高速動車組車頂裝配工藝關鍵尺寸管控

梁玉姣　李維

摘要：CRH380B高速動車組項目，鋁合金車體對于列車運營安全性能起到至關重要的作用，其外形輪廓是經過多次試驗與仿真之后完善出的最優尺寸，如何在生產過程中制造出滿足設計尺寸要求的車體輪廓，需要在不斷總結實際生產經驗操作方法的同時改進裝配工藝和焊接方法。其中，車頂組成在鋁合金車體部件當中制約著車體外形輪廓，決定車體的高度和寬度。車頂組成由邊頂和圓頂焊接構成，邊頂屬于拉伸型材，尺寸精度較高，圓頂由3塊型材焊接構成，由于焊接變形的影響，致使關鍵尺寸在公差范圍內不斷變化，給車頂裝配帶來巨大難度。為了生產出滿足車體裝配使用的車頂產品，需要根據不同的圓頂尺寸采取相對應的裝配方法，克服因公差累計造成的困難。經過長時間的摸索和總結，確定一套完整的車頂裝配尺寸對應關系，針對不同的圓頂輪廓調整搭接量、C槽間距等。關鍵詞：高速動車紐；車頂裝配；搭接量；適應性

1 高速動車組車頂結構

CRH380B項目高速動車組，按照設計結構車頂共分5種車型，主要由邊頂、圓頂、端頂、平頂、空調框等部件組成，其中圓頂與圓邊頂搭接z3角焊縫，平頂與平邊頂搭接a5角焊縫，均由CLOOS雙槍自動焊接設備進行焊接。在軌道交通行業里，雙槍焊接機器人一般用來焊接大部件的對稱長焊縫，以控制焊接變形的均勻，雙槍焊接時，對稱焊縫的冷卻時間、約束度等基本一致，所有焊接變形也相差不大，因此使用CLOOS設備焊接車頂長大焊縫可以最大化保證車頂的對稱性。

2 車頂裝配工藝適應性改進

以頭車為例，邊頂左、圓頂左、圓頂中、圓頂右、邊頂右共5塊型材均為拉伸型材，尺寸精度較高。其中圓頂左、圓頂中、圓頂右3塊型材裝配焊接成長圓頂，雖然采取合理的組焊工裝以及焊接方法和參數，但依然無法保證圓頂輪廓尺寸的高精度，焊接部件與拉伸型材部件的尺寸精確度相差很多，焊接完成后采用火焰調修的方式提高圓頂輪廓尺寸精度，可以控制公差為±2mm。

車頂裝配主要是裝配圓頂和邊頂，調整圓頂與邊頂之間的搭接尺寸和搭接角度，其中搭接尺寸可以通過F卡等專用工具進行調整，操作難度較小，不易出現特殊問題，而邊頂與圓頂的搭接間隙問題是車頂裝配的主要難度，無論從操作難度和工藝標準上都是車頂組裝工序的重點。

圓頂與邊頂搭接斷面，從機械設計角度來說此種設計結構屬于雙重約束，只有在理想狀態下可以實現，在實際生產中無法實現正、反裝都是0間隙的目標。因此，在高速動車組車頂裝配過程中只能盡量調整搭接間隙，努力實現0間隙配合。

車頂部件重點控制的是弧度和寬度（弧度約束的是圓弧的半徑，寬度約束的是圓弧的弦長），由于在弧長一定的條件下可以轉變成一定半徑和弦長的圓弧，高速動車組車頂鋁合金材質可以通過火焰調修的方式改變弧度半徑及弦長。因此，在車頂裝配調整搭接間隙時，需要確保圓頂與邊頂組成弧長尺寸與理論尺寸相同，改變圓頂與邊頂之間的相對角度，改變圓弧半徑的同時也減小了車頂內側的搭接間隙，依照上述原理就可以實現車頂適應性裝配。

調整車頂搭接間隙的具體操作方法：裝配前測量圓頂寬度，即圓頂反裝最外側的兩根C槽間距，依據圓頂C槽間距尺寸，可以得到圓頂的弦長和寬度情況，在裝配邊頂調整邊頂與圓頂搭接量時做參考，制作35×39×60mm鋁塊，將此鋁塊放置在圓頂的外側，吊運邊頂入胎時可以拖住邊頂下滑，測量邊頂與圓頂外側C槽距離，根據經驗數值使用F卡、尼龍錘等工具調整搭接量，搭接量調整合適就可以保證圓頂與邊頂組成的圓弧弧長合格，查看邊頂與圓頂反裝搭接間隙，在邊頂定位塊與車頂組焊工裝之間用F卡支撐，頂起邊頂定位鋁塊，改變邊頂與圓頂之間的相對角度，頂起過程中不斷觀察邊頂與圓頂搭接間隙，當小于0.5mm時停止操作，壓緊工裝壓卡，手3ZMIG進行段焊鎖定。此時車頂弦長尺寸過小，需要在車頂反裝長大焊縫焊接完成后在邊頂C槽上加橫向支撐，向外撐車頂寬度，直至弦長尺寸滿足公差要求，然后反裝車頂進行正裝焊接。

裝配前測量圓頂內側C槽尺寸和外形輪廓，根據長時間總結，圓頂C槽間距在2491～2497mm之間變動，了解車頂裝配前信息之后，使用F卡調整圓頂與邊頂的搭接量，根據不同情況控制搭接量在19～22mm之間，針對不同的X值，調整Y、Z值，使之滿足車頂弦長尺寸。

此外，車頂組裝胎位分布在CLOOS自動焊接機械手兩側，并且焊接設備需要旋轉才能焊接兩側胎位的車頂，因此存在從車頂一位端至二位端和二位端至一位端的兩種情況。由于焊接收弧方向熱量高于起弧方向，相對應的變形更大，如果CLOOS設備從車頂一位端至二位端焊接，需要在二位端收弧方向適當的放大搭接量，約0.5～1mm之間，如果從二位端至一位端方向焊接，由于一位端存在空調框開闊型腔，對于焊接變形有制約作用，無需放大搭接量，上述提到的放量需要在實際生產中進行摸索與總結，并且不斷完善，本文不再進行詳細論述。

3 結論

根據長時間車頂裝配經驗得知，圓頂弧度+1mm、內側C槽間距2495 mm為最合適的圓頂部件，已經反饋相關工序追求最優的產品。但是由于物料存在公差以及焊接間隙的調整，很難達到最優化的圓頂產品，因此只能通過調整車頂裝配關鍵尺寸來消化因公差累計造成的裝配難度?？偨Y出上述尺寸對應關系與控制重點，無需再出現尺寸變化較大的圓頂時不知所措，甚至出現車頂弧度無法調修的現象。