立柱及门槛组成，弧焊焊接后，易产生变形，因此焊接前装配尺寸的放量就尤为重要，经过不断摸索，对焊接前后的尺寸进行对比分析，最后确定了装配尺寸最合理的范围，门口高度：1959（+2.5，+3）mm；门口宽度：1370（+1.5，+2）mm；对角线差≤1mm。
（二） 端墙各工序调修工艺的研究
1.端墙门口调修工艺。端墙门口焊接后会产生较大的变形，因此待焊缝完全冷却出胎后，在调修平台上，重点调修门立柱组成与门上横梁焊接时产生的变形，在超差处利用火焰调修、木锤敲击释放应力，注意火焰温度控制在450°C以内，注意及时浇水冷却。如果门口对角线尺寸超差，可采用撑杆支撑的方法来调修。
2.端墙骨架调修工艺：（1）打磨焊缝。组焊完成端墙骨架后，在骨架组成工装上，用风动直磨机、角磨机对立柱组成与门上横梁对接处、端墙下边梁与门槛组成对接处的弧焊焊缝进行打磨，先打磨反面焊缝，再打磨正面焊缝。调修焊缝的平度；（2）调修补焊。发现有焊接缺陷的进行补焊，并调修端墙骨架的几何尺寸。
3.端墙合成调修。端墙合成组焊完成后，重点调修端墙拉丝面的平面度。在超差处利用火焰调修、木锤敲击释放应力；在端墙合成胎位上，用风动直磨机、角磨机对端角柱合成和下边梁对接处、门上板与墙板对接处以及端顶弯梁与端角柱组成对接处的弧焊焊缝进行打磨。
四、结论
通过对不锈钢车顶典型部件制造工艺过程的分析，发现了制造过程中的难点并找出解决措施，为不锈钢车体的制造提供了宝贵经验。
参考文献：
[1] 王宗杰.工程材料焊接技术问答.北京：机械工业出版社，2002.8，P10
[2] 中国北方机车车辆工业集团公司科学技术协会编.铁道车辆知识问答.北京：中国铁道出版社，2003.6，P22
[3] 铁道机车车辆.2002年第3期.P35
[4] 薛克仲.城市轨道车辆车体材料选择.城市轨道交通研究，2003.1，P35
作者信息：
1.刘楠楠，（1988.10—），女，天津人，天津北车轨道装备有限公司，大学本科，研究方向：城市轨道车辆车体工艺。
2.华洪波
不锈钢车体 篇4
马来西亚巴生谷地铁作为公司首个出口全焊接不锈钢车体, 整车采用鼓形流线型结构[1,2]。作为公司全新的代表产品, 车体采用全新的焊接技术, 工艺制造难度大, 质量性能要求高, 生产过程较复杂。不锈钢车体在生产制造过程中频繁出现内高超差现象, 严重影响了下道工序整个内装件的组装, 进而影响整车的舒适性和安全性, 此质量问题引起了业主的高度关注。本文就车体内高尺寸超差问题做了详细的分析和研究。
1 不锈钢车体内高测量及地板结构介绍
1.1 车体内高测量
车体内高指车顶吊挂壁下平面至底架地板上平面之间的距离。 (见图1)
1.2 地板结构
底架钢结构采用无中梁结构, 由牵引梁、枕梁、缓冲梁、边梁、横梁、波纹地板等组成。底架两侧为两根不锈钢冷弯型钢边梁, 在它们之间布置不锈钢主横梁, 主横梁间距根据车下吊装设备需要进行调整, 在主横梁上部铺设不锈钢波纹地板。车体底架内装件采用橡胶安装座和铝蜂窝地板通过螺栓连接方式安装在波纹地板上, 即橡胶安装座安装在底架波纹地板和铝蜂窝地板中间, 支撑铝蜂窝地板结构。其中的橡胶安装座隔绝车体金属结构与铝蜂窝地板金属结构的直接连接, 能够耗散由车体结构传递过来的振动能量, 橡胶安装座此时形成一种减震器结构。 (见图2)
2 车体内高超差的原因分析
2.1 从质量六要素“人、机、料、法、环、测”方面对车体总成部件分析
人:所有焊工、铆工和打磨工均持有相应的操作资格证书和上岗证书;机:所有设备和工装状态完好, 维护保养记录齐全;料:各零部件来料焊接坡口、间隙、钝边、部件尺寸、变形余量等均符合工艺要求;法:现场工艺文件版本有效, 内容覆盖所有工序, 针对焊接变形控制制定了详细的措施;环:现场作业温湿度均在有效监控;测:生产中所用的计量器具均在定检周期内。综上所述, 质量六要素均是稳定的, 不是造成车体内高超差的原因。
2.2 从底架变形量分析
根据车体内高的测量原理, 考虑底架变形因素的影响。分别对公司正在生产的不锈钢地铁和铝合金地铁进行地板平面度检测, 检测手段为采用2m平尺和塞尺。发现铝合金车体内装地板平面度为1.5mm/2m, 而不锈钢车体内装地板平面度达到2mm/2m~3mm/2m, 肉眼可观察到地板整体存在凹凸不平现象。由此可确定地板平面度超差是导致车体内高超差的直接原因, 而地板平面度超差是由底架钢结构焊接变形导致。
3 底架焊接变形控制过程中存在的困难
导致不锈钢焊接变形的原因有多种:如人员技能、环境温湿度、工装设备等[3]。通常有以下几种预防手段:采用反变形、采用合理的焊接顺序、采用卡具刚性固定、采用小锤锤击中间焊道等。但是这些预防手段在马来西亚车体上使用后, 焊接变形还是没有得到有效的控制, 焊后底架地板平面度尺寸仍然超差。
3.1 解决焊接人员水平
焊接人员包括手工操作的焊工和焊接设备操作人员。各种不同的焊接方法对焊工的依赖程度不同, 焊工的操作技能水平对焊接质量至关重要。即使自动焊, 焊接规范的调整和施焊也离不开人的操作。普通焊工水平有限, 如果考虑所有关键焊缝都由高水平的焊接技师来操作, 则公司需要投入大量的财力、人力、物力和时间来培养, 经初步估算, 由高级焊接技师来操作, 生产一辆车的人工费用就会无形增加12万元。因此该方法存在困难。
3.2 解决厂房温湿度
公司现有厂房密闭性能较差, 穿堂风时有发生影响焊接稳定性。在冬夏季节, 温湿度超标对焊接质量的优劣起着不可低估的影响, 通常采用手工预热的方法加热焊接坡口, 不仅增加工人的劳动时间, 还降低了生产效率。如果考虑新建厂房, 耗资巨大, 根据《不锈钢车体改造项目可研读本》, 估算投资总值2750万元。因此该方法存在困难。
3.3 解决工装设备
对于焊接来说, 焊接设备或工装的性能、稳定性和可靠性对焊接质量会产生一定的影响, 特别是结构复杂、机械化、自动化高的设备, 由于对它的依赖性更高, 因此要求它们有更好、更稳定的性能。目前公司采用的是龙门TIG自动焊接设备、等离子焊接系统等自动焊接工艺设备, 但是这些现有设备已经不能满足生产要求。如果考虑新增进口高性能大型设备和工装夹具, 经初步估算, 购置费需要2164万元, 成本巨大, 因此该方法存在困难。
经过相关调研得知, 其他地铁生产单位也在通过以上方式解决焊接变形, 但是效果不尽人意, 时常有反复。因此, 控制不锈钢焊接变形是目前较大难题。则考虑用其它方法解决车体内高超差问题。
4 解决方案
4.1 方案1
橡胶块安装座设计为三大块, 即枕内一块和枕外两块。分别铺设在底架波纹板上, 用2m平尺检测橡胶块安装座的上平面的平面度, 对于平面度超差的位置采用人工打磨方式。此种方案只需增加打磨工具和打磨工, 劳动成本增加不多, 与通过解决焊接人员技能、新建厂房和投入高科技工装设备来控制焊接变形的方法比较, 人力财力物力投入周期短, 效果理想。但是此方案打磨较费时, 生产效率低下, 还有更大的提升空间。
4.2 方案2
橡胶块安装座设计为几种不同高度规格, 工人根据波纹地板的平面度超差值来现配相应高度的橡胶块。经过估算, 原来一个枕内地板安装需要1h的时间, 但是通过此种反复试配的方法安装时间则提升为2.5h。严重影响了生产效率, 工人的工作积极性也会消失殆尽。
4.3 方案3
设计一个定高工装来确保橡胶安装座上表面均在同一平面上。所有橡胶块相同规格, 该工装使用铝合金材质, 两端断面形状为U型。将定高工装放置在车体纵向方向的橡胶块安装面上, 两端与底架边梁上表面紧贴, 如有橡胶块安装面与工装下表面存在间隙, 则用塞块测量间隙, 再找到相应厚度的垫片塞进间隙中来补高度差, 保证纵向所有橡胶座安装面等高。另外为了解决工装端头与焊接块干涉的难题, 采用了将工装方头设计改为“U”字型, 当找平8个门角立柱位置的橡胶块时, 就不存焊接块与其干涉的现象, 能实现全地板橡胶块找平。此方案既解决了打磨耗时, 又提高了地板安装精度。 (见图3)
综上所述, 方案3是解决车体内高超差的最佳方案, 与控制底架焊接变形的效果对比, 既不用投入巨大成本, 又保证了生产效率。
5 结语
通过对车体内高超差的原因进行初步分析, 发现控制焊接变形存在较大的困难, 逆向思维优化地板结构, 并进行几种方案比较, 最终采取了利用工装定高的方法保证底架地板平面度, 完美解决了车体内高超差的问题。不仅避免了重大投资, 节约了上千万元资金, 而且还为后续解决类似问题提供了研究方向。
参考文献
[1]王雪芳, 将正光, 袁立祥.城轨车辆不锈钢车体制造技术研究[J].电力机车与城轨车辆, 2012 (3) .
[2]邱天.浅谈城轨车不锈钢车体的制造技术[J].中国新技术新产品, 2013 (02) .