客車鋁合金骨架及構(gòu)件的制造

徐德安， 伍豪杰， 劉庚林， 楊 浩

(中車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司， 湖南 株洲 412007)

在節(jié)能減排的大環(huán)境下，客車設(shè)計(jì)與制造都向著輕量化方向發(fā)展，尤其是電動(dòng)客車，續(xù)駛里程與整車重量密切相關(guān)，客車骨架作為客車車身零件中比重最大的部件，在不改變整車剛度與強(qiáng)度性能的基礎(chǔ)上，使用鋁合金材料，是目前最直接有效的輕量化方向，鋁合金零件及其連接方式在客車骨架制造上可大范圍推廣。

1 客車鋁合金骨架構(gòu)件的制造

1.1 客車鋁合金骨架構(gòu)件的斷面形式

鋁合金材料的彈性模量約為72 000 MPa,鋼材的彈性模量約為206 000 MPa，根據(jù)零件的剛度=可知，在鋁合金材料的彈性模量約為鋼材的1/3情況下，為確保鋁合金零件的剛度不小于鋼制零件，鋁合金零件的截面慣性矩須大于等于3倍鋼制零件的慣性截面矩。=12,為零件寬度，為零件高度，鋼材密度約為鋁合金密度的2.8倍，所以在鋁合金材料零件質(zhì)量比鋼制零件質(zhì)量低10%的前提下，僅需將零件的高度尺寸提升約20%，就能夠達(dá)到相同的剛度要求。

若鋁合金材料零件高度增加受限，可在寬度方向增加壁厚或者加強(qiáng)筋，使截面設(shè)計(jì)為多筋型、“日”字型或“目”字型結(jié)構(gòu)，如圖1所示。因此，應(yīng)根據(jù)重量和剛度的目標(biāo)、空間需求，結(jié)合CAE分析靈活選用斷面形式。

圖1 車身鋁合金骨架主要截面形式

1.2 客車鋁合金骨架構(gòu)件的加工方式

客車鋁合金骨架構(gòu)件由不同斷面的鋁合金型材加工而來。鋁合金型材采用擠壓成型工藝，對(duì)放在模具型腔內(nèi)的鋁坯料施加強(qiáng)大的壓力，迫使鋁坯料產(chǎn)生定向塑性變形，從擠壓模具的?？字袛D出，從而獲得所需斷面形式、尺寸和具備一定力學(xué)性能的零件?！?br>