城際動車組鋁合金車體關鍵尺寸控制工藝分析

李棟梁 周晶輝 劉君

摘要：隨著科技的發展，社會的進步，為了方便人民的生產和生活，鐵路高速化成為新時代發展的重要趨勢。城際高鐵車組相比較傳統的普通車輛來說，擁有客運量大及安全舒適等優點，適應了時代的發展潮流。本文通過對城際高鐵車組的鋁合金車體尺寸的控制工藝進行分析。分析車體關鍵尺寸的工業構造，以此來保障城際動車高鐵組的安全問題，從而能夠使城際動車組鋁合金車體的生產有序進行。

關鍵詞：城際動車組；鋁合金車體；關鍵尺寸；工藝分析

引言

城際動車組擁有著高效快捷、安全舒適等優點。其加快了城市群之間的同城化的進程，縮短了城市之間的距離，同時也緩解了其它鐵路運輸壓力，提升了整條鐵路的綜合運輸能力和總體的效率。作為交通運輸工具，在維持高速運行的情況下，其安全性應給予保障。

一、城際動車車體鋁合金的基本構造

常見的城際動車組時速為120-160km/h，以下均是參照時速為140km/h的城際動車組的車體的制備工藝進行分析。

1.車體結構

新型的城際動車組主要是由兩輛司機車頭加一輛中間車組成一個編組。常見的城際動車組主要是由鋁合金車體制備，鋁合金相比較其他金屬來說具有硬度大、質量低、密度小及耐腐蝕性較好等特點。符合城際動車組的高速度、高安全性的要求。動車組的核心部分是車體結構，主要是將鋁合金材料焊接成一種封閉結構，車體實際運行中受到巨大風力作用。封閉的車體結構增加了旅客的安全和旅行體驗。鋁合金材質的底架、側墻、車頂和端墻部分構成了整個車體。

2.車體組成的關鍵尺寸

車體的關鍵尺寸主要使指箱體斷面的尺寸、車體長度的尺寸以及撓度值。箱體的斷面尺寸又包括高度、寬度以及對角線的長度值。這些尺寸與車廂的安全性、車廂的內部空間的大小以及車廂的舒適度息息相關。根據資料的研究調查，兩個車頭的關鍵尺寸為23.58米、車體的關鍵尺寸為21.88米，車體車體車廂的寬度和高度的關鍵尺寸分別為2.972米和2.64米。車體的撓度的關鍵尺寸在7-13毫米。針對上述的車體結構的關鍵尺寸，決定了結構設計的工藝的尺寸。

二、控制關鍵尺寸的工藝研究

1.車箱及斷面的尺寸的控制工藝

車體制造過程中主要的困難是車廂和斷面的尺寸的控制。因為它累積了多個部件的公差，在制造的過程中與其他部件的契合度和關聯度較大。因此其需要極其精密的結合，尺寸需要高度的精準。以保證好車體焊接過程順利進行。底架、側墻和車頂三部分的拼接組裝影響著箱體的所有斷面，車體的焊接總共需要八次焊接。在設計階段、焊接階段和組裝階段都需要經過嚴謹的、精密的參數控制和設定，才能使車長、寬度、高度和對角線都能夠符合關鍵尺寸的要求。

側墻高度控制著車身的高度，車體的撓度和側墻的撓度也與車身的高度息息相關。側墻的撓度過低，就會影響車體在組裝時的質量以及車廂行駛過程中的安全。所以，要人為的增加側墻的撓度值，但是這樣又降低了車身的整體高度，因此側墻的高度尺寸應該準確的控制在合理的范圍（+3毫米-+6毫米）來滿足修磨撓度的參數。車體的寬度關鍵尺寸經過焊接前期的過程預制反變形來控制，城際動車組的車體按照先下后上、先外后里的順序進行焊接，往往車體焊接時外側的焊接會導致車體的寬度尺寸變大，焊接過程中利用內高支撐保證車體寬度的關鍵尺寸。當焊接車體外側的工作結束后，將內部支撐物體全部撤走，將箱體的斷面的尺寸進行全方面的整理。根據我們得到的數據反饋調整好箱體的寬度的預制反變形參數。反變形量越小對應的寬度值越大。在焊接內側車體時，會影響車體的寬度，將寬度的支撐調整寬度的反變形量的理論參考值，調整好傾斜支撐點以及支撐的角度，來滿足對角線關鍵尺寸的要求。焊接蓋面部分對于整體的參數影響不大，在內側的焊接工作結束后，將所有的內部支撐部分全部撤掉，以防止影響蓋面焊接的操作。最后，利用焊接與機械工具進行局部的調整來滿足寬度與高度的最優化比值。

2.車身的長度尺寸的控制工藝

車體主要包括底架、車頂、端墻和側墻經過組裝后焊接而成，車體的長度受底架、側墻與車頂上的長度所決定。通過控制對于大部件合成工藝過程中，加大工藝量來調整車身長度尺寸，整理和分析總結長度的公差，并且估算出焊接導致的局部向上的收縮。側墻主要是分塊側墻，單側要保證開三個出入口，依照經驗，側門的尺寸總為正誤差，因此，將側墻的將前兩個出口的側墻加長2mm，對于其他的分塊側墻不額外加工藝量。這樣能夠保證好三個部件結構能夠很好地結合，從而保證車體焊接成型后的尺寸能夠滿足設定公差的需求。根據鋁合金材料焊接的規律，當車體長度的公差值與工藝量放料相等時，組裝后的車身的尺寸就滿足我們設定的關鍵尺寸。

3.車體煅燒鑄型控制工藝

對于車體的撓度要求在7-13mm之間，主要是通過焊接底架前預制的反應形變來調整的。根據鋁合金材質焊接車體的經驗，使用水平儀來確保精準的確定支撐面的高度值，在底架邊梁上加支撐柱，保證好車體的撓度維持在中差左右，否則會影響車體的高度以及影響車體的壽命。此外，控制好側墻的撓度值，將底架調整至下墜狀態，使側墻與底架的焊縫維持均勻狀態。最后，車體組裝過程中，添加側墻的裝置，以此滿足車體組裝焊接完成后車體的撓度值。

結語

結合對鋁合金車體的構造和關鍵尺寸的研究，以及對鋁合金車體的制造的工藝的重點和難點進行分析，并制定相應的解決策略。這樣能夠全方面解決了車體制備過程的質量問題，保障了旅客的安全和舒適度。

參考文獻

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[2]張明偉，孫學亮，孫宏海.城際動車組鋁合金車體關鍵尺寸控制工藝研究[J].世界制造技術與裝備市場，2016（06）：98-100.

（作者單位：中車長春軌道客車股份有限公司）