泰國機車車體架司機室與側(cè)壁和頂蓋組焊質(zhì)量提升研究

文/王斌，孫麗華·中車戚墅堰機車有限公司

在接到出口亞洲唯一糧食凈出口國和東盟最大的汽車市場國泰國的50臺內(nèi)走廊內(nèi)燃機車后，公司針對泰國境內(nèi)的氣候特征（熱帶季風氣候）和地形特征(大部分為低緩的山地和地形多變的高原)以及機車運行條件，特別針對高溫潮濕氣候和大部分高原地形對機車“心臟”柴油機的影響等因素進行分析，專門組織了一批有豐富經(jīng)驗的設(shè)計工藝人員，在原DF8B型號機車的基礎(chǔ)上對分布格局重新設(shè)計，并對機車車體架動力室（柴油機室）、散熱器室、電機室、電器室以及司機室結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化提升設(shè)計。機車兩端的司機室，要具有一定的模塊化設(shè)計理念，故采用了框架結(jié)構(gòu)模式，車體兩端的間壁直接設(shè)計安裝在司機室里面，使司機室底部與車架端部、兩側(cè)側(cè)壁和頂蓋進行硬對接，這種從未有過的硬對接形式，對拼裝、定位、焊接變形控制等提出了更高的技術(shù)要求。因此要保證司機室與側(cè)壁和頂蓋兩側(cè)蒙皮整體平面度小于2mm/1000mm，就必須采用相應(yīng)的技術(shù)改進和工藝措施。

存在問題

機車車體架主要由車底架、側(cè)壁、頂蓋、司機室四大部件總成拼裝而成，按照圖紙要求，各大件的設(shè)計尺寸是：車底架長（19630±5）mm、寬（2720±4）mm，側(cè)壁高車頂上部寬度要控制在頂蓋寬在前幾臺機車車體架制作時，車底架寬度做的是下限尺寸2716mm，頂蓋寬度做的是下限尺寸2724mm，都屬于合格產(chǎn)品，但是在車底架、側(cè)壁、頂蓋、司機室四大部件總成拼裝時，左右兩側(cè)壁的寬度根據(jù)車底架的寬度而定，頂蓋與側(cè)壁是上下對接，對接時出現(xiàn)8mm的誤差，出現(xiàn)平面度超差問題，無法達到車體架質(zhì)量要求。要達到設(shè)計要求的側(cè)壁和頂蓋與兩側(cè)蒙皮整體平面度小于2mm/1000mm，同時司機室與側(cè)壁和頂蓋又是硬對接，這種車體間壁安裝在司機室上的設(shè)計，對車底架、側(cè)壁、頂蓋的制作要求要更高，如圖1所示。

圖1 車體間壁安裝在司機室上

在前幾臺機車車體架司機室與側(cè)壁和頂蓋三大部件總成焊接時，由于焊接應(yīng)力集中，造成整體收縮變形大，內(nèi)凹狀況比較嚴重；司機室與頂側(cè)面整體平面度不夠完美，凹凸現(xiàn)象非常明顯，兩側(cè)面的蒙皮面板平面度達不到設(shè)計要求。針對以上存在的一系列影響外觀質(zhì)量的問題，工藝技術(shù)人員對每道工序進行逐一排查，很快就找出存在的幾項主要問題點，并及時制定相應(yīng)的技術(shù)要求和工藝措施，確保出口機車外觀滿足質(zhì)量要求。

解決措施

針對以上存在的問題，經(jīng)過分析研究，決定對車底架各梁定位和邊梁的寬度尺寸、頂蓋的各室間壁定位、頂蓋上下寬度的公差、側(cè)壁各立柱定位和平面度、機車車體架四大組成部件組裝流程和焊接工藝要求及蒙皮面板在組焊過程中焊接與切割的受熱變形等方面進行嚴格控制，確保質(zhì)量提升。

對操作員工進行培訓指導

首先對各工種和各工序的操作人員進行了有針對性的指導，首先組織操作人員學習圖紙工藝文件的各項要求，強調(diào)車體架四大部件在拼裝方面的各個重點尺寸控制要求，做到每臺車前后工序信息及時反饋溝通，以及在總成安裝時的注意事項。在焊接作業(yè)過程中，焊接操作人員必須嚴格按照所定的焊接順序、規(guī)范進行焊接，避免司機室與側(cè)壁和頂蓋拼接時產(chǎn)生較大的焊接變形。

側(cè)壁各立柱定位側(cè)平面控制

車體架每側(cè)側(cè)壁骨架主要用19根立柱、斜撐、斜撐扁鐵與上弦梁拼裝組焊而成，立柱與臺位之間密貼，間隙不大于1mm；立柱與上下節(jié)板及上弦梁槽鋼間隙不大于2mm，錯邊量不大于1mm；立柱下端面至槽鋼上平面高度尺寸為拼裝組焊后，各立柱、斜撐與上下節(jié)板、小梁、上弦梁外側(cè)在同一平面，平面度不大于1.5mm。特別強調(diào)，側(cè)壁兩端4根立柱拼裝時絕對不能出現(xiàn)彎曲和扭曲現(xiàn)象，否則會嚴重影響與司機室拼接的平面度。側(cè)壁各梁拼裝好后，要用壓緊工裝壓緊、壓平才能進行焊接，如圖2所示，這樣可確保各立柱、斜撐與上下節(jié)板、小梁、上弦梁外側(cè)都在同一平面。

圖2 側(cè)壁各梁采用壓緊工裝焊接

車體頂蓋制作定位要求

在確定頂蓋間壁時，頂蓋上下的寬度尺寸一定要控制在圖紙要求的范圍內(nèi)，因為到車體架總成時，由于側(cè)壁上弦梁的強度沒有頂蓋底部的強度大，車體側(cè)壁之間的寬度會跟著頂蓋下部寬度而變化，所以要確保頂蓋寬度尺寸且間壁對底面垂直度不大于2mm、組裝間隙不大于2mm、錯邊量不大于1mm。4個間壁全部點焊定位后，緊跟著就焊接頂蓋的上弦梁，車頂上部寬度要控制在組裝間隙不大于2mm、錯邊量不大于1mm。在安裝頂蓋左右兩側(cè)的支撐立柱時，每次都必須拉線，各支撐立柱的外平面應(yīng)貼靠此線，間隙不大于1mm，如圖3所示。頂蓋左右側(cè)壁蒙皮拼接時，蒙皮必須與支撐立柱、間壁側(cè)梁面密貼，間隙不大于1mm，蒙皮的平面度小于2mm/1000mm。

圖3 控制各立柱與間壁拱側(cè)梁在同一平面

車底架尺寸要求

車底架拼裝時，針對主要問題點，重點要控制好車底架的長度（19630±5）mm和寬度尺寸2720-1+4mm，因原寬度尺寸（2720±4）mm公差范圍太大，根據(jù)實際需要此公差尺寸縮小至如圖4所示，這樣才能確保側(cè)壁與頂蓋對接的平面度要求。

圖4 控制車底架的寬度尺寸

車體架總成組裝焊接要求

車體架組裝時，首先是側(cè)壁定位，以車底架的中心為基準，側(cè)壁中心與車底架中心對齊，然后各立柱定位，立柱外蓋面與車底架邊梁蓋板接齊，誤差不大于0.5mm，并且用垂線測量側(cè)壁各立柱的垂直度，如圖5所示，立柱與車架上平面的垂直度不大于1.5mm，確保側(cè)壁定位寬度與車底架的寬度一致。特別強調(diào)兩側(cè)壁兩端第一立柱的定位，立柱下端車架邊梁面至槽鋼上平面高度尺寸為一定要定準確，如出現(xiàn)立柱平面拱凸或內(nèi)凹以及扭曲不平現(xiàn)象，一定要調(diào)修好或者替換合格的立柱，否則會直接影響到與司機室對接的平面度質(zhì)量。

圖5 各立柱吊垂線測量垂直度

其次就是頂蓋的安裝，頂蓋中心要與側(cè)壁中心對齊，確保三者（車底架、側(cè)壁、頂蓋）在同一條中心線上，同時頂蓋底梁要與側(cè)壁上弦梁接平，頂蓋底梁與側(cè)壁上弦梁間隙不大于2mm，確保上下寬度尺寸頂蓋與側(cè)壁焊接時，要求頂蓋與側(cè)壁上弦梁內(nèi)側(cè)的焊縫為2人同時對稱從車體中部向兩端焊接。在司機室定位安裝時，首先司機室前端下部與車架端部前端對齊接平，司機室側(cè)壁底梁與車架平齊，誤差不大于1.5mm，側(cè)面門框后立柱外側(cè)與側(cè)壁骨架立柱外側(cè)平齊，誤差不大于1mm，司機室門框鋼結(jié)構(gòu)平面度不大于2mm/m2，司機室側(cè)面門框中心與車架踏步孔中心重合，誤差不大于5mm，按照規(guī)定要求進行拼裝，司機室與側(cè)壁、頂蓋焊接如圖6所示。

圖6 司機室與側(cè)壁和頂蓋采用夾緊工裝焊接

司機室與側(cè)壁和頂蓋蒙皮的定位焊接，采用雙面和四邊點焊，在焊接蒙皮對接焊縫時，因蒙皮厚度為2mm，要采用較小的焊接電流，焊絲直徑1.2mm，焊接速度要快，防止焊接區(qū)域溫度過高產(chǎn)生變形。在蒙皮、座子和附件焊接時，焊接操作人員要均衡分散同時采用對稱焊接，防止或盡量減小在焊接過程中產(chǎn)生變形，確保司機室與側(cè)壁和頂蓋蒙皮的平面度達到規(guī)定要求，如圖7所示。

圖7 司機室與側(cè)壁和頂蓋平面度達到工藝要求

結(jié) 束 語

通過以上措施進行泰國機車車體架司機室與側(cè)壁和頂蓋組裝焊接，有效控制了司機室與側(cè)壁和頂蓋兩側(cè)蒙皮的整體平面度，是從以前小批量返工到現(xiàn)在消除返工的提質(zhì)轉(zhuǎn)變，提高了機車的整體外觀質(zhì)量，提升了制作的工作效率，確保了公司生產(chǎn)計劃的正常推進，為公司的后續(xù)訂單打下良好的基礎(chǔ)。