八軸電力機車司機室組對工裝設計

曲 振

中車大連機車車輛有限公司 鋼結構分公司

八軸電力機車司機室組對工裝設計

曲 振

中車大連機車車輛有限公司 鋼結構分公司

八軸機車是目前最先進的、速度較快的大功率交流電力機車，該機車是不同于連車3系列機車的鋼結構組成，該機車用于鐵路重載貨運的高速電力機車。該車司機室鋼結構較其它3系列機車車型復雜，裝配起來較困難，焊后變形大等特點，給操作者組對工作帶來較大困難。八軸電力機車司機室結構復雜、要求高等原因。決定其比以往其他類型機車焊接難度大，根據八軸電力機車司機室的結構特點設計司機室組對工裝。有效保證司機室組焊后的裝配尺寸，解決了大量的矯正工作，從而節省了大量的人力、物力、財力。通過對前3臺八軸電力機車組對焊接過程中，所總結的經驗，可以很好的保證焊后組對尺寸，保證機車的整體安裝尺寸要求，和行車安全。

電力機車；司機室；工裝

1 前言

工裝夾具設備在產品制造中具有重要地位，工裝設計的好壞直接決定生產效率與產品質量。為了保證產品制造準確度及互換協調，制造過程中采用大量工藝裝備，因此工裝的設計制造要占用大量人力，生產準備周期、工裝制造成本占研制周期及研制成本的相當大的比例。所有能快捷、高效地設計出高質量的工裝在產品生產中是一個重要課題。八軸電力機車工裝具備縮短制造周期、占地面積、生產準備周期、制造成本、結構相對簡單、輕巧、采用模塊化設計、具有一定柔性、支撐定位、保證精度、提高效率等優良效果及作用。

八軸電力機車的司機室鋼結構形狀是流線型特色鋼結構件，前面和側面都是圓弧過渡，外觀漂亮。較其他車型結構復雜，尺寸精度要求也較高，公司現有工裝條件很難達到設計要求，因此需要解決工裝不能滿足對新產品的保證問題。新設計的司機室鋼結構工裝不僅要適合特殊、復雜結構的組對工作，還要方便現場操作人員的對新產品的組焊。為保證司機室質量，經反復研究不斷改進和完善裝配工藝，取得良好效果。

2 八軸電力機車司機室組對

2.1 組對以及組對應達到的要求

將各種零件組合起來，并使每一零件都獲得正確的定位，從而裝配成合乎圖紙要求的鋼結構產品，這一過程稱組對。

組對工作應達到的要求：

(1)必須使產品獲得合格的幾何形狀，包括外部輪廓形狀和尺寸的準確性以及內部結構形狀和尺寸的準確。

(2)保證良好的連接部位。

(3)防止和減少變形。

2.2 司機室結構

八軸電力機車司機室由左右側墻、前臉、上面頂蓋、頭燈箱、標志燈箱、標志燈箱等構件組成，兩側墻為平面，與前臉兩側由上大下小的圓弧形彎梁連接而成，整個后端面和底面全空，留在下工序機車大組裝時，再與車體和車架組焊。制造過程中兩側墻剛性低，后端面和底面的尺寸自由變動大，其鋼結構形狀及尺寸不易控制。

1)司機室鋼結構裝配

司機室裝配的輪廓設計如圖1：

圖1

由圖1可以看出八軸電力機車司機室鋼結構構件裝配后的整體尺寸之間的間隙增大，因此要求在制造過程中全部構件高度尺寸按負公差取值，其余尺寸按正公差取值。側墻、頂蓋、前臉的平面度不大于2mm。由于司機室表面蒙皮是空間曲面的，鋼板的形狀誤差，拼接過程中的焊接變形，都直接影響司機室的裝配工藝。裝配過程中還要控制好司機室底面圓弧和其他平面的平面度以及曲面圓滑過渡，以保證機車大組裝時車體與底架的組裝尺寸的配合，保證機車整體質量。

2)裝配工藝

檢查司機室兩側墻頂、底面和頂蓋以及側墻直線度是否達到工藝要求，確認合格后，將前窗框的上橫梁按已計劃的兩中心線組裝在頂蓋前底面的定位位置。把司機室側墻吊裝到胎具兩側，安裝要求的尺寸定位并夾緊司機室側墻的上、中、下部。檢查司機室后端下部的兩側墻及彎梁各部分尺寸，保證滿足設計圖樣要求。

2.3 司機室整體工裝的保證

1)首先用工藝支撐將兩側墻的中立柱下部焊上，以控制后端面和底面開檔尺寸自由移動，在前臉上部兩側立柱之間按照位置尺寸裝配墊板。在頂蓋和側墻彎梁頂部裝配橫梁及立柱。在兩側窗前部豎梁裝配處焊接頂拉絲桿向內拉至尺寸3104mm，然后焊接中橫梁前端與彎梁相接處，并用火焰加熱中橫梁前端一線的內側。冷卻后去除頂拉工具，測量兩側墻內側開檔尺寸和外側尺寸是否達到設計要求，如超差可通過微調來矯正。

2)用2m平尺檢測側墻立柱直線度應不大于1mm/m，如果超差應采用火焰三角形加熱來矯正。再用2m平尺檢測側墻外平面度應不大于1.5mm/m，內側平面度不大于1mm/m。如果有超差可以用錘擊矯正至符合要求。

3)用樣板檢查前窗下部圓弧閃縫應不大于2mm，保證側窗內側樣板能放入。整體檢查蒙皮圓滑過渡及焊縫質量等，達到設計要求后，填寫質量記錄，待發下工序總體裝配。

司機室整體工裝如圖2所示：

2.4 司機室前墻

司機室前墻由標志燈安裝體、路徽安裝座、前窗玻璃安裝框、中間立柱、上下角立柱及蒙皮等組成。在下半部，除了兩側的角立柱外，中間有三根箱型梁，在這些梁之間焊有一些小角鋼構成框架，主要是為了固定防寒材料用的，在上部，由立柱、橫梁及蒙皮構成前窗框，前窗玻璃采用膠粘的方式在此進行安裝。司機室前墻裝配工裝，如圖3所示：

圖2

圖3

通過工藝改進以后，邊梁裝配和側板裝配的變形達到了有效的控制。

3 工裝的設計與制作

3.1 組對基準以及分類

基準就是指某些作為依據的點、線、面，可以根據它們來確定另一些點、線、面的位置。根據基準的作用分設計基準和工藝基準兩大類。工藝基準又分為原始基準、畫線基準、度量基準、定位基準、檢驗基準、輔助基準。

3.2 組裝技術要領

在組裝鋼結構產品的時候，怎樣采取措施來保證各項技術要求得以實現，這就時組裝技術要領。包括、中心線、對角線、水平度、垂直度、撓度等。

3.3 創造工裝夾具的要求

1)夾具工裝要求與產品形狀相適應

2)夾具工裝的尺寸要適當

3)夾具與工裝應做到堅固，以免變形

4)按不同情況改變夾具與工裝的結構，使夾具與工裝具有適用性、簡易性、輕便性和靈活性。

3.4 八軸電力機車司機室鋼結構工裝夾具制作

司機室鋼結構裝配跨度大，質量重。結構整體裝配時，基準定位困難，各部件位置難以修正。因為試制階段采用地樣平臺裝配，效率比較低。并且產品質量難以保證。首臺司機室鋼結構落成后，出現了牽引中心線相對于兩側側墻裝配基準傾斜，并且司機室鋼結構結構出現對角線偏差等問題。結合車間生產進度的需要，同技術人員共同研究，參與對此工裝的設計，并親自負責工裝的制作。為了解決材料，選用過去的工裝進行了平臺的改造，通過激光下料，制作司機室鋼結構整體結構的基準尺寸樣板，將樣板平鋪在已經改好的平臺上，焊接定位并調整好水平面。對工裝夾具和定位基準塊的合理定位與安裝，選用合理結構及較厚板材以確保工裝的安全和結構可靠性。選擇最合理的位置，安裝基準塊和頂緊裝置，使司機室鋼結構組裝操作更加方便適用，產品質量得到保證。

4 結論和建議

八軸電力機車司機室鋼結構比其他車型更復雜，裝配時操作難度大，需要有較好的理論知識和較豐富的實踐經驗以及靈活應用多種操作技巧相互結合，不斷加以總結。裝配前臉兩側下部蒙皮時，應根據蒙皮成形來決定點焊固定順序。

經過3臺八軸電力機車司機室鋼結構的吊裝實驗證明，新的司機室鋼結構工裝應用后，司機室前臉鋼骨架裝配蒙皮、矯正工藝合理、規范，使得八軸電力機車整體質量得到明顯提高，減輕了操作者的勞動強度，提高了生產率。

[1]中國北車集團《機車車輛鉚工》。北京：中國鐵道出版社，2004

[2]黃國定《怎樣防止焊接應力與變形》。北京：機械工業出版社，2015