浅析城铁铝合金分块侧墙结构车体尺寸、焊缝优化工艺

浅析城铁铝合金分块侧墙结构车体尺寸、焊缝优化工艺

刘松赵志堂王隽郭春成

中车长春轨道客车股份有限公司 工程技术部  吉林长春  130062

摘　要：铝合金城铁车，从结构上可以分为整体侧墙和分块侧墙两种形式，其中分块侧墙结构的车体，在调整总组成各尺寸时，各客室门尺寸可调节量极小，经常出现门口宽度、对角线尺寸超差情况，严重影响了产品质量，本研究以多维度进行分析改进，最终保证整车尺寸及提高焊接质量。

关键词：分块侧墙；尺寸超差；焊接质量。

0 引言

现阶段分块侧墙结构的车体总组成工序，为保证车体门口宽度、门口对角线、车体挠度等尺寸，在侧墙组对过程中，需使用顶针对客室门上中下尺寸进行调整，导致侧墙与底架边梁插接口、门立柱与底架边梁连接处会出现1-9mm的闪缝，实际生产中，使用的是4mm以内闪缝改变焊接参数，4-9mm闪缝增加焊接垫板的方式解决问题，但此种方案往往导致焊接质量不良、门口高度尺寸超差、增加工位占用时间及操作者劳动强度等多项衍生问题的出现。

1 制定解决方案

1.1、剖析问题出现的原因，在于分块侧墙结构组对，是在车体预制挠度（20mm以上）的状态下，而且需要保证门口上、中、下三点宽度尺寸均在公差范围内。

1.2、对此，将分块侧墙挠度状态下的变量进行仿真分析，计算出门口偏差值，再对各侧墙进行尺寸补偿，使侧墙组对在底架边梁时，无需使用顶针加力调整门口宽度，同时消除侧墙与底架边梁连接处焊缝的间隙。

1.3、初步解决方案实施并现场验证，方案实施后，现场1、2、4、5侧墙与底架焊缝的间隙消除，均在2mm以内，但中间（3）侧墙与底架边梁焊缝的间隙仍有4mm。

1.4、根据验证情况，对解决方案进行升级：经分析，中间墙在挠度状态下，自身需发生变形以适应边梁弧形，但因中间墙刚度，使其无法发生弹性变形满足预制挠度，因此对原方案进行升级，将中间侧墙下插接口进行弧形研配，从两边到中间切割出3mm的弧形，以匹配底架边梁的外形。

1.5、深层剖析结构问题在于，各大部件之间连接均为插接形式，没有结构余量进行尺寸调节，使得车体部件组对后门口尺寸调整时，公差无法合理匹配，理论数值就超出图纸公差要求。例如：每个分块侧墙均有（-1，+1）mm的长度公差，（0，+5）mm的高度公差，底架有（-1，+6）mm的长度公差，1mm/m的底架边梁高度公差，端墙外倾（0，+5）mm公差，车体还需做18-25mm的预制挠度。这些公差尺寸和预制挠度均对车体最终的关键尺寸造成影响，而使用两端侧墙定位组对后，使得各客室门尺寸可调节量极小，从而导致各尺寸超差无法调整。

1.6、更改端角柱结构及工艺流程，将端角柱在端墙部位进行组焊，车体总组成工序时，底架组对后，首先进行端墙组对，再进行分块侧墙的组对，其中分块侧墙与端角柱的连接处为搭接结构，同时加大搭接量，以最中心的侧墙为基准组对所有分块侧墙，在组对两端部侧墙时，调整搭接量以及侧墙的倾斜量，以保证车体各关键尺寸如客室门宽度、对角线等尺寸。

1.7、个别项目底架在门口处出现硬弯现象，在2m范围内存在5-8mm下垂，使此处门口对角线焊后超差。对此，将解决方案升级，增加端角柱与侧墙板连接处的搭接量，使与端墙板连接的分块侧墙，可进行自身的少量倾斜，以减小对角线差值。在车体焊接前，门口下垂处使用顶镐对底架边梁进行预制反变形，并配合火焰调修，再进行焊接。后续底架单件就对硬弯处加强反变形预制及火焰调修，减小底架边梁变形量。

图三

2 方案实施

实施升级后的解决方案，达到了预期效果，所有门口宽度、高度、对角线等关键尺寸均得到了控制，生产现场焊工及铆工劳动强度大幅度下降，焊接质量提升。

将方案批量应用于实际生产，验证可行，达到预期效果，现已应用于分块侧墙结构车体项目。

3 结　语

（1）分块侧墙结构的城铁铝合金车体项目并不罕见，高低顶断面的项目，均使用分块侧墙结构，因此本研究可有效地提高产品质量并有很大的应用前景。

（2）归根到底，因对车体的轻量化及更大的载客量需求，导致车体必须达到更大的挠度值，才出现各大部件公差匹配相比以往难度更高，车体总组成工序产生各种影响焊接的闪缝、错口等情况，建议后续能够研究提高车体强度，降低整车挠度。

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