對(duì)鐵道機(jī)車車輛制造工裝改進(jìn)研究

姚凱

摘要：鐵道機(jī)車車輛制造是我國交通運(yùn)輸體系發(fā)展的重要組成部分，擁有高質(zhì)量的、可正常運(yùn)行的機(jī)車車輛是運(yùn)輸?shù)那疤帷Ｎ覈F道機(jī)車作為主要的運(yùn)輸方式之一，必須要跟隨時(shí)代的發(fā)展，滿足人們的需求，不斷提高鐵道機(jī)車車輛的制造水平，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，才能夠在高速發(fā)展的社會(huì)中不被淘汰。基于此，文章以我國提到機(jī)車車輛制造為研究對(duì)象，介紹了鐵道機(jī)車車輛的生產(chǎn)線、焊接技術(shù)，并對(duì)鐵道機(jī)車車輛的制造原理進(jìn)行分析，從而對(duì)我國鐵道機(jī)車車輛制造工藝進(jìn)行改進(jìn)，不斷提高鐵道機(jī)車車輛的生產(chǎn)水平與制造質(zhì)量，為人們提供高性能的鐵道機(jī)車車輛。

關(guān)鍵詞：鐵道機(jī)車車輛；工裝；制造；焊接

鐵路機(jī)車車輛是一種大型的、大批量運(yùn)輸?shù)闹饕煌ㄟ\(yùn)輸工具之一，在我國發(fā)展中起到了重要作用。鐵道接車車輛的制作主要是通過焊接技術(shù)將各種鋼材、鋁合金、不銹鋼等金屬材料焊接成預(yù)想的效果，組成車體，之后利用人機(jī)工程學(xué)制作出相關(guān)的配件設(shè)施，完善各種電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等。鐵道機(jī)車車輛建造之初，是通過鉚釘將木制品組成一個(gè)整體，后來隨著科技的發(fā)展，使用金屬與焊接技術(shù)代替了傳統(tǒng)的制造方式。到科技發(fā)達(dá)的今天，各種先進(jìn)的材料與制造技術(shù)都已成熟，可以根據(jù)社會(huì)發(fā)展與人們的需求對(duì)鐵道機(jī)車車輛制造工藝進(jìn)行改進(jìn)，將鐵道機(jī)車車輛更具人性化。

1鐵道機(jī)車車輛生產(chǎn)線

目前的鐵道機(jī)車車輛生產(chǎn)線如進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分的話，有幾種不同的形式，但是大致流程都相同。由前道工序制作出車體后，經(jīng)過車內(nèi)裝配（配管、布線、內(nèi)部裝飾、設(shè)備安裝作業(yè)）、涂裝（也有粘貼彩色飾帶的情況，如不銹鋼車輛）、組裝整車把另行裝配的轉(zhuǎn)向架裝人車體）等流程作業(yè)，最后完成成品檢查、驗(yàn)收后出廠。使用焊接、接合工藝技術(shù)較多的工段為其中的車體制造生產(chǎn)線及轉(zhuǎn)向架制造生產(chǎn)線。

大多數(shù)的車體及轉(zhuǎn)向架的制作流程（一般）是：先通過對(duì)板材進(jìn)行塑性加工，制作出各種零部件；再通過接合（焊接）工藝組合這些零部件，裝配成車體及轉(zhuǎn)向架。

車體制作以箱狀6面體為主，而轉(zhuǎn)向架制作以組合空心梁狀結(jié)構(gòu)件為主。由于兩種制作原材料的不同，因此制作順序及方法也有差異，其中比較大的差異是焊接、接合的方法。隨著通用的焊接、接合技術(shù)的發(fā)展，鐵道機(jī)車車輛制造中的焊接、接合自動(dòng)化作業(yè)也隨之不斷發(fā)展。不過，必須由人工處理的作業(yè)仍然較多，特別是由焊接、接合作業(yè)引起的工件的熱變形、燒傷以及飛濺等的清除和修理作業(yè)，是最需要作業(yè)者的技能與經(jīng)驗(yàn)的。目前，各車輛制造商的生產(chǎn)線仍處于自動(dòng)化與手工作業(yè)并存使用的過渡期。

鐵道車輛的結(jié)構(gòu)可大致分為車體部份與轉(zhuǎn)向架部份，前者是承載旅客與貨物的，由6面體結(jié)構(gòu)組成，后者則是走行裝置。下文介紹了車體與轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)及部位的裝配工序中所使用的焊接、接合工藝。

車體的焊接：6面體車體一般的制作順序?yàn)椋合群附友b配車體的各墻板件，然后通過焊接接合各墻板，組成整個(gè)車體；

端墻板件外側(cè)長(zhǎng)度方向上的側(cè)墻板件長(zhǎng)達(dá)20m左右，成為焊接作業(yè)負(fù)荷較大的部位。各制造廠家對(duì)于長(zhǎng)度方向上的側(cè)墻板件的裝配方法各不相同，相比較而言采用直線型焊接作業(yè)的廠家較多，這也在一定程度上促進(jìn)了焊接作業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程。

此外，作為一個(gè)特例，如新干線列車頭車部份（車頭車體結(jié)構(gòu)）的裝配，根據(jù)環(huán)境適應(yīng)性（協(xié)調(diào)性）的要求，車體要采用適應(yīng)空氣動(dòng)力學(xué)特性的形狀，而用焊接作業(yè)裝配該車頭結(jié)構(gòu)，可以說是難度很大的作業(yè)工序。

2夾具設(shè)計(jì)

2.1通常定位夾緊夾具組合

目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架制造中，側(cè)梁組焊胎工件的定位夾緊通常有下面2種方式。這2種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，氣動(dòng)定位夾緊夾具操作便捷，缺點(diǎn)是管路多，故障率高，操作不方便，電焊時(shí)不小心易燙壞氣管，誤操作氣閥會(huì)夾傷操作人員，安全性較差，費(fèi)用也較高。機(jī)械定位夾緊夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但效率不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

綜合上述2種夾具而設(shè)計(jì)的一款新型定位夾緊夾具。操作時(shí)，工人手握抽拉旋緊桿，并帶動(dòng)螺桿撥銷轉(zhuǎn)動(dòng)，使旋轉(zhuǎn)螺桿前后運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定位夾緊。導(dǎo)向及行程定位桿是限制定位尺寸工作完畢，按圖示箭頭轉(zhuǎn)動(dòng)抽拉旋緊桿，夾具退特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，效率高，夾緊定位可靠，安全，維護(hù)少。

2.2常用夾具的設(shè)計(jì)

2.2.1翻轉(zhuǎn)式夾具

翻轉(zhuǎn)式夾具在工藝裝備中較常使用，以往的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，夾具的缺點(diǎn)是操作繁瑣，插銷易丟失。

2.2.2旋轉(zhuǎn)式夾具

旋轉(zhuǎn)式夾具，其優(yōu)點(diǎn)是夾緊點(diǎn)或夾緊位置上下距離調(diào)整方便，多用于產(chǎn)品試制。該夾具設(shè)計(jì)時(shí)需考慮安裝平臺(tái)的板厚S1、孔間隙δ1、摩擦因數(shù)f等因素，在力N的作用下，為使旋轉(zhuǎn)軸自鎖，其計(jì)算方式如下：

（1）

（2）

（3）

其中：F為桿受到的正壓力，P為摩擦阻力，M為翻轉(zhuǎn)力矩，N為壓緊力的反作用力，f為摩擦因數(shù)，δ為孔間隙，L為力臂，S為工作臺(tái)板厚，S′為力F之間的距離，θ為轉(zhuǎn)角。當(dāng)P≥N時(shí)自鎖。（當(dāng)孔間隙δ較小時(shí)，可視為與力N平行）。

3改進(jìn)設(shè)計(jì)

需要對(duì)鐵道機(jī)車車輛的壓頭進(jìn)行改進(jìn)，在改進(jìn)之后，壓頭的生產(chǎn)更為方便，在損壞之后極易更換。a壓頭的改進(jìn)是利用O形橡膠密封圈擠入孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)連接，制造要求中等。壓頭b是制造中常用的，屬于螺旋入式，制造的要求比較低，非常容易生產(chǎn)；壓頭c則是利用孔與軸之間的極小間隙輕輕打入，實(shí)現(xiàn)兩者的連接，但是在制造方面的要求非常高。

4結(jié)語

鐵道機(jī)車車輛是我國鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，只有建設(shè)出高質(zhì)量的、安全的鐵道機(jī)車車輛，才能夠?yàn)槿藗兲峁└咝逝c安全的運(yùn)輸環(huán)境。所以，本文對(duì)我國鐵道機(jī)車車輛的生產(chǎn)進(jìn)行了分析，簡(jiǎn)單介紹了一些車輛的焊接技術(shù)，通過相關(guān)的介紹對(duì)我國鐵道機(jī)車車輛的制造工藝進(jìn)行了改正，提高了制造水平，以便為我國鐵道機(jī)車車輛制作提供相關(guān)建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳建德，王雪梅，等.鐵道機(jī)車車輛液壓制動(dòng)機(jī)及其國內(nèi)外發(fā)展[J].鐵道機(jī)車車輛，2007（08）.

[2]河田直樹，張芳.鐵道機(jī)車車輛綜合性焊接技術(shù)[J].國外機(jī)車車輛工藝，2015（11）.

[3]翟建平，唐松柏.鐵道機(jī)車車輛現(xiàn)行檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的分析[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2003（06）.