長春地鐵車體制造技術

劉廣達 長春軌道客車股份有限公司

長春地鐵車體制造技術

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長春地鐵是某公司為適應東北地區氣候環境，而最新設計的城市軌道車輛。該車型的車體結構為鋼鋁混合結構，該結構技術要求高，制造難度大。經過長期試驗，終于摸索出了一套車體制造技術，使得該車型車體順利生產出來。

車體制造

1.車體結構

1.1 主要特點

底架、側墻、車頂、前后端墻為鋁型材組焊結構。牽引梁、枕梁為鋼板焊接而成的鋼模塊。由于受基建條件限制，車高為2410mm，車體最大寬度2800mm，車體斷面尺寸非常小。

1.2 結構參數（表1）

表1 長春地鐵車體主要參數

2.制造難點

車體制造難點：

（1）底架制造。底架為鋼鋁混合鉚接結構，對底架的平面度、寬度、直線度要求極高，是車體制造的難點之一。

（2）車體形狀及斷面尺寸的控制。車體斷面尺寸影響內裝件的安裝；車體形狀直接關系到車門的安裝調試；窗口的平面度關系到車窗的安裝及美觀；同時，車體形狀的控制也是基建限界的需要。

3.工藝措施

車體組成制造工藝順序為：①底架組對落車。②組對側墻，調整門口。③組對車頂。④組對端墻。⑤車體焊接、小件焊接。⑥車體調修交檢。

針對車體的制造難點，經過長期試驗，總結了如下工藝方法。

3.1 底架制造

從車體制造組成的工順序來看，底架為車體組成的第一道工序，是整個車體制造的基準，是車體強度的基礎；同時，也是后續車體稱重、裝配落車的基準。因此，底架的制造質量，是整個車體結構制造的關鍵，也是整臺車制造的關鍵。

底架長約19m，寬約2.6m，整體結構為鋼鋁鉚接的混合結構。其中，地板與底架邊梁為鋁型材焊接結構，牽引梁、枕梁為鋼模塊結構。枕梁、牽引梁與底架邊梁鉚接到一起。由于牽引梁、枕梁與底架邊梁鉚接到一起，根據鉚接技術條件，要求折兩個部件的鉚接貼合面的間隙不允許超過1mm，這就意味著底架邊梁與地板組合焊接后，底架寬度不能超過公差要求2mm，單側底架邊梁垂直度不能超過1mm，地板平面度不能超過2mm，這也就大大的增大了底架的制造難度。

為保證底架的制造要求，在牽引梁、枕梁制造的過程中留加工余量。在組焊完成后，對枕梁、牽引梁的寬度，以及與底架拉鉚的貼合面進行機械加工，從而保證枕梁、牽引梁的寬度，以及與底架鉚接的貼合面完全符合圖紙要求。

由于鋁底架尺寸精度要求高，因此一步制造完成鋁底架難度較大。為了保證鋁底架的制造精度要求，將鋁底架的制造分成兩個模塊完成，首先是鋁地板的制造；其次，是邊梁與地板的合成焊接。

對于地板的制造，最重要的就是要保證地板焊接后的平面度要求。為保證地板焊接后的平面度要求，在工裝壓緊上采用液壓工裝壓緊，增加壓緊力；同時，在地板組對的中間型材上通長放置1噸長壓鐵，增加壓緊力。為防止焊接后地板變形，在地板正裝組對時，在地板橫斷面上預制10mm焊接反變形，使地板在組對時橫斷面上形成一個拱橋形。在地板焊接時采用雙槍自動焊同時對稱焊接，焊接順序為先焊接外側兩條焊縫，再焊接內側兩條焊縫；并且，內外兩條焊縫的焊接起始位置顛倒。在地板反裝焊接時，無需再預制焊接反變形，只需使用液壓工裝對地板壓緊即可。焊接時，依舊使用雙槍自動焊同時對稱焊接，焊接順序為先焊接外側兩條焊縫，再焊接內側兩條焊縫。采用以上工藝手段可以保證地板平面度滿足圖紙要求。

對于邊梁與地板的合成焊接，最重要的就是保證合成焊接后的鋁底架整體寬度。由于地板和邊梁為插接結構，在寬度方向可調節量較大，在組對鋁底架時，整體寬度上每側邊梁平行放寬2mm，使用液壓工裝壓緊邊梁，并且在底架中間通長放置1噸長壓鐵，使用雙槍自動焊同時對稱焊接即可。鋁底架焊接完成后，對其進行機械加工，保證鉚接位置的準確。加工完成后，對底架進行牽引梁、枕梁的鉚接。通過以上的種種工藝方法和措施，最終保證了底架的制造精度。

3.2 車體形狀及斷面尺寸控制

車體的形狀及斷面尺寸的控制，需要通過對各大部件的尺寸控制，以及總組成時的工藝方法來保證[1]。

在車體總組成前，需要對各個大部件的尺寸進行復檢，大部件必須滿足圖紙尺寸要求。在車體總組成時，首先組裝側墻，以車體底架上的門口中心和窗口中心為定位基準，從車體中心向兩端開始依次組對側墻。組對完畢后，用工裝進行固定支撐，使用側墻定位裝置將側墻連接成一體 。由于受車體整體撓度的焊接影響，側墻門口處需要整體向外支撐出3mm的焊接反變形量。安裝車頂，安裝車頂以窗口中心為定位基準，同時要注意保證車頂兩端與側墻兩端的外側面保持一致。調整車體形狀輪廓，保證側墻的整體直線度在3mm以內。車體斷面控制示意如圖1所示。組裝端墻，組裝端墻時以端門中心為定位基準，同時兼顧端墻與底架端梁的垂直度要求。通過，以上的方法可以在車體總組成焊接后保證車體形狀及斷面尺寸。

圖1 車體斷面控制裝置示意圖

4.結束語

通過采用以上工藝措施，長春地鐵車體的各相關尺寸、行位公差得到有效控制，達到了設計及工藝要求，產品質量得到了有效保證。

[1]王炎金.鋁合金車體焊接工藝[M].北京：機械工業出版社，2010.