CN105312764A - 标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法，将底架端部整体结构分为端梁牵引梁合成、端梁前端板、端梁底板、底架连接板4个部分；底架端梁合成工序划分5步，分别为端梁牵引梁合成组焊工序、端梁前端板合成组焊工序、端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序、底架连接板组焊工序、端梁合成底架连接板加工工序；端梁底板及底架连接板均采用搅拌摩擦焊进行焊接，保证整体尺寸及平度要求。本发明既分块焊接、分块组对，将整体结构“化繁为简”，工装设计合理，运用变位机提高焊接可达性，降低焊接难度，提高产品焊接质量。焊后尺寸无需调修，降低了劳动强度，提高了该部位的整体焊接质量及生产效率。满足底架端部合成组焊后前端板平度的设计要求。

Description

标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法
技术领域
本发明涉及一种新的高速车铝合金车体底架端部合成组焊工艺技术。
背景技术
中国标准350km/h动车组铝合金车体底架端部与现有在制CRH380系列动车组和CRH250系列动车组的底架端部均不相同，为公司自主设计研发的新型结构。底架端部是铝合金车体的重要结构，整体设计结构复杂，焊接变形难以控制，工艺制造周期长。采用传统工艺方法的主要工艺难点：
1、受力结构车钩座为80MM厚铝型材，为传统车钩座厚度的2.28倍，焊后焊接变形量较大，无法保证外形尺寸要求；
2、底架端部前端板平度及尺寸难以控制；
3、新结构连接板为3240*1240*20的板材结构，焊接后要求平度为3mm，传统工艺无法实现。
4、与底架配合平度控制较难，影响底架整体尺寸及焊接。
发明内容
本发明的目的是在中国标准350km/h动车组项目中研发一种新的底架端部制造技术，通过将端部部件的分块生产，合理安排工艺流程，配备专用工装设备及人力资源，有效地攻克底架端部合成工艺难点，提高端部组焊生产效率，降低制造周期及成本，提高产品质量。
为实现上述目的，本发明提供一种标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）优化底架端部铝结构，将底架端部整体结构分为端梁牵引梁合成、端梁前端板、端梁底板、底架连接板4个部分；
（2）根据上述底架端梁铝结构，将底架端梁合成工序划分5步，分别为端梁牵引梁合成组焊工序、端梁前端板合成组焊工序、端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序、底架连接板组焊工序、端梁合成底架连接板加工工序；
（3）在工装内完成端部牵引梁合成组焊工序、端梁前端板合成组焊工序、端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序、底架连接板组焊工序；
（4）端梁底板及底架连接板均采用搅拌摩擦焊进行焊接，保证整体尺寸及平度要求。
所述的端部牵引梁合成组焊工序所用的专用工装包括车钩座板定位、立板组成定位、压紧块、固定装置、主体框架，通过牵引梁型材两侧固定装置对端部牵引梁预做焊接反变形，主体框架为焊接结构，压紧块、固定装置与主体框架采用焊接连接。
所述的端梁前端板合成组焊工序所用的专用工装包括纵向定位、横向定位、压紧臂、固定压紧块、主体框架、压紧臂，主体框架为焊接结构，压紧臂为螺栓结构，可上下调节，固定压紧块与主体框架采用焊接连接。
所述的端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序所用的专用工装包括车钩座板定位、横梁压紧装置、固定臂压紧装置、固定压紧块、端梁底板框定位、主体框架，主体框架通过横梁压紧装置及固定压紧块对端梁前端板焊前预制焊接反变形，主体框架为焊接结构，车钩座板定位为焊接框架结构，固定臂压紧装置与主体框架采用焊接连接，横梁与纵梁采用螺栓连接，固定压紧块均匀分布在主体框架上与固定臂压紧装置配合固定工件。
所述的底架连接板组焊工序所用的专用工装包括底架连接板定位、端梁前端板定位、压紧臂、压紧块、固定块、主体框架，压紧块若干在底架连接板周围均匀分布，主体框架为焊接结构，固定块、压紧块与主体框架采用螺栓连接，压紧臂与主体框架采用焊接连接。
本发明相对于背景技术具有的优点和进步：
1、针对完成的底架端部设计结构进行合理的工艺结构划分，既分块焊接、分块组对，将整体结构“化繁为简”进而完成底架端部整体组焊的工艺技术要求。工装设计合理、运用变位机提高焊接可达性、降低焊接难度、提高产品焊接质量。
2、通过刚性固定、焊接参数及顺序优化，减小车钩座板焊接变形，通过预制焊接反变形的方式保证最终产品尺寸，经过工艺试制，明确了重要部位的焊接顺序及组焊要求，达到底架端部重要结构牵引梁合成结构焊后尺寸无需调修，降低了劳动强度，提高了该部位的整体焊接质量及生产效率。
3、调整车钩座板与前端板中连接立板组焊工艺，将部分焊缝移至底架合成工序组焊，同时将连接封板由满焊更改为段焊，降低操作难度、进而满足底架端部合成组焊后前端板平度的设计要求。
4、采用搅拌摩擦焊新型工艺提高构件焊接质量，通过对底架连接板与牵引梁合成部位的关键焊缝的分段退焊和焊后整体加工磨平，使得该结构部位的平度尺寸得到有效控制，提高了底架端部的整体组焊质量，进而降低了底架端梁与底架合成的难度，提高了生产效率。
附图说明
图1是底架端部分块示意图；
图2是端梁牵引梁合成示意图；
图3是端梁牵引梁合成组焊工装示意图；
图4是端梁前端板合成示意图；
图5是端梁前端板合成组焊工装示意图；
图6是端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊示意图；
图7是端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工装示意图；
图8是底架连接板组焊示意图；
图9是底架连接板组焊工装示意图；
图10是底架端部连接板整体加工示意图。
具体实施方式
料件检查：检查料件表面质量，不允许有油污、毛刺，磕碰划伤不允许超过板厚的0.1倍，最大不超过0.5mm；根据生产订单，对照图纸对料件的长度尺寸、宽度尺寸、插接口形式及厚度尺寸、平面度等进行检查。
打磨清理：将部件吊运至打磨架上或者平台上，用干棉布清除型材表面及零件的灰尘。使用直柄砂轮机对焊缝区域进行打磨，打磨区域为15-25mm，打磨要求至露出金属光泽为止。
参照图1，优化底架端部铝结构，将底架端部整体结构分为端梁牵引梁合成1、端梁前端板2、端梁底板3、底架连接板4。
参照图2、图3，端梁牵引梁组焊：所述的端部牵引梁合成组焊工序所用的专用工装包括车钩座板定位101、立板组成定位102、压紧块103、固定装置104、主体框架结构105，通过牵引梁型材两侧固定装置对端部牵引梁预做焊接反变形，主体框架两端连接5T变位机，保证组焊位置为PA或PB。主体框架为焊接结构，压紧块、固定装置与主体框架采用焊接连接。
保证两立板组成14之间间距534mm；焊接顺序为先焊接内侧焊缝，后焊接外侧焊缝。依次将车钩座板11、立板组成14落入工装，通过工装中的车钩座板定位101、立板组成定位102将料件进行定位及利用压紧块103和固定装置104对工件进行夹紧固定。压紧块103和固定装置104与工件之间要垫放4mm厚铝板，避免铝铁接触及磕碰工件。立板组成与车钩座板11的型材之间的焊缝组对间隙为3mm，使用3mm或者4mm厚不锈钢垫片夹持在焊缝中间。待焊接完车钩座板与立板组成的焊缝后，完成加强筋12、封板13的焊接。车钩焊后加工包括：车钩座板的钻孔及4mm深的车钩座板与动车车钩的接触面以及对车钩座板上平面整体加工平面。端梁牵引梁焊后加工要求在车钩座板与立板型材完成组焊之后，一次加工车钩座板平面、车钩座板安装孔即安装动车车钩时使用的通孔、车钩座板上平面即垂直于动车车钩安装平面，确保车钩座板上平面与车钩座板垂直，主体框架105为焊接结构，压紧块、固定装置与主体框架采用焊接连接。
参照图4、图5，端梁前端板合成组焊：所述的端梁前端板合成组焊工序所用的专用工装包括纵向定位201、横向定位202、压紧臂203、固定压紧块204、主体框架结构205，压紧臂300mm一组，均匀分布。主体框架两端连接5T变位机，保证组焊位置为PA或PB。主体框架为焊接结构、压紧臂为螺栓结构，可上下调节，固定压紧块与主体框架采用焊接连接。
先组焊两侧前侧板组成21，在组对时在焊缝背面增加2mm垫片，预制2mm反变形。组对电缆箱座22按照510mm尺寸组对，确定电缆箱座宽度，由专用工装中的纵向定位201对两侧电缆箱座定位。然后组对两侧连接板23，确定电缆箱座整体高度。接着组对电缆箱座和下端板24，将下端板放入工装利用专用工装中的横向定位202对下端板定位，利用连接板对电缆箱座尺寸进行调整。调成尺寸后利用工装中的压紧臂203、固定压紧块204对工件进行固定压紧，然后进行端梁前端板合成焊接。焊后需对端梁前端板整体平面度进行调修，整体平度保证在3mm以内。由于端梁底板与端梁前端板接口形式为对接形式，因此要保证接口处平面度小于2mm。主体框架结构205为焊接结构，压紧臂203为螺栓结构，可上下调节，固定压紧块与主体框架结构采用焊接连接。
参照图6、图7，完成端梁牵引梁1与端梁底板3及端梁前端板2组焊，所述的端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序所用的专用工装包括车钩座板定位301、横梁压紧装置302、固定臂压紧装置303、固定压紧块304，端梁底板框定位305、主体框架306，主体框架通过横梁压紧及固定压紧块对端梁前端板焊前预制1.5mm焊接反变形，主体框架两端连接5T变位机，保证组焊位置PA或PB。主体框架为焊接结构、车钩座板定位为焊接框架结构、固定臂压紧装置与主体框架采用焊接连接、横梁与纵梁采用螺栓连接，固定压紧块均匀分布在主体框架上与固定臂压紧装置配合固定工件。
首先分别将端梁前端板2、端梁底板3落入工装，通过工装中的固定压紧块304、端梁底板框定位305将工件定位压紧及固定。然后完成端梁前端板2、端梁底板3里侧连接的对接焊缝。然后将端梁牵引梁1落入工装，通过工装中的车钩座板定位301、横梁压紧装置302对端梁牵引梁进行定位及固定，然后将工装中的固定压紧块304全部压紧。为防止端梁前端板在侧立板31焊接完成后向内倾斜，在焊接侧立板之前对端梁前端板预制1.5mm反变形，车钩座板11顶端至外端面尺寸保证在826（+0.5，+2.5）mm。(要求工装具有预制0-5mm反变形调节功能)。侧立板组对完成之后，翻转工装使焊缝至于PA位置，由内至外完成端梁牵引梁与端梁底板的连接焊缝及端梁前端板与端梁底板的焊缝。
参照图8、图9，完成底架连接板组焊。所述的底架连接板组焊工序所用的专用工装包括底架连接板定位401、端梁前端板定位402、压紧臂403、压紧块404、固定块405，压紧块在底架连接板周围400mm一组，均匀分布。主体框架两端连接10T变位机，保证组焊位置为PA或PB。主体框架为焊接结构，固定块、压紧块与主体框架采用螺栓连接。压紧臂与主体框架采用焊接连接。
首先将底架连接板4落入工装，利用底架连接板定位401、压紧块404和固定块405对底架连接板进行定位压紧及固定。然后将上部工序合成的端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板落入专用工装，利用端梁前端板定位402、压紧臂403对工件进行定位及固定。确认工件固定后完成底架连接板与端梁牵引梁之间连接的焊缝。首先要进行定位段焊，用烤枪预热型材之间的焊缝及周围区域，温度要求100-120℃，并用测温仪测量预热温度。正装段焊，段焊6-8段，段焊长度：50-70mm，段焊间距为300-500mm。反装段焊，段焊6-8段，段焊长度：50-70mm，段焊间距为300-500mm。焊接完成待焊缝凉透后，松开工装压紧块和固定块。整体平度要求不超过3mm，平面度不满足要求时，采用火焰调修(调修温度不超过200℃)配合机械调修的方法进行调平。
参照图10，组焊底架连接板及整体加工：为保证连接板整体厚度20mm，2mm平面度设计尺寸要求，将型材定尺改为23mm*1200mm*3300mm，在加工面501预留3mm加工量，在整体焊接完成之后，对连接板厚度方向上加工至尺寸20mm。根据连接板焊缝位置分布，在加工面位置预制焊接反变形。在端梁牵引梁与底架连接板焊后利用已经加工好的车钩面做为基准面，对底架连接板上平面进行整体加工，在保证底架连接板上平面平面度的同时，又保证了车钩面与连接板的垂直度。焊后加工能够消除局部超差现象，使连接板整体平面度在2mm以内。
最后对整个底架端部焊缝清理、修补。焊接完毕后，操作者对起弧、收弧、焊接接头、缺陷等地方进行修补。
对焊缝进行100VT%+100%PT检验，对存在缺陷的焊缝进行修补并做PT检验，合格后出具探伤报告。打印钢号，打在部件指定位置。检查可追溯性记录是否填写完整。

Claims (5)

1.一种标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）优化底架端部铝结构，将底架端部整体结构分为端梁牵引梁合成、端梁前端板、端梁底板、底架连接板4个部分；
（2）根据上述底架端梁铝结构，将底架端梁合成工序划分5步，分别为端梁牵引梁合成组焊工序、端梁前端板合成组焊工序、端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序、底架连接板组焊工序、端梁合成底架连接板加工工序；
（3）在工装内完成端部牵引梁合成组焊工序、端梁前端板合成组焊工序、端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序、底架连接板组焊工序；
（4）端梁底板及底架连接板均采用搅拌摩擦焊进行焊接，保证整体尺寸及平度要求。
2.根据权利要求1所述的标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法，其特征在于：所述的端部牵引梁合成组焊工序所用的专用工装包括车钩座板定位、立板组成定位、压紧块、固定装置、主体框架，通过牵引梁型材两侧固定装置对端部牵引梁预做焊接反变形，主体框架为焊接结构，压紧块、固定装置与主体框架采用焊接连接。
3.根据权利要求1所述的标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法，其特征在于：所述的端梁前端板合成组焊工序所用的专用工装包括纵向定位、横向定位、压紧臂、固定压紧块、主体框架、压紧臂，主体框架为焊接结构，压紧臂为螺栓结构，可上下调节，固定压紧块与主体框架采用焊接连接。
4.根据权利要求1所述的标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法，其特征在于：所述的端梁牵引梁与端梁底板及端梁前端板组焊工序所用的专用工装包括车钩座板定位、横梁压紧装置、固定臂压紧装置、固定压紧块、端梁底板框定位、主体框架，主体框架通过横梁压紧装置及固定压紧块对端梁前端板焊前预制焊接反变形，主体框架为焊接结构，车钩座板定位为焊接框架结构，固定臂压紧装置与主体框架采用焊接连接，横梁与纵梁采用螺栓连接，固定压紧块均匀分布在主体框架上与固定臂压紧装置配合固定工件。
5.根据权利要求1所述的标准动车组铝合金底架端部制造工艺方法，其特征在于：所述的底架连接板组焊工序所用的专用工装包括底架连接板定位、端梁前端板定位、压紧臂、压紧块、固定块、主体框架，压紧块若干在底架连接板周围均匀分布，主体框架为焊接结构，固定块、压紧块与主体框架采用螺栓连接，压紧臂与主体框架采用焊接连接。
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