陳曉龍

摘要：鐵道機車車輛制造是我國交通運輸體系發(fā)展的重要組成部分，擁有高質(zhì)量的、可正常運行的機車車輛是運輸?shù)那疤?。我國鐵道機車作為主要的運輸方式之一，必須要跟隨時代的發(fā)展，滿足人們的需求，不斷提高鐵道機車車輛的制造水平，改進生產(chǎn)工藝，才能夠在高速發(fā)展的社會中不被淘汰。文章分別就要簡要總結(jié)了車輛制造工裝的設(shè)計原理，分析了不同工裝改進前后的優(yōu)缺點，對可能采取的解決方法進行探討，描述了其應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：工裝；改進；機車車輛

1 引言

鐵路機車車輛是適合大批量運輸?shù)慕煌üぞ咧?，因其具有環(huán)境負擔(dān)輕的特征。其中，作為運輸旅客的鐵道車輛，主要還是由普通鋼材、不銹鋼、鋁合金等原材料，利用焊接、接合技術(shù)，組裝車體及走行部件（轉(zhuǎn)向架），再搭載各種機組、設(shè)備投人運用。它可以降低工人勞動強度，增加工人操作安全性，從而使生產(chǎn)簡單化。因此，如何設(shè)計簡單、快捷、安全可靠的工裝，各制造廠家進行了探索，也取得了一定實效。

2 鐵道機車車輛生產(chǎn)線

目前的鐵道機車車輛生產(chǎn)線如進行詳細區(qū)分的話，有幾種不同的形式，但是大致流程都相同。由前道工序制作出車體后，經(jīng)過車內(nèi)裝配、涂裝、組裝整車把另行裝配的轉(zhuǎn)向架裝人車體）等流程作業(yè)，最后完成成品檢查、驗收后出廠。使用焊接、接合工藝技術(shù)較多的工段為其中的車體制造生產(chǎn)線及轉(zhuǎn)向架制造生產(chǎn)線。大多數(shù)的車體及轉(zhuǎn)向架的制作流程（一般）是：先通過對板材進行塑性加工，制作出各種零部件；再通過接合（焊接）工藝組合這些零部件，裝配成車體及轉(zhuǎn)向架。車體制作以箱狀6面體為主，而轉(zhuǎn)向架制作以組合空心梁狀結(jié)構(gòu)件為主。由于兩種制作原材料的不同，因此制作順序及方法也有差異，其中比較大的差異是焊接、接合的方法。隨著通用的焊接、接合技術(shù)的發(fā)展，鐵道機車車輛制造中的焊接、接合自動化作業(yè)也隨之不斷發(fā)展。不過，必須由人工處理的作業(yè)仍然較多，特別是由焊接、接合作業(yè)引起的工件的熱變形、燒傷以及飛濺等的清除和修理作業(yè)，是最需要作業(yè)者的技能與經(jīng)驗的。目前，各車輛制造商的生產(chǎn)線仍處于自動化與手工作業(yè)并存使用的過渡期。鐵道車輛的結(jié)構(gòu)可大致分為車體部份與轉(zhuǎn)向架部份，前者是承載旅客與貨物的，由6面體結(jié)構(gòu)組成，后者則是走行裝置。下文介紹了車體與轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)及部位的裝配工序中所使用的焊接、接合工藝。車體的焊接：6面體車體一般的制作順序為：先焊接裝配車體的各墻板件，然后通過焊接接合各墻板，組成整個車體；端墻板件外側(cè)長度方向上的側(cè)墻板件長達20m左右，成為焊接作業(yè)負荷較大的部位。

3 常用夾具的設(shè)計

3.1 翻轉(zhuǎn)式夾具

翻轉(zhuǎn)式夾具在工藝裝備中較常使用，以往的設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖所示，夾具的缺點是操作繁瑣，插銷易丟失。改進后如圖所示，結(jié)構(gòu)簡潔，裝卸容易。

3.2 旋轉(zhuǎn)式夾具

旋轉(zhuǎn)式夾具，其優(yōu)點是夾緊點或夾緊位置上下距離調(diào)整方便，多用于產(chǎn)品試制。該夾具設(shè)計時需考慮安裝平臺的板厚S1、孔間隙δ1、摩擦因數(shù)f等因素，在力N的作用下，為使旋轉(zhuǎn)軸自鎖，其計算方式如下：

其中：F為桿受到的正壓力，P為摩擦阻力，M為翻轉(zhuǎn)力矩，N為壓緊力的反作用力，f為摩擦因數(shù)，δ為孔間隙，L為力臂，S為工作臺板厚，S'為力F之間的距離，θ為轉(zhuǎn)角。當P≥N時自鎖。（當孔間隙δ較小時，可視為與力N平行）。

4 鐵道車輛制造中保證焊接質(zhì)量的方法

4.1 強調(diào)作業(yè)者技能的焊接質(zhì)量管理

即便是在各種高質(zhì)量焊接技術(shù)高度發(fā)展的今天，電弧焊接工藝還常用于重要部位的焊接以及鋁合金的焊接等接合困難的場合（緣于電弧焊是成熟的技術(shù)且應(yīng)用廣泛）。電弧焊目前仍以人工作業(yè)為主，自動化程度并不高。因此，在焊接作業(yè)現(xiàn)場，要定期地對焊接作業(yè)者進行技能檢驗。使每一位焊工的焊接技能保持在一定水平上，才能維持焊接質(zhì)量。日本國內(nèi)外的每種工業(yè)都頒布了相應(yīng)的技能檢驗標準，因此可按客戶要求的標準進行檢驗。無論采用哪種標準，鐵道機車車輛的制造根本（基礎(chǔ)）都是焊接作業(yè)人員，所以目前在很大程度上，焊接質(zhì)量依賴于個人的技能。

4.2 通過確認焊接條件實施焊接質(zhì)量管理

在電阻點焊接、激光焊接、FSW、部分自動化的電弧焊接方面，按照日常管理（細則）之類的要求，每天作業(yè)前需檢查焊接條件是否在合適的范圍內(nèi)，通常情況下是通過使用焊接式樣進行各種破壞性試驗來確定焊接條件是否合適。試驗以靜載荷試驗（拉伸試驗）為主。焊接條件的改變，包括因焊接設(shè)備維修和工廠布局變化等造成的改變以及焊接設(shè)備的變更。因此，要確認各種改變下的焊接條件。

4.3 利用對焊接區(qū)的非破壞性檢查進行焊接質(zhì)量管理

無論使用何種焊接方法，都有按照其重要程度實施各種非破壞性檢查（無損檢測）的要求。尤其是重要部位的焊接區(qū)，要通過放射線穿透試驗（RT）檢查內(nèi)部有無缺陷，另外，還要預(yù)先進行2級檢查，即通過磁粉探傷試驗（MT）及滲透探傷試驗（PT）檢查焊接區(qū)表面有無缺陷。此外，對于自動化焊接的焊接部位的檢查，因其焊接區(qū)的狀態(tài)比較穩(wěn)定，故也會利用超聲波探傷試驗（UT）對全部焊縫實施檢查。這些方法因為不破壞焊接區(qū)就能夠?qū)嶓w焊件進行檢查，所以是焊接質(zhì)量管理（控制）中的一種有效手段。然而，操作非破壞檢查裝置的人員必須持證上崗（指操作者應(yīng)取得資格認證）以及具備相關(guān)技能的資格。

4.4 利用對裝置的狀態(tài)監(jiān)控進行焊接質(zhì)量管理

在以激光焊接及FSW為代表的自動焊接、自動接合工藝方法中，為確保接合區(qū)質(zhì)量穩(wěn)定，監(jiān)控接合中的焊接、接合裝置的狀態(tài)是焊接質(zhì)量管理的手段之一，也就是所謂的有效應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)。激光焊接裝置及FSW裝置等幾種焊接裝置從應(yīng)用初期就具備狀態(tài)監(jiān)控功能。

5結(jié)語

以上是多年工作中總結(jié)的一點經(jīng)驗，并取得了很好效果，帶來了一定的經(jīng)濟效益。經(jīng)過多年來的應(yīng)用證明，快捷、簡單、可靠、安全、低造價是工裝設(shè)計始終追求的目標。目前，這些工裝正在企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。本文對我國鐵道機車車輛的生產(chǎn)進行了分析，簡單介紹了一些車輛的焊接技術(shù)，通過相關(guān)的介紹對我國鐵道機車車輛的制造工藝進行了改正，提高了制造水平，以便為我國鐵道機車車輛制作提供相關(guān)建議。

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（作者單位：本溪鋼鐵集團有限公司北營廠區(qū)鐵運公司車輛作業(yè)區(qū)）