客車推進(jìn)線超差原因分析及改進(jìn)

趙子龍,吳洪亭,劉合峰,孟憲朔,王慶光

(中通客車股份有限公司,山東 聊城 252022)

地板骨架[1-2]在制作過程中由于焊接變形導(dǎo)致骨架精度超差,這會(huì)使地板骨架前后板簧固定吊耳安裝螺栓孔之間的相對(duì)定位尺寸或前后軸距(空氣懸架車型)發(fā)生變化[3-4],在整車制作完成后客車后輪總前束夾角的平分線(推進(jìn)線)會(huì)超過允許值(即超差),導(dǎo)致四輪定位超差,在路試或運(yùn)行中造成車輛跑偏,駕駛員需靠方向盤來控制車輛直線行駛。此時(shí)輪胎在地面上的滾動(dòng)狀態(tài)就不再是單純的滾動(dòng),而會(huì)出現(xiàn)側(cè)向滑移,這不僅會(huì)增加行駛阻力,也會(huì)造成輪胎早期磨損[5-7]。出現(xiàn)該問題后,需現(xiàn)場(chǎng)對(duì)板簧固定吊耳安裝螺栓孔進(jìn)行割制(板簧車型)或在推力桿前后端增加墊片(空氣懸架車型)以調(diào)整四輪定位參數(shù),但反復(fù)拆卸板簧固定吊耳安裝螺栓易造成螺栓失效及松脫情況。本文對(duì)推進(jìn)線超差問題進(jìn)行原因分析,并制定改進(jìn)方案。

1 推進(jìn)線超差原因分析

1.1 板簧車型

板簧車型推進(jìn)線精度受地板骨架前后板簧固定吊耳安裝螺栓孔距/對(duì)角精度、板簧懸架系統(tǒng)組件因素制約。

1) 地板骨架前后板簧固定吊耳安裝螺栓孔的間距及對(duì)角線尺寸超差,造成地板骨架傾斜,致使車橋移位。

2) 鋼板彈簧本身形位尺寸超差,裝配殘余應(yīng)力較大,車輛運(yùn)行過程中殘余應(yīng)力釋放,致使車橋移位。

3) 鋼板彈簧墊板中心孔磨損,導(dǎo)致鋼板彈簧中心螺栓在行駛中前后移動(dòng),致使車橋移位。

4) 鋼板U型螺栓沒有按規(guī)定扭矩?cái)Q緊或行駛中振動(dòng)松脫,致使車橋移位。

1.2 空氣懸架車型

空氣懸架車型推進(jìn)線精度受地板骨架前后軸距、前后軸對(duì)角精度、空氣懸架因素制約。

1) 地板骨架前后推力桿軸距/對(duì)角精度超差,造成地板骨架傾斜,致使車橋移位。

2) 推力桿桿件剛度不夠,在受力較大情況下變形,導(dǎo)致車橋裝配尺寸變動(dòng),致使車橋移位。

3) 空氣懸架與車架安裝孔形位尺寸超差,導(dǎo)致推力桿裝配殘余應(yīng)力過大,致使車輛運(yùn)行過程車橋裝配尺寸變化,產(chǎn)生車橋移位。

2 推進(jìn)線超差改進(jìn)方案

2.1 板簧車型改進(jìn)方案

1) 格柵精度提升。①對(duì)于易變形且精度要求高的格柵采用機(jī)器人自動(dòng)焊接：比如前段左/右縱梁格柵、前板簧安裝左右支座總成、電機(jī)左/右縱梁格柵板簧固定板,減少因焊接變形造成的尺寸偏差,保證格柵狀態(tài)一致性,以提高格柵平面度。②對(duì)于非關(guān)鍵格柵采用人工焊接：對(duì)格柵胎具進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,在型鋼端部采用雙定位卡塊,端部添加彎弧立柱定位,保證格柵側(cè)面直線度及垂直度,并且要求格柵實(shí)行胎上三面焊縫焊接、采用F鉗夾具進(jìn)行定位,減少因焊接應(yīng)力集中造成的變形。焊接好的格柵精度檢測(cè)要求：上平面度<2 mm,側(cè)面直線度<1.5 mm,垂直度<1.5 mm。

2) 胎具結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)分總成及總成工裝胎具進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,胎具定位板及定位孔采用平面激光切割機(jī)割制,確保加工尺寸符合圖紙要求。定位板與胎架裝配控制地板骨架前后板簧固定吊耳孔距及對(duì)角精度,并且采用直徑為40 mm的銷軸對(duì)固定吊耳安裝螺栓孔進(jìn)行銷軸定位。

3) 工藝標(biāo)準(zhǔn)完善。禁止采用盒尺直接測(cè)量前后板簧固定吊耳安裝螺栓孔間距及對(duì)角線尺寸,避免型鋼干涉造成的測(cè)量誤差。應(yīng)采用吊線法測(cè)量前后板簧固定吊耳安裝螺栓孔間距及對(duì)角線尺寸,要求前后間距偏差≤2 mm,對(duì)角線方向偏差≤3 mm(如圖1所示)。

圖1 板簧固定吊耳測(cè)量

4) 外檢管控提升。依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求,加強(qiáng)對(duì)外購板簧懸架系統(tǒng)組件的相關(guān)尺寸精度進(jìn)行驗(yàn)控并確保達(dá)標(biāo)。①驗(yàn)控板簧總成尺寸精度,重點(diǎn)驗(yàn)控板簧的固定端至中心螺栓的定位尺寸,要求板簧固定端中心孔至板簧中心螺栓的定位精度為理論值±1.5 mm,如圖2所示。②驗(yàn)控鋼板吊耳總成銷軸孔的定位精度,要求吊耳銷軸孔與吊耳固定螺栓孔間的對(duì)稱度≤1 mm。③驗(yàn)控后橋殼體板簧左右托座之間的定位精度,要求后橋殼體板簧托座銷軸孔中線與后橋軸線間的重合精度≤0.5 mm,如圖3所示。

圖2 板簧定位尺寸

圖3 后橋殼體板簧左右托座之間的定位精度

5) 板簧懸架預(yù)裝控制。板簧懸架的預(yù)裝要求：預(yù)裝后的懸架總成板簧銷軸孔對(duì)角線差值≤3 mm,前后寬度間距差≤1 mm;測(cè)量板簧固定端襯套中心至橋殼之間的距離,要求左、右間距的差值≤1mm。具體操作參考如下：①將吊耳支架及板簧支座裝配孔與車架裝配孔對(duì)正,將螺栓由外向里穿入(螺栓上使用預(yù)涂膠),將螺母旋入 3～5 絲;②將U型螺栓由下向上穿過車橋固定孔,并將U型螺栓螺母旋入3～5 絲;③使用撬棍把板簧后端裝進(jìn)吊耳孔內(nèi),通過調(diào)節(jié)車架高度使板簧卷耳孔與吊耳銷軸孔對(duì)齊,穿上銷軸,使銷軸螺栓孔與吊耳螺栓孔對(duì)正,穿入鎖緊螺栓,加彈墊、并將螺母旋入 3～5 絲。

2.2 空氣懸架車型改進(jìn)方案

1) 格柵精度提升。空氣懸架車型推進(jìn)線超差主要原因是地板骨架前后軸距/對(duì)角尺寸超差,而影響地板骨架軸距/對(duì)角尺寸超差的主要原因是地板骨架制作過程中格柵精度偏差累積。通過胎具結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并且要求格柵實(shí)行胎上三面焊縫焊接、采用F鉗夾具進(jìn)行定位,減少因焊接應(yīng)力集中造成格柵變形。焊接好的格柵精度檢測(cè)要求：格柵上平面度<2 mm、側(cè)面直線度<1.5 mm,垂直度<1.5 mm;尤其是行李艙骨架組件斜型鋼平面度≤1 mm。

2) 地板骨架施工過程控制。①前段分總成施工過程控制：前段分總成采用反胎制作,主要控制前下推力桿組件距第四格柵間距與理論值偏差為(-2,0) mm,前橋上下推力桿(擺臂安裝孔)相對(duì)車架中心線對(duì)稱度≤3 mm,橫向推力桿座相對(duì)中心線尺寸為L(zhǎng)±3 mm,L為理論尺寸;前橋氣囊安裝孔對(duì)稱度≤2 mm,氣囊盤高度差為(-3,+3) mm(如圖4所示)。②后段分總成施工過程控制：后橋上下推力桿(擺臂安裝孔)對(duì)稱度≤3 mm,下推力桿到第七格柵(V型推力桿外側(cè))尺寸偏差為(-3,0) mm;后橋氣囊安裝孔對(duì)稱度≤3 mm,氣囊盤高度差為(-3,+3) mm;后橋氣囊安裝孔對(duì)角尺寸差≤4 mm,后橋減振器對(duì)稱度≤3 mm,對(duì)角尺寸≤4 mm(如圖5所示)。③總成施工過程控制：胎上焊接時(shí),型鋼環(huán)接口處按“先立焊,后平焊”的順序焊接三面焊縫,單條焊縫焊完,用錘擊焊縫方法消除應(yīng)力,整體按從前向后的順序焊接各連接處焊縫。地板骨架合車過程中為防止變形,行李艙端部格柵需點(diǎn)焊工藝撐桿;行李艙平面度≤3 mm,推力桿前、后軸距偏差≤4 mm,對(duì)角偏差≤4 mm,校驗(yàn)完成后在地板骨架中段兩側(cè)點(diǎn)焊通根工藝撐桿、在駕駛區(qū)兩側(cè)點(diǎn)焊工藝撐桿,防止駕駛區(qū)下垂及轉(zhuǎn)運(yùn)過程變形。

圖4 前段分總成關(guān)鍵尺寸控制

圖5 后段分總成關(guān)鍵尺寸控制

3) 外檢管控提升。①空氣懸架要求：空氣懸架安裝高度偏差≤5 mm,空氣彈簧中心線傾斜角度≤7°;②密封性要求：氣囊總成充好氣后,經(jīng)過24 h內(nèi)壓下降不超過0.02 MPa;③推力桿要求：長(zhǎng)度尺寸偏差≤1 mm,桿直徑公差I(lǐng)T13級(jí),兩端回轉(zhuǎn)接頭的外徑和寬度公差I(lǐng)T13級(jí),耳孔間距偏差≤0.2 mm(如圖6所示),孔直徑精度F11級(jí),橡膠襯套的硬度偏差5度(邵氏硬度)。

圖6 推力桿定位尺寸

4) 空氣懸架預(yù)裝控制。①前空氣懸架預(yù)裝：將氣囊下固定螺栓和氣囊下安裝板安裝孔對(duì)正后加平墊帶上自鎖螺母,氣囊安裝時(shí)要求確保氣囊最上面的固定螺栓和氣囊下安裝板V型豁口中心對(duì)正,用氣動(dòng)扳手打緊,使用扭力扳手檢測(cè)螺栓力矩應(yīng)在475～598 N·m。②推力桿安裝：將推力桿端部安裝孔和推力桿支座安裝孔對(duì)正,穿入M12×90螺栓,然后將螺母旋入3～5絲,用氣動(dòng)扳手打緊,使用扭力扳手檢測(cè)螺栓力矩應(yīng)在106～158 N·m。③后空氣懸架預(yù)裝：將空氣彈簧總成安裝到空氣彈簧托架上,將氣囊安裝孔和氣囊下支架安裝孔對(duì)正,然后將M12螺栓加彈墊后旋入3～5絲,用氣動(dòng)板手打緊,要求彈墊無炸開現(xiàn)象,使用扭力扳手檢測(cè)螺栓力矩應(yīng)在106～158 N·m。④縱向直推力桿安裝：將推力桿安裝孔和推力桿支座安裝孔對(duì)正,從前往后穿入M18×90(10.9級(jí))螺栓,然后將M18自鎖螺母旋入3～5絲,用氣動(dòng)扳手打緊,使用扭力扳手檢測(cè)螺栓力矩應(yīng)在397～507 N·m。

3 結(jié)束語

通過提升格柵精度、優(yōu)化胎具結(jié)構(gòu)、完善工藝標(biāo)準(zhǔn)、控制施工過程、提升外檢管控、控制懸架預(yù)裝等措施,板簧車型推進(jìn)線合格率由70%提升至100%,空懸車型推進(jìn)線合格率由60%提升至83.26%,減少了后續(xù)修校及市場(chǎng)問題,保證車輛安全性的同時(shí)提升了產(chǎn)品質(zhì)量。