CDD5A1型內燃機車車架制造工藝分析

顧皓　程超　周華

【摘 要】根據CDD5A1型內燃機車車架的組焊質量要求和車架的結構特點，分析車架制作過程中的技術難點，通過調整和改進工序、工藝等方法，保證車架組焊后的各項指標能夠達到預期目標。

【關鍵詞】CDD5A1型內燃機車；車架；工藝分析

0 前言

CDD5A1型內燃機車是由中車戚墅堰機車有限公司推出適用于阿根廷貝爾格拉諾貨運鐵路項目的產品。阿根廷機車車體為單司機室外走廊罩式車體，車體的疲勞壽命至少為30年。機車為非整體承載式，采用箱型梁承載式車架[1]。

車架作為車體最主要的安全件之一，不僅作為機車各室體、機車動力部件的一個承載基礎，還同時與機車轉向架相連。車架承受荷載最大，并傳遞牽引力使列車運行，因此，車架必須有足夠的強度和剛度以及過硬的組焊質量才能保證機車安全、快速的運行[2]。

1 結構特點

CDD5A1型內燃機車車架采用箱型梁承載式結構，如圖1所示。車架前后側分別為2個車架端部，車架兩側為走廊，車架兩側向中部依次為2個牽引銷梁、6個橫梁、6個風道以及若干支撐梁，它們通過車架兩側的箱型梁共同連接而成一個整體，從而實現機車的車載和牽引力的傳遞。

圖1 車架結構示意圖

2 制造難點及解決措施

2.1 端部制造工藝難點分析

CDD5A1型內燃機車端部主要由牽引梁、端板、防爬器、車鉤吊桿座等附件組成。由于車鉤吊桿座裝配板厚大，焊接熱輸入大，同時較多端部附件也集中在該處附近的焊接區域，導致端板焊接變形大，直接制約著組焊后的端板整體平面度要求。

此外，由于單個牽引梁零部件在組裝焊接過程中，受裝配尺寸的偏差以及焊接變形的控制的影響，導致牽引梁側立板整體傾斜，在牽引梁與端板的裝配過程中難以實現牽引梁縱向中心與端板縱向中心偏差不超過2mm的質量要求，進而影響端部與車架主梁連接的準確性，最終使車鉤牽引緩沖裝置與車架縱向中心產生一定的傾角，影響機車的牽引效率以及機車的安全性。

針對端板的焊接變形集中、平面度控制困難的問題，主要從端部組焊過程的變形控制以及焊接完成后的端部調修等方面進行控制。首先，在端板外側的車鉤吊桿座及端部附件焊接前，提前在端板內側的焊縫集中區域與組裝平臺之間墊一塊厚度為2至3mm的通長扁鐵，對端板提前進行焊接反變形；其次，控制每道牽引梁與端板的連接角焊縫的焊接熱輸入，采用小電流、小電壓的焊接規范，控制多層多道焊的層間溫度，采用兩人對稱焊接等方式控制焊接過程中的變形[3]；最后采用兩次調修的方式對端板的平面度進行控制。即在車鉤吊桿座、防爬器焊接完成后，牽引梁焊接前對端板進行第一次調修，在牽引梁與端板焊接完成后進行第二次調修。調修采用火焰加熱，空氣冷卻的方式進行。調修前對端板平面度進行測量，對凸起和凹陷處進行標記；通過機械壓緊手段將凸起部位壓平后，將火焰溫度控制在550℃至600℃對周邊進行短距離線狀加熱，端板烤至紅褐色，待端板冷卻至室溫后松開機械壓緊裝置；在下凹位置的反面采用同樣的調修方法進行調修，直至復測合格為止。

針對牽引梁傾斜問題，除了需要在端部組裝前改進牽引梁零件的組裝工藝外，還需在端板組裝時嚴格控制牽引梁的裝配尺寸。在組裝時，檢查牽引梁的垂直度，根據端板車鉤孔的位置，在公差允許的范圍內，通過在牽引梁底部較低一側與組裝臺位之間增加1mm的墊片，同時調整定位尺寸，使縱向中心的偏差控制在2mm的極限范圍內。

2.2 車架制造工藝難點分析

機車底架采用反裝的方式進行，在車架主梁定位時，需要在控制好前后牽引梁開檔與對角線的前提下，對車架兩側箱型梁按橫向中心進行定位，這往往導致牽引銷與箱型梁上的旁承座安裝孔前后位移大，并呈平行四邊形狀，無法保證旁承板定位工裝的定位銷與牽引銷梁橫向、縱向的中心重合，進而影響整體旁承定位的平面度。為解決該問題，需在主梁定位時適當調整牽引梁對角線，同時在保證箱型梁橫向中心定位偏差在2mm公差范圍內的情況下盡可能縮小左右旁承座安裝孔中心的對角線尺寸。此外，為保證旁承座板具有較好的整體平面度，需對左右兩側的旁承座板共同進行調整，保證內側旁承座板的高度整體一致，且高于外旁承座板的高度，為后續機車車架撓度調修后旁承座板的平面度及內外旁承的高低差仍能達到預設目標打好基礎。

2.3 司機室底框制造工藝難點分析

司機室底框位于車架上部蓋板與司機室地板梁之間，與車架上蓋板焊接固定，與司機室鋼結構通過螺栓連接固定，具有一定的承上啟下作用。但由于車架上部蓋板組焊后的平面度較差，司機室底框在蓋板上進行拼接，不僅影響底框上平面的平面度，使底框與司機室地板梁之間產生5-8mm的組裝間隙，降低司機室與車架連接的可靠性與安全性。此外依靠人工放樣組焊的司機室底框尺寸誤差較大，影響底框與司機室的匹配度。

針對上述問題，考慮改變司機室底框的組裝順序。為保證在司機室底框拼接、組焊后上平面的平面度，考慮將司機室底框各梁的拼接工作放在柔性平臺進行組裝作業，且采用反裝的方式進行。在柔性組裝平臺上放樣拼接后，采用機械頂緊裝置將底框各梁的組裝平面控制在1mm范圍內。待底框拼接焊縫冷卻后，松開機械頂緊裝置，對底框平面度進行復測，對不合格處采用火焰加熱加噴水冷卻的方式進行局部調修。待底框調修合格后翻至正面朝上，使用激光切割樣板對司機室螺栓連接安裝座進行定位和檢查。這樣既保證了司機室底框上平面的平面度，同時提高了司機室螺栓連接安裝座的定位精度。

3 結束語

采用以上工藝生產的CDD5A1型內燃機車車架，其主要控制尺寸和性能均能滿足設計圖紙要求，質量穩定，并且在試制過程中，通過不斷發現、總結出現的質量問題，根據現有的組裝能力和經驗對已有的工藝流程和方法進行改進，進一步提升公司CDD5A1型內燃機車車架的制造水平。

【參考文獻】

[1]李月娟.大功率交流傳動調車機車車體設計及分析[D]. 西南交通大學，2013.

[2]管同榮.東風與東風_3型內燃機車車架的變形及分析[J].內燃機車，1982（1）：36-38.

[3]梁秋敏.高強特厚板焊接施工工藝監造[J].嘉應學院學報，2014（8）：55-58.endprint