浅析车体端部垂直超差对车体结构的影响及处理措施探究

浅析车体端部垂直超差对车体结构的影响及处理措施探究

徐健 于斌 王立国 任殿朋

中车长春轨道客车股份有限公司

摘要：本论文针对车体组焊试制过程中端部垂直度超差问题深入研究，重点分析车体端部垂直度超差的原因，以及影响及解决措施。总结问题的局限性与未来改善方向。

关键词：车体组焊；端部垂直度；反变形

一、引言

（一）城市交通建设中标准化地铁项目的重要性

随着城市化进程的加速，城市交通压力日益增大。地铁作为城市交通体系的重要组成部分，具有高效、快捷、大运量等优势，能够有效缓解城市交通拥堵，提升城市运行效率，更提供了便捷的出行方式。在经济发展、环护绿色出行等方面还具有较强的优势。

（二）车体组焊尺寸控制的关键意义所在

尺寸控制是车辆制造方面的关键环节，直接关系到车辆的可靠性、安全性以及运行稳定性。在车辆运行过程中，精准的结构尺寸能够确保车辆承受各种载荷，保证乘客出行安全。同时，良好的车体结构还能减少车辆运行时的振动和噪声，提高乘客的舒适度。此外，车体尺寸对下工序的安装和调试工作也至关重要，直接影响到项目进度以及成本。因此，尺寸控制过程中更具有重要的意义。

二、车体端部垂直度超差对车体的影响

在车体结构制造技术中，车体垂直度公差要求为（0、+5），然而在组焊后端部垂直度达到了-2mm，超出技术要求，对车体结构的安全性以及后续的安装和调试工作带来不利影响。具体表现如下：

（一）尺寸配合方面

1. 组装间隙不均匀

车体端部垂直度超差导致贯通道与连接部位组装间隙不均匀。当端部垂直向内倾斜2mm时，部件连接部位向上间隙逐渐增大。间隙过小位置，部件安装困难。需额外进行调整，增加安装成本以及周期。间隙过大位置则可能导致密封不严，最后导致隔音、隔热效果不好，甚至出现漏风、漏雨等问题。

2.连接部件匹配不好

车体端部垂直度偏差过大，会导致端部连接部件的安装角度和位置。如，贯通道连接件无法与车体对应部位准确连接，连接螺栓与端墙丝套不匹配，需重新调整或更改连接件孔的位置，从而损坏车体结构完整性，降低连接部位的强度和稳定性。

（二）安装工艺和效率方面

1. 增加安装难度

车体端部垂直度超差使得贯通道安装过程复杂困难。操作者安装过程中无形中增加较多生产周期，需要更多额外工具和辅助设备进行微调。同时，安装过程中增加很多不确定性，需多次测量和调整，降低了劳动效率，增加操作周期。

2. 质量控制难度加大

车体端部垂直度超差使贯通道安装质量控制更加困难。无法保证每个连接部位都能达到密封性能、强度和稳定性。带着问题安装后需要更加严格检测以及调整，以保证贯通道正常。若安装过程中未及时发现和解决问题，车辆在运行过程中可能出现安全隐患，返工维修，从而增加维修成本以及周期。

三、车体端部垂直超差问题剖析

（一）焊接变形的影响

焊接过程是车体组焊中一个重要的环节。焊接时的热输入会使焊缝及周边型材受热膨胀，冷却后又收缩，从而产生焊接变形。焊接顺序的不合理安排会导致焊缝之间的相互约束作用不同，进而引起不同程度的变形。例如，先焊接的焊缝可能会限制后焊接焊缝的自由收缩，导致车体结构产生扭曲变形。焊缝布置的不合理，如焊缝过于集中或分布不均匀，也会使车体局部受热不均，产生较大的变形，进而影响组焊后车体挠度并且最后影响端部垂直度。

四、车体端部垂直超差处理措施探究

（一）侧墙组对完成后尺寸调整

1.撑杆调整的原理和方法

利用撑杆进行尺寸调整的原理是通过撑杆的伸缩来施加一定的力，使侧墙端部的各部分尺寸达到设计要求。在操作时，将撑杆安装在侧墙的合适位置，根据测量数据确定撑杆的伸缩量，通过逐步调整撑杆的长度，实现对侧墙尺寸的精确控制。

2. 尺寸调整的标准和精度控制

明确侧墙端部各部分尺寸的调整标准。为了实现高精度的尺寸控制，采用高精度的测量工具，如数显伸缩尺等，对侧墙尺寸进行实时测量。在调整过程中，根据测量数据不断微调撑杆的伸缩量，直到尺寸满足标准要求。

（二）端墙与侧墙外侧搭接位置预先调整

1.搭接区域调整

对端墙与侧墙外侧搭接位置进行预先调整的目的是使端墙与侧墙的连接更加紧密和准确，从而改善端部垂直度。通过合理调整搭接位置，可以减少因搭接不当而导致的端部垂直度偏差，提高车体的整体结构精度以及提高车辆的可靠性和安全性。

2.撑杆在搭接位置调整中的应用

利用撑杆实现端墙与侧墙外侧搭接位置的准确调整时，根据车体的结构和尺寸，合理确定撑竿的数量和布置方式。一般在端墙和侧墙的多个关键位置安装撑杆，通过调整撑杆的长度和角度，来改变端墙与侧墙的相对位置。同时，要结合测量工具，实时监测搭接位置的变化情况，确保调整的准确性。

（三）利用预制反变形方式调整端墙垂直度

1. 预制反变形

预制反变形的原理是基于焊接变形的预测和补偿。在焊接前，通过分析车体结构、焊接工艺等因素，预测焊接后可能产生的变形量，然后在焊接前预先对端墙施加一个与焊接变形相反的变形量（+6mm或+7mm）。计算反变形量时，需要考虑材料的热膨胀系数、焊接热输入、焊缝长度和分布等因素，确定合适的反变形量。同时，还需要结合实际经验进行适当的调整，以确保反变形效果的准确性。

2. 线坠调整垂直度的操作流程

使用线坠对端墙垂直度进行调整时，首先在端墙的顶部合适位置悬挂线坠，使线坠自然下垂。测量线坠与端墙底部的距离，根据结果判断端墙的垂直度偏差情况。通过调整其他调整装置，使端墙逐渐向预定的垂直度方向移动，同时观察线坠的位置变化，直到端墙的垂直度达到+6mm或+7mm的预定值。在调整过程中，要保持操作的稳定性和准确性，避免出现测量错误。

（四）端墙立柱与侧墙外侧搭接间隙细致调整

1.间隙调整的工具和方法

使用塞尺、辅助装置等工具进行端墙立柱与侧墙外侧搭接间隙的调整。在调整过程中，要反复测量间隙错口是否符合要求，确保调整的准确性。

2.间隙控制以及焊接顺序更改

明确间隙小于1mm的控制标准是基于车体的密封性能和结构强度要求。较小的间隙为整体焊接提供有利的条件。为了实现高精度的间隙控制，在调整过程中要严格按照测量标准进行操作，使用高精度的塞尺进行测量，确保间隙的误差控制在极小的范围内，最后点固。

车体焊接时，通过改变焊接顺序，并且严格控制焊接温度以及焊缝的冷却时间，减少整车组焊后挠度回弹过大。如果车体挠度回弹过大会引发一系列的连锁反应，从影响挠度要求到车体两端向中心倾斜，最后造成垂直度超差，展现了各因素之间的相互影响。而在整车焊接前预置垂直度反变形并进行点固，通过这种方式增加焊接前车体的稳定性，能够在一定程度上抵消回弹而导致垂直度超差，对于轨道车辆的制造具有重要意义。

五、结论

本文主要采用了理论分析和实际操作相结合的方法，但在研究过程中可能存在一些局限性。针对一些复杂的材料特性和焊接变形问题，虽然进行了一定的理论分析，但可能无法完全掌握实际情况。未来将持续关注车体结构组焊技术的创新性发展，探索更先进的制造工艺和质量控制方法，为车体结构组焊的提升提供新的思路和方法。