楊煥春

(中車齊齊哈爾車輛有限公司冷工藝部 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

新型煤炭漏斗車底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝研究

楊煥春

(中車齊齊哈爾車輛有限公司冷工藝部 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

新型煤炭漏斗車的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)裝置開(kāi)閉機(jī)構(gòu)復(fù)雜，與車體關(guān)聯(lián)部位較多，關(guān)鍵參數(shù)較難控制，所以對(duì)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的組裝工藝進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，制定合理可靠的組裝工藝，保證底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的組裝質(zhì)量和行車安全。

漏斗車；鋁合金；底門(mén)；底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)；工藝裝備

1 概述

底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)是新型煤炭漏斗車的核心結(jié)構(gòu)之一(見(jiàn)圖1)，主要由開(kāi)門(mén)碰頭、關(guān)門(mén)碰頭、雙聯(lián)杠桿、傳動(dòng)軸、關(guān)門(mén)緩解裝置、底門(mén)、長(zhǎng)聯(lián)桿、短聯(lián)桿等組成，與大橫梁、漏斗脊背形成關(guān)聯(lián)開(kāi)閉模塊，其組裝后的空車開(kāi)門(mén)力、彈簧壓縮量、偏心距、開(kāi)關(guān)門(mén)碰頭高度、底門(mén)門(mén)縫間隙值等直接影響行車安全。但是由于這些參數(shù)彼此相互關(guān)聯(lián)，調(diào)整其中1個(gè)尺寸，其他關(guān)聯(lián)特性值都會(huì)隨之發(fā)生變化，不能像傳統(tǒng)組裝技術(shù)一樣，先調(diào)整好1個(gè)參數(shù)，然后以調(diào)整好的參數(shù)為基準(zhǔn)逐個(gè)調(diào)整其他參數(shù)，只能全體參數(shù)共同調(diào)整，并最終達(dá)到平衡，這對(duì)組裝技術(shù)來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，給組裝操作帶來(lái)較大難度。傳統(tǒng)組裝技術(shù)不僅效率較低，組裝可靠性也不能滿足要求，所以對(duì)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新，使之更符合新型煤炭漏斗車的組裝需要。

1—開(kāi)門(mén)碰頭；2—雙聯(lián)杠桿；3—傳動(dòng)軸；4—關(guān)門(mén)碰頭；5—關(guān)門(mén)緩解裝置；6—底門(mén)；7—長(zhǎng)聯(lián)桿；8—短聯(lián)桿。圖1 底門(mén)及底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)示意圖

2 傳統(tǒng)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝

傳統(tǒng)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝主要是采用專用的安裝小車配合，設(shè)置4～8個(gè)工序臺(tái)位分別進(jìn)行組裝、安研(安裝后調(diào)整組裝間隙)、調(diào)整，包括1個(gè)底門(mén)組裝工位、1～2個(gè)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝及粗調(diào)臺(tái)位、1～3個(gè)偏心距、門(mén)縫安研、碰頭高低調(diào)整工位、1～2個(gè)開(kāi)門(mén)力調(diào)整及彈簧壓縮量調(diào)整工位。具體組裝工藝如下：

(1)采用專用底門(mén)安裝小車配合進(jìn)行底門(mén)安研，首先將車體架起一定的高度，從側(cè)面將底門(mén)安裝小車推入安裝位置，通過(guò)圓銷將底門(mén)與底門(mén)折頁(yè)座連接，調(diào)整底門(mén)折頁(yè)座高低及前后位置，粗調(diào)底門(mén)門(mén)縫間隙，調(diào)整完成后采用鍍鋅鐵線等輔助工具將底門(mén)固定在關(guān)門(mén)位置；

(2)使用專用安裝小車及專用偏心距組對(duì)樣尺配合的方式進(jìn)行底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)軸分組成與車體組裝。從側(cè)向推入小車初步定位后固定，將軸支座翻轉(zhuǎn)向上用小車升至高點(diǎn)，縱向調(diào)整使雙聯(lián)杠桿與底門(mén)折頁(yè)對(duì)正，調(diào)整傳動(dòng)軸橫向位置、軸的旋轉(zhuǎn)角度，粗調(diào)偏心距及傳動(dòng)軸高度，并將軸支座與車體大橫梁下蓋板定位焊；

(3)卸下偏心距組裝樣尺，裝入長(zhǎng)、短連桿組成連接好底門(mén)和雙聯(lián)杠桿。調(diào)整底門(mén)門(mén)縫間隙、偏心距、開(kāi)關(guān)門(mén)碰頭高低等參數(shù)，由于這幾個(gè)參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，調(diào)整較為繁瑣，最終保證偏心距、底門(mén)門(mén)縫間隙、開(kāi)關(guān)門(mén)碰頭高低會(huì)適當(dāng)放寬尺寸公差；

(4)進(jìn)行空車開(kāi)門(mén)力調(diào)整，該參數(shù)首先是調(diào)整關(guān)門(mén)緩解裝置的彈簧壓縮量，但在特殊情況時(shí)，僅調(diào)整彈簧壓縮量不能滿足要求，要重新進(jìn)行門(mén)縫調(diào)整，這樣又會(huì)回到上一工步，反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)所有參數(shù)的一個(gè)最佳點(diǎn)平衡，但是所有參數(shù)也不一定都合格；

(5)最終交驗(yàn)，由于底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，在調(diào)整過(guò)程中部分緊固件受力方向偏曲，造成部分參數(shù)失真，在進(jìn)行車輛倒運(yùn)和底門(mén)開(kāi)閉靈活性檢測(cè)后，緊固件中的偏曲應(yīng)力得到釋放，致使交驗(yàn)時(shí)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)值仍不合格，還需再進(jìn)行調(diào)整。

3 底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝分析

3.1 車體制造公差累積

底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)和底門(mén)都是組裝在車體的大橫梁下蓋板上，所以對(duì)大橫梁下蓋板的位置要求很高，但是按照現(xiàn)行的鐵路貨車制造標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，根本無(wú)法滿足要求。其中中梁撓度、大橫梁水平差、大橫梁自身的制造公差等累積到大橫梁下蓋板上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)公差所允許的范圍。

3.2 底門(mén)組成制造公差累積

新型煤炭漏斗車為降低車輛自重，其底門(mén)組成采用鋁合金擠壓型材組焊結(jié)構(gòu)，但鋁合金的焊接熱變形較大，給底門(mén)門(mén)縫的調(diào)整帶來(lái)較大難度。

3.3 底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸制造公差累積

底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其傳動(dòng)軸本身由3部分組成，這3部分是組焊結(jié)構(gòu)，其組焊后的同軸度要求小于1 mm；同時(shí)2組雙聯(lián)杠桿自身加工的一致性及與傳動(dòng)軸組裝后的平行性和同軸度對(duì)后續(xù)參數(shù)的調(diào)整影響較大；另外開(kāi)門(mén)碰頭、關(guān)門(mén)碰頭的關(guān)鍵尺寸是空間尺寸，但精度要求十分嚴(yán)格。

3.4 底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝方式影響

傳統(tǒng)的底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝是根據(jù)車體大橫梁下蓋板的位置進(jìn)行組裝，由于車體制造公差的累積影響，一般大橫梁組裝水平差(三梁水平差)允許為6 mm，這樣大橫梁下蓋板往往也不會(huì)在相對(duì)的水平位置，有時(shí)下蓋板水平差可能會(huì)更大，但也符合制造標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)大橫梁下蓋板傾斜的時(shí)候，傳動(dòng)軸也會(huì)隨之以傾斜的方式進(jìn)行組裝，這也是通常在制造過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的同一根傳動(dòng)軸兩端的水平高低差值較大的原因，這樣組裝對(duì)底門(mén)門(mén)縫的安研有一定的好處，但是偏心距、碰頭高低以及底門(mén)開(kāi)閉的靈活性就很難調(diào)整，因?yàn)檐圀w制造累積的公差已經(jīng)被傳導(dǎo)進(jìn)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝的環(huán)節(jié)中，無(wú)法消除，只能靠反復(fù)組裝來(lái)調(diào)整，達(dá)到參數(shù)平衡的最佳狀態(tài)。

底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的反復(fù)調(diào)整存在很多不確定性因素，對(duì)后期產(chǎn)生較大影響的就是反復(fù)組裝過(guò)程中造成的緊固件受力方向偏曲，部分參數(shù)失真，但又不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，且反復(fù)調(diào)整的次數(shù)越多，參數(shù)失真的可能性就越大，最終交驗(yàn)時(shí)還需要再進(jìn)行調(diào)整，浪費(fèi)人力物力。

4 創(chuàng)新底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝

4.1 車體制造工藝

(1)大橫梁制造工藝。

采用專門(mén)的大橫梁專用組對(duì)夾具進(jìn)行大橫梁組裝，保證大橫梁下平面的水平定位，并以大橫梁下蓋板的水平位置為基準(zhǔn)，定位大橫梁蓋板、底門(mén)折頁(yè)座等零件。(注：大橫梁的制造全部以大橫梁下蓋板為基準(zhǔn)，主要是由于底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)以及底門(mén)全都懸掛于大橫梁下蓋板上，這樣有利于基準(zhǔn)的統(tǒng)一)。

(2)底架組裝時(shí)，采用專用底架組對(duì)夾具進(jìn)行組對(duì)。

在基準(zhǔn)選擇方面，水平方向全部以上心盤(pán)下平面為基準(zhǔn)，長(zhǎng)度方向和寬度方向全部以車體的縱向和橫向中心為基準(zhǔn)。組對(duì)時(shí)，首先以確認(rèn)的定位基準(zhǔn)將中梁固定，然后組對(duì)大橫梁，在水平方向以大橫梁下蓋板和上心盤(pán)下平面的高度差進(jìn)行定位，縱向和橫向以底門(mén)折頁(yè)座孔進(jìn)行定位，將大橫梁的水平差控制在3 mm以內(nèi)。大橫梁定位后，分別組對(duì)小橫梁、端漏斗板、側(cè)漏斗板、端橫梁等部件，將底架長(zhǎng)度方向的公差全部累積到車體的兩端，嚴(yán)格保證大橫梁、小橫梁、端漏斗板的相對(duì)位置尺寸，也就是保證底門(mén)門(mén)框的尺寸，為底門(mén)組裝時(shí)門(mén)縫的安研做好基礎(chǔ)工作。

4.2 底門(mén)組成制造工藝

對(duì)鋁合金焊接工藝進(jìn)行研究和試驗(yàn)，確定合理的焊接工藝參數(shù)，在焊接工藝參數(shù)允許的范圍內(nèi)降低焊接熱輸入，減小焊接變形，同時(shí)在底門(mén)組成焊接完成后，增加底門(mén)機(jī)械矯正工序，保證底門(mén)門(mén)板的平面度，為后續(xù)底門(mén)門(mén)縫安研提供保證。

4.3 底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸制造工藝

底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸是整個(gè)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的核心，為保證批量生產(chǎn)的一致性和互換性，底門(mén)傳動(dòng)軸采用的是先組焊后加工的工藝。組焊后整體采用數(shù)控加工中心制造，底門(mén)傳動(dòng)軸一次裝卡定位，不僅能夠有效保證同軸度小于1 mm的要求，還可以保證開(kāi)關(guān)門(mén)碰頭的定位孔相對(duì)角度。傳動(dòng)軸中的雙聯(lián)杠桿、開(kāi)門(mén)碰頭、關(guān)門(mén)碰頭等關(guān)鍵零件也采用數(shù)控加工中心制造，保證零件的制造精度要求和制造的一致性。傳動(dòng)軸采用仿真模擬組對(duì)模具進(jìn)行分組裝，控制各零部件的相對(duì)位置和角度，最后采用自動(dòng)焊接專機(jī)焊接雙聯(lián)杠桿與傳動(dòng)軸的雙面焊縫，降低熱輸入，減小焊接變形。

4.4 底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝

以上工藝能夠有效保證零部件的制造質(zhì)量，但最重要的還是底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)與車體組裝的工藝可靠性。根據(jù)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝分析中關(guān)于底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝方式的影響可以得知，要達(dá)到底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的各部參數(shù)全部符合圖紙要求比較困難，需要改變傳統(tǒng)的組裝方式來(lái)消除車體公差累積對(duì)底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的影響。

由于底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)本身的制造質(zhì)量是符合設(shè)計(jì)性能要求的，之所以會(huì)導(dǎo)致最終關(guān)鍵參數(shù)的超差，根本原因在于傳統(tǒng)的組裝方式將車體的制造公差傳遞到底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)上。所以新的組裝方式是將底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)和底門(mén)脫離車體進(jìn)行組裝，將傳動(dòng)軸按照?qǐng)D樣要求高度進(jìn)行組裝，并將偏心距調(diào)整到名義公差值范圍內(nèi)，將這些作為1個(gè)單獨(dú)的模塊。然后再將模塊與車體進(jìn)行組裝，通過(guò)調(diào)整底門(mén)折頁(yè)座的高低來(lái)消除車體與模塊之間的公差，在這個(gè)過(guò)程中模塊只能進(jìn)行高低、前后的整體調(diào)整，如出現(xiàn)局部與車體間隙超差的部位可使用調(diào)整墊進(jìn)行彌補(bǔ)。這樣組裝可以有效保證開(kāi)關(guān)門(mén)碰頭高低、偏心距和門(mén)縫等關(guān)鍵參數(shù)，需要注意的是門(mén)縫組裝間隙一般是1～5 mm，也就是門(mén)縫最小不能小于1 mm，而不是越小越好，這主要是受底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)工作原理的影響，底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)與底門(mén)的安全自鎖是由長(zhǎng)短聯(lián)桿的偏心距來(lái)保證的，也就是底門(mén)在開(kāi)啟的過(guò)程中，從微觀上來(lái)看，首先是進(jìn)行關(guān)門(mén)動(dòng)作的，關(guān)門(mén)的距離小于1 mm，所以如果門(mén)縫小于1 mm時(shí)，開(kāi)門(mén)時(shí)底門(mén)會(huì)與門(mén)框下沿摩擦造成開(kāi)門(mén)力偏大，出現(xiàn)底門(mén)打不開(kāi)的現(xiàn)象，影響行車安全。

采用新的底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝方式時(shí)，其底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)和底門(mén)是在完全自由狀態(tài)下進(jìn)行組裝，沒(méi)有外力影響，這樣會(huì)有效降低各緊固件受力方向偏曲、參數(shù)失真的風(fēng)險(xiǎn)。并且設(shè)計(jì)參數(shù)不用反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，簡(jiǎn)化了組裝過(guò)程。

5 結(jié)論

創(chuàng)新底門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)組裝工藝已在試制車上應(yīng)用，空車開(kāi)門(mén)力、彈簧壓縮量、偏心距、開(kāi)關(guān)門(mén)碰頭高度、底門(mén)門(mén)縫間隙等關(guān)鍵參數(shù)都能滿足設(shè)計(jì)要求，整個(gè)組裝過(guò)程引入模塊化組裝理念，僅在底門(mén)開(kāi)閉和底門(mén)模塊與車體組裝時(shí)需要調(diào)試、安研，相對(duì)傳統(tǒng)組裝工藝有效節(jié)省了工序、工位，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了大量的人力、物力?！?/p>

(編輯：繆 媚)

2095-5251(2016)05-0004-03

2015-12-30

楊煥春(1980-)，男，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，從事鐵路貨車車體組裝工藝及相關(guān)基建技改工作。

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家科技支撐計(jì)劃《軸重30 t以上煤炭運(yùn)輸重載鐵路關(guān)鍵技術(shù)與核心裝備研制》(2013BAG20B01)

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