动车组制造过程视频全展示！揭秘铝合金车体关键工艺控制全套方案

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城际动车组时速一般在120～160km，是当今世界铁路高速化的必然产物，其作为一个新兴动车组产品，时速远高于普通地铁车辆，具有运量大适合长距离运输等优点，成为目前当今社会大都市之间交通运输的发展趋势。本文介绍了时速140km城际动车组铝合金车体关键尺寸的控制工艺。

车体结构

新型城际动车组最高时速140km，由1辆中间车和2辆带司机室的头车组成共3辆车的编组，采用2M 1T配置，其编组如图1所示。

图1  编组示意

车体采用铝合金车体，其具有重量轻、耐腐蚀、寿命长、外观平整度好及易于制造美观车体等优点，同时还能提供良好气密性，隔音、降噪，为乘客提供舒适的车内环境，节省能源。

车体作为动车组列车的关键承载部件，是一个封闭的焊接箱型结构，在运行过程中会受到各种力的作用，起到了保护乘客安全作用的同时，也为乘客提供宽阔、舒适的旅行空间。车体由底架、侧墙组成、车顶和端墙等铝合金材质的大部件组成，如图2所示。

图2  车体结构

1.端墙  2.侧墙组成  3.车顶  4.底架

车体组成关键尺寸

车体组成的关键尺寸为车体长度、箱体断面尺寸和挠度值等，箱体断面尺寸包括宽度、高度和对角线差值，这些尺寸直接决定了车体的内部空间大小、运行安全和车体的使用寿命等，具体尺寸如表1所示。

关键尺寸控制工艺

（1）车体长度尺寸控制工艺 车体是由底架、侧墙、车顶和端墙装配焊接后形成，其长度取决于底架、侧墙和车顶长度，所以其三大部件的长度就相当关键。车体长度尺寸控制是通过在大部件上进行工艺放量手段来实现，分析总结长度公差和考虑焊接会造成长度方向上收缩，将底架边梁和地板加长6mm，保证底架组焊完成后的长度为 6mm；将边顶和圆顶的加长5～6mm，保证车顶组焊完成后长度 5mm；侧墙为分块侧墙，单侧3个门口，考虑到侧门口尺寸要求均为正差，所以侧墙的长度放量只将一二位端的小侧墙加长2mm，其余分块侧墙不放量。这样放量分布可保证三大部件长度上的匹配，保证车体形成后的最终长度尺寸满足公差要求。经过多种车型铝合金车体制造的经验累计，将各大部件的放量等于车体长度的上公差值，形成车体后长度可满足要求。

（2）箱体断面尺寸控制工艺  车体制造难点即在箱体尺寸的控制上，因为其累计了各大部件公差，制造阶段保证尺寸关联性较大，且车体组成后调修困难。箱体的断面尺寸由底架、侧墙和车顶三部分拼焊而成，内外共8道焊缝，为保证其焊接完成后车体的宽度、高度和对角线尺寸，在预制反变形、组装和焊接的各个阶段都需要控制不同的参数。

车体高度主要取决于侧墙高度，且还受车体挠度和侧墙挠度匹配度的影响，如侧墙没有挠度，需通过在侧墙上修磨出挠度的方法来保证装配质量，这样就会降低车体的高度，所以侧墙的高度尺寸需控制在理论值（ 3mm， 6mm）的范围才能保证挠度修磨的需要。车体的宽度尺寸是在保证各大部件符合公差要求的前提下，通过焊接过程中预制反变形来保证的。

城际动车车体的焊接顺序为先外后内，先下后上。焊接车体外侧焊缝会使车体在宽度方向上变大，所以车体内部的支撑主要内高支撑起作用，可以不必支撑宽度支撑，通过图3的数据统计折线图得出了在装配阶段尺寸高度的组装尺寸为理论值（ 2， 4）mm。

图3  高度尺寸折线

焊接完成外侧焊缝后需撤掉所有支撑对箱体断面尺寸进行检测，根据检测数值调整箱体的宽度的预制反变形量，相应宽度值越小反变形量越大。焊接内侧焊缝会对车体宽度收缩较大，根据图4的数据统计折线图，使用宽度支撑调整宽度方向的反变形量到理论值 14mm - 18mm。由于宽度支撑量的加大会使内高降低，所以高度的反变形调整为理论数值 10mm左右，重新调整斜支撑，保证对角线尺寸。因盖面焊对车体尺寸影响较小，所以待内侧焊缝的打底焊接完全冷却后可以撤除内部的所有支撑，便于焊接操作，提高生产效率（见图5）。

图4  宽度尺寸折线

图5 车体箱体尺寸控制

待所有焊缝冷却至室温，就形成了最终箱体断面尺寸，最后可通过局部的机械调修或火焰调修来实现宽度和高度的最优比。

（3）车体挠度控制工艺  城际动车组车体挠度要求为7～13mm，是通过焊前在底架上预制一定的反变形来保证。依据其他种类铝合金车体制造经验，在车体组成工装上预制一个合理的反变形（a=13mm），利用水准仪精确测量各支撑面的高度差值，在每个对称的门口处增加横梁下拉装置（见图6），保证底架边梁下面和定位支撑块密贴。车体挠度的尺寸应尽量控制在中差，不可过大也不可过小，过大会由于下拉值过大，影响车体的高度，过小会使在满载情况下，车体中部下垂量大，缩短车体的寿命。

图6  挠度尺寸控制

车体挠度控制不仅是要控制底架下拉的挠度，还要控制侧墙的挠度值，以保证在底架下拉状态下，侧墙和底架间装配出均匀的间隙，从而保证焊缝质量。侧墙挠度值需要在侧墙组焊时通过工装上预制反变形来实现，在车体组装阶段在窗口处设置了侧墙窗口下拉装置，保证和底架间装配间隙，也保证了焊接完成后车体挠度值得形成，通常侧墙的挠度值在8～10mm最好。

结语

　　通过对城际动车组铝合金车体的产品结构介绍与分析，确定车体关键尺寸控制要点和制造工艺，保证了城际动车组车体的质量，顺利完成