新型煤炭漏斗車底門開閉機構(gòu)組裝工藝研究

楊煥春

(中車齊齊哈爾車輛有限公司冷工藝部 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

新型煤炭漏斗車底門開閉機構(gòu)組裝工藝研究

楊煥春

(中車齊齊哈爾車輛有限公司冷工藝部 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

新型煤炭漏斗車的自動開關(guān)門裝置開閉機構(gòu)復(fù)雜，與車體關(guān)聯(lián)部位較多，關(guān)鍵參數(shù)較難控制，所以對開閉機構(gòu)的組裝工藝進行深入系統(tǒng)的研究，制定合理可靠的組裝工藝，保證底門開閉機構(gòu)的組裝質(zhì)量和行車安全。

漏斗車；鋁合金；底門；底門開閉機構(gòu)；工藝裝備

1 概述

底門開閉機構(gòu)是新型煤炭漏斗車的核心結(jié)構(gòu)之一(見圖1)，主要由開門碰頭、關(guān)門碰頭、雙聯(lián)杠桿、傳動軸、關(guān)門緩解裝置、底門、長聯(lián)桿、短聯(lián)桿等組成，與大橫梁、漏斗脊背形成關(guān)聯(lián)開閉模塊，其組裝后的空車開門力、彈簧壓縮量、偏心距、開關(guān)門碰頭高度、底門門縫間隙值等直接影響行車安全。但是由于這些參數(shù)彼此相互關(guān)聯(lián)，調(diào)整其中1個尺寸，其他關(guān)聯(lián)特性值都會隨之發(fā)生變化，不能像傳統(tǒng)組裝技術(shù)一樣，先調(diào)整好1個參數(shù)，然后以調(diào)整好的參數(shù)為基準(zhǔn)逐個調(diào)整其他參數(shù)，只能全體參數(shù)共同調(diào)整，并最終達(dá)到平衡，這對組裝技術(shù)來說較為復(fù)雜，給組裝操作帶來較大難度。傳統(tǒng)組裝技術(shù)不僅效率較低，組裝可靠性也不能滿足要求，所以對底門開閉機構(gòu)組裝工藝進行改進、創(chuàng)新，使之更符合新型煤炭漏斗車的組裝需要。

1—開門碰頭；2—雙聯(lián)杠桿；3—傳動軸；4—關(guān)門碰頭；5—關(guān)門緩解裝置；6—底門；7—長聯(lián)桿；8—短聯(lián)桿。圖1 底門及底門開閉機構(gòu)示意圖

2 傳統(tǒng)底門開閉機構(gòu)組裝工藝

傳統(tǒng)底門開閉機構(gòu)組裝工藝主要是采用專用的安裝小車配合，設(shè)置4～8個工序臺位分別進行組裝、安研(安裝后調(diào)整組裝間隙)、調(diào)整，包括1個底門組裝工位、1～2個底門開閉機構(gòu)組裝及粗調(diào)臺位、1～3個偏心距、門縫安研、碰頭高低調(diào)整工位、1～2個開門力調(diào)整及彈簧壓縮量調(diào)整工位。具體組裝工藝如下：

(1)采用專用底門安裝小車配合進行底門安研，首先將車體架起一定的高度，從側(cè)面將底門安裝小車推入安裝位置，通過圓銷將底門與底門折頁座連接，調(diào)整底門折頁座高低及前后位置，粗調(diào)底門門縫間隙，調(diào)整完成后采用鍍鋅鐵線等輔助工具將底門固定在關(guān)門位置；

(2)使用專用安裝小車及專用偏心距組對樣尺配合的方式進行底門開閉機構(gòu)中的傳動軸分組成與車體組裝。從側(cè)向推入小車初步定位后固定，將軸支座翻轉(zhuǎn)向上用小車升至高點，縱向調(diào)整使雙聯(lián)杠桿與底門折頁對正，調(diào)整傳動軸橫向位置、軸的旋轉(zhuǎn)角度，粗調(diào)偏心距及傳動軸高度，并將軸支座與車體大橫梁下蓋板定位焊；

(3)卸下偏心距組裝樣尺，裝入長、短連桿組成連接好底門和雙聯(lián)杠桿。調(diào)整底門門縫間隙、偏心距、開關(guān)門碰頭高低等參數(shù)，由于這幾個參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，調(diào)整較為繁瑣，最終保證偏心距、底門門縫間隙、開關(guān)門碰頭高低會適當(dāng)放寬尺寸公差；

(4)進行空車開門力調(diào)整，該參數(shù)首先是調(diào)整關(guān)門緩解裝置的彈簧壓縮量，但在特殊情況時，僅調(diào)整彈簧壓縮量不能滿足要求，要重新進行門縫調(diào)整，這樣又會回到上一工步，反復(fù)進行調(diào)整，最終實現(xiàn)所有參數(shù)的一個最佳點平衡，但是所有參數(shù)也不一定都合格；

(5)最終交驗，由于底門開閉機構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)反復(fù)進行調(diào)整，在調(diào)整過程中部分緊固件受力方向偏曲，造成部分參數(shù)失真，在進行車輛倒運和底門開閉靈活性檢測后，緊固件中的偏曲應(yīng)力得到釋放，致使交驗時底門開閉機構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)值仍不合格，還需再進行調(diào)整。

3 底門開閉機構(gòu)組裝工藝分析

3.1 車體制造公差累積

底門開閉機構(gòu)和底門都是組裝在車體的大橫梁下蓋板上，所以對大橫梁下蓋板的位置要求很高，但是按照現(xiàn)行的鐵路貨車制造標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，根本無法滿足要求。其中中梁撓度、大橫梁水平差、大橫梁自身的制造公差等累積到大橫梁下蓋板上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了底門開閉機構(gòu)公差所允許的范圍。

3.2 底門組成制造公差累積

新型煤炭漏斗車為降低車輛自重，其底門組成采用鋁合金擠壓型材組焊結(jié)構(gòu)，但鋁合金的焊接熱變形較大，給底門門縫的調(diào)整帶來較大難度。

3.3 底門開閉機構(gòu)的傳動軸制造公差累積

底門開閉機構(gòu)的傳動軸結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其傳動軸本身由3部分組成，這3部分是組焊結(jié)構(gòu)，其組焊后的同軸度要求小于1 mm；同時2組雙聯(lián)杠桿自身加工的一致性及與傳動軸組裝后的平行性和同軸度對后續(xù)參數(shù)的調(diào)整影響較大；另外開門碰頭、關(guān)門碰頭的關(guān)鍵尺寸是空間尺寸，但精度要求十分嚴(yán)格。

3.4 底門開閉機構(gòu)組裝方式影響

傳統(tǒng)的底門開閉機構(gòu)組裝是根據(jù)車體大橫梁下蓋板的位置進行組裝，由于車體制造公差的累積影響，一般大橫梁組裝水平差(三梁水平差)允許為6 mm，這樣大橫梁下蓋板往往也不會在相對的水平位置，有時下蓋板水平差可能會更大，但也符合制造標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)大橫梁下蓋板傾斜的時候，傳動軸也會隨之以傾斜的方式進行組裝，這也是通常在制造過程中表現(xiàn)出來的同一根傳動軸兩端的水平高低差值較大的原因，這樣組裝對底門門縫的安研有一定的好處，但是偏心距、碰頭高低以及底門開閉的靈活性就很難調(diào)整，因為車體制造累積的公差已經(jīng)被傳導(dǎo)進底門開閉機構(gòu)組裝的環(huán)節(jié)中，無法消除，只能靠反復(fù)組裝來調(diào)整，達(dá)到參數(shù)平衡的最佳狀態(tài)。

底門開閉機構(gòu)的反復(fù)調(diào)整存在很多不確定性因素，對后期產(chǎn)生較大影響的就是反復(fù)組裝過程中造成的緊固件受力方向偏曲，部分參數(shù)失真，但又不能被及時發(fā)現(xiàn)，且反復(fù)調(diào)整的次數(shù)越多，參數(shù)失真的可能性就越大，最終交驗時還需要再進行調(diào)整，浪費人力物力。

4 創(chuàng)新底門開閉機構(gòu)組裝工藝

4.1 車體制造工藝

(1)大橫梁制造工藝。

采用專門的大橫梁專用組對夾具進行大橫梁組裝，保證大橫梁下平面的水平定位，并以大橫梁下蓋板的水平位置為基準(zhǔn)，定位大橫梁蓋板、底門折頁座等零件。(注：大橫梁的制造全部以大橫梁下蓋板為基準(zhǔn)，主要是由于底門開閉機構(gòu)以及底門全都懸掛于大橫梁下蓋板上，這樣有利于基準(zhǔn)的統(tǒng)一)。

(2)底架組裝時，采用專用底架組對夾具進行組對。

在基準(zhǔn)選擇方面，水平方向全部以上心盤下平面為基準(zhǔn)，長度方向和寬度方向全部以車體的縱向和橫向中心為基準(zhǔn)。組對時，首先以確認(rèn)的定位基準(zhǔn)將中梁固定，然后組對大橫梁，在水平方向以大橫梁下蓋板和上心盤下平面的高度差進行定位，縱向和橫向以底門折頁座孔進行定位，將大橫梁的水平差控制在3 mm以內(nèi)。大橫梁定位后，分別組對小橫梁、端漏斗板、側(cè)漏斗板、端橫梁等部件，將底架長度方向的公差全部累積到車體的兩端，嚴(yán)格保證大橫梁、小橫梁、端漏斗板的相對位置尺寸，也就是保證底門門框的尺寸，為底門組裝時門縫的安研做好基礎(chǔ)工作。

4.2 底門組成制造工藝

對鋁合金焊接工藝進行研究和試驗，確定合理的焊接工藝參數(shù)，在焊接工藝參數(shù)允許的范圍內(nèi)降低焊接熱輸入，減小焊接變形，同時在底門組成焊接完成后，增加底門機械矯正工序，保證底門門板的平面度，為后續(xù)底門門縫安研提供保證。

4.3 底門開閉機構(gòu)的傳動軸制造工藝

底門開閉機構(gòu)的傳動軸是整個底門開閉機構(gòu)的核心，為保證批量生產(chǎn)的一致性和互換性，底門傳動軸采用的是先組焊后加工的工藝。組焊后整體采用數(shù)控加工中心制造，底門傳動軸一次裝卡定位，不僅能夠有效保證同軸度小于1 mm的要求，還可以保證開關(guān)門碰頭的定位孔相對角度。傳動軸中的雙聯(lián)杠桿、開門碰頭、關(guān)門碰頭等關(guān)鍵零件也采用數(shù)控加工中心制造，保證零件的制造精度要求和制造的一致性。傳動軸采用仿真模擬組對模具進行分組裝，控制各零部件的相對位置和角度，最后采用自動焊接專機焊接雙聯(lián)杠桿與傳動軸的雙面焊縫，降低熱輸入，減小焊接變形。

4.4 底門開閉機構(gòu)組裝工藝

以上工藝能夠有效保證零部件的制造質(zhì)量，但最重要的還是底門開閉機構(gòu)與車體組裝的工藝可靠性。根據(jù)底門開閉機構(gòu)組裝工藝分析中關(guān)于底門開閉機構(gòu)組裝方式的影響可以得知，要達(dá)到底門開閉機構(gòu)的各部參數(shù)全部符合圖紙要求比較困難，需要改變傳統(tǒng)的組裝方式來消除車體公差累積對底門開閉機構(gòu)的影響。

由于底門開閉機構(gòu)本身的制造質(zhì)量是符合設(shè)計性能要求的，之所以會導(dǎo)致最終關(guān)鍵參數(shù)的超差，根本原因在于傳統(tǒng)的組裝方式將車體的制造公差傳遞到底門開閉機構(gòu)上。所以新的組裝方式是將底門開閉機構(gòu)和底門脫離車體進行組裝，將傳動軸按照圖樣要求高度進行組裝，并將偏心距調(diào)整到名義公差值范圍內(nèi)，將這些作為1個單獨的模塊。然后再將模塊與車體進行組裝，通過調(diào)整底門折頁座的高低來消除車體與模塊之間的公差，在這個過程中模塊只能進行高低、前后的整體調(diào)整，如出現(xiàn)局部與車體間隙超差的部位可使用調(diào)整墊進行彌補。這樣組裝可以有效保證開關(guān)門碰頭高低、偏心距和門縫等關(guān)鍵參數(shù)，需要注意的是門縫組裝間隙一般是1～5 mm，也就是門縫最小不能小于1 mm，而不是越小越好，這主要是受底門開閉機構(gòu)工作原理的影響，底門開閉機構(gòu)與底門的安全自鎖是由長短聯(lián)桿的偏心距來保證的，也就是底門在開啟的過程中，從微觀上來看，首先是進行關(guān)門動作的，關(guān)門的距離小于1 mm，所以如果門縫小于1 mm時，開門時底門會與門框下沿摩擦造成開門力偏大，出現(xiàn)底門打不開的現(xiàn)象，影響行車安全。

采用新的底門開閉機構(gòu)組裝方式時，其底門開閉機構(gòu)和底門是在完全自由狀態(tài)下進行組裝，沒有外力影響，這樣會有效降低各緊固件受力方向偏曲、參數(shù)失真的風(fēng)險。并且設(shè)計參數(shù)不用反復(fù)進行調(diào)整，簡化了組裝過程。

5 結(jié)論

創(chuàng)新底門開閉機構(gòu)組裝工藝已在試制車上應(yīng)用，空車開門力、彈簧壓縮量、偏心距、開關(guān)門碰頭高度、底門門縫間隙等關(guān)鍵參數(shù)都能滿足設(shè)計要求，整個組裝過程引入模塊化組裝理念，僅在底門開閉和底門模塊與車體組裝時需要調(diào)試、安研，相對傳統(tǒng)組裝工藝有效節(jié)省了工序、工位，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了大量的人力、物力?！?/p>

(編輯：繆 媚)

2095-5251(2016)05-0004-03

2015-12-30

楊煥春(1980-)，男，本科學(xué)歷，高級工程師，從事鐵路貨車車體組裝工藝及相關(guān)基建技改工作。

項目來源：國家科技支撐計劃《軸重30 t以上煤炭運輸重載鐵路關(guān)鍵技術(shù)與核心裝備研制》(2013BAG20B01)

U272.6+2

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