對鐵道機車車輛制造工裝改進研究

姚凱

摘要：鐵道機車車輛制造是我國交通運輸體系發展的重要組成部分，擁有高質量的、可正常運行的機車車輛是運輸的前提。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，改進生產工藝，才能夠在高速發展的社會中不被淘汰。基于此，文章以我國提到機車車輛制造為研究對象，介紹了鐵道機車車輛的生產線、焊接技術，并對鐵道機車車輛的制造原理進行分析，從而對我國鐵道機車車輛制造工藝進行改進，不斷提高鐵道機車車輛的生產水平與制造質量，為人們提供高性能的鐵道機車車輛。

關鍵詞：鐵道機車車輛；工裝；制造；焊接

鐵路機車車輛是一種大型的、大批量運輸的主要交通運輸工具之一，在我國發展中起到了重要作用。鐵道接車車輛的制作主要是通過焊接技術將各種鋼材、鋁合金、不銹鋼等金屬材料焊接成預想的效果，組成車體，之后利用人機工程學制作出相關的配件設施，完善各種電力系統、動力系統等。鐵道機車車輛建造之初，是通過鉚釘將木制品組成一個整體，后來隨著科技的發展，使用金屬與焊接技術代替了傳統的制造方式。到科技發達的今天，各種先進的材料與制造技術都已成熟，可以根據社會發展與人們的需求對鐵道機車車輛制造工藝進行改進，將鐵道機車車輛更具人性化。

1鐵道機車車輛生產線

目前的鐵道機車車輛生產線如進行詳細區分的話，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，經過車內裝配（配管、布線、內部裝飾、設備安裝作業）、涂裝（也有粘貼彩色飾帶的情況，如不銹鋼車輛）、組裝整車把另行裝配的轉向架裝人車體）等流程作業，最后完成成品檢查、驗收后出廠。使用焊接、接合工藝技術較多的工段為其中的車體制造生產線及轉向架制造生產線。

大多數的車體及轉向架的制作流程（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，裝配成車體及轉向架。

車體制作以箱狀6面體為主，而轉向架制作以組合空心梁狀結構件為主。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、接合技術的發展，鐵道機車車輛制造中的焊接、接合自動化作業也隨之不斷發展。不過，必須由人工處理的作業仍然較多，特別是由焊接、接合作業引起的工件的熱變形、燒傷以及飛濺等的清除和修理作業，是最需要作業者的技能與經驗的。目前，各車輛制造商的生產線仍處于自動化與手工作業并存使用的過渡期。

鐵道車輛的結構可大致分為車體部份與轉向架部份，前者是承載旅客與貨物的，由6面體結構組成，后者則是走行裝置。下文介紹了車體與轉向架結構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；

端墻板件外側長度方向上的側墻板件長達20m左右，成為焊接作業負荷較大的部位。各制造廠家對于長度方向上的側墻板件的裝配方法各不相同，相比較而言采用直線型焊接作業的廠家較多，這也在一定程度上促進了焊接作業自動化的進程。

此外，作為一個特例，如新干線列車頭車部份（車頭車體結構）的裝配，根據環境適應性（協調性）的要求，車體要采用適應空氣動力學特性的形狀，而用焊接作業裝配該車頭結構，可以說是難度很大的作業工序。

2夾具設計

2.1通常定位夾緊夾具組合

目前國內外轉向架焊接構架制造中，側梁組焊胎工件的定位夾緊通常有下面2種方式。這2種方式各有優缺點，氣動定位夾緊夾具操作便捷，缺點是管路多，故障率高，操作不方便，電焊時不小心易燙壞氣管，誤操作氣閥會夾傷操作人員，安全性較差，費用也較高。機械定位夾緊夾具結構簡單，成本低，但效率不高，工人勞動強度大。

綜合上述2種夾具而設計的一款新型定位夾緊夾具。操作時，工人手握抽拉旋緊桿，并帶動螺桿撥銷轉動，使旋轉螺桿前后運動，從而實現定位夾緊。導向及行程定位桿是限制定位尺寸工作完畢，按圖示箭頭轉動抽拉旋緊桿，夾具退特點：操作簡單，效率高，夾緊定位可靠，安全，維護少。

2.2常用夾具的設計

2.2.1翻轉式夾具

翻轉式夾具在工藝裝備中較常使用，以往的設計結構，夾具的缺點是操作繁瑣，插銷易丟失。

2.2.2旋轉式夾具

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

（1）

（2）

（3）

其中：F為桿受到的正壓力，P為摩擦阻力，M為翻轉力矩，N為壓緊力的反作用力，f為摩擦因數，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為轉角。當P≥N時自鎖。（當孔間隙δ較小時，可視為與力N平行）。

3改進設計

需要對鐵道機車車輛的壓頭進行改進，在改進之后，壓頭的生產更為方便，在損壞之后極易更換。a壓頭的改進是利用O形橡膠密封圈擠入孔內，實現連接，制造要求中等。壓頭b是制造中常用的，屬于螺旋入式，制造的要求比較低，非常容易生產；壓頭c則是利用孔與軸之間的極小間隙輕輕打入，實現兩者的連接，但是在制造方面的要求非常高。

4結語

鐵道機車車輛是我國鐵路運輸的重要設備，只有建設出高質量的、安全的鐵道機車車輛，才能夠為人們提供高效率與安全的運輸環境。所以，本文對我國鐵道機車車輛的生產進行了分析，簡單介紹了一些車輛的焊接技術，通過相關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建議。

參考文獻：

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