CDD5A1型内燃机车车架制造工艺分析

顾皓　程超　周华

【摘 要】根据CDD5A1型内燃机车车架的组焊质量要求和车架的结构特点，分析车架制作过程中的技术难点，通过调整和改进工序、工艺等方法，保证车架组焊后的各项指标能够达到预期目标。

【关键词】CDD5A1型内燃机车；车架；工艺分析

0 前言

CDD5A1型内燃机车是由中车戚墅堰机车有限公司推出适用于阿根廷贝尔格拉诺货运铁路项目的产品。阿根廷机车车体为单司机室外走廊罩式车体，车体的疲劳寿命至少为30年。机车为非整体承载式，采用箱型梁承载式车架[1]。

车架作为车体最主要的安全件之一，不仅作为机车各室体、机车动力部件的一个承载基础，还同时与机车转向架相连。车架承受荷载最大，并传递牵引力使列车运行，因此，车架必须有足够的强度和刚度以及过硬的组焊质量才能保证机车安全、快速的运行[2]。

1 结构特点

CDD5A1型内燃机车车架采用箱型梁承载式结构，如图1所示。车架前后侧分别为2个车架端部，车架两侧为走廊，车架两侧向中部依次为2个牵引销梁、6个横梁、6个风道以及若干支撑梁，它们通过车架两侧的箱型梁共同连接而成一个整体，从而实现机车的车载和牵引力的传递。

图1 车架结构示意图

2 制造难点及解决措施

2.1 端部制造工艺难点分析

CDD5A1型内燃机车端部主要由牵引梁、端板、防爬器、车钩吊杆座等附件组成。由于车钩吊杆座装配板厚大，焊接热输入大，同时较多端部附件也集中在该处附近的焊接区域，导致端板焊接变形大，直接制约着组焊后的端板整体平面度要求。

此外，由于单个牵引梁零部件在组装焊接过程中，受装配尺寸的偏差以及焊接变形的控制的影响，导致牵引梁侧立板整体倾斜，在牵引梁与端板的装配过程中难以实现牵引梁纵向中心与端板纵向中心偏差不超过2mm的质量要求，进而影响端部与车架主梁连接的准确性，最终使车钩牵引缓冲装置与车架纵向中心产生一定的倾角，影响机车的牵引效率以及机车的安全性。

针对端板的焊接变形集中、平面度控制困难的问题，主要从端部组焊过程的变形控制以及焊接完成后的端部调修等方面进行控制。首先，在端板外侧的车钩吊杆座及端部附件焊接前，提前在端板内侧的焊缝集中区域与组装平台之间垫一块厚度为2至3mm的通长扁铁，对端板提前进行焊接反变形；其次，控制每道牵引梁与端板的连接角焊缝的焊接热输入，采用小电流、小电压的焊接规范，控制多层多道焊的层间温度，采用两人对称焊接等方式控制焊接过程中的变形[3]；最后采用两次调修的方式对端板的平面度进行控制。即在车钩吊杆座、防爬器焊接完成后，牵引梁焊接前对端板进行第一次调修，在牵引梁与端板焊接完成后进行第二次调修。调修采用火焰加热，空气冷却的方式进行。调修前对端板平面度进行测量，对凸起和凹陷处进行标记；通过机械压紧手段将凸起部位压平后，将火焰温度控制在550℃至600℃对周边进行短距离线状加热，端板烤至红褐色，待端板冷却至室温后松开機械压紧装置；在下凹位置的反面采用同样的调修方法进行调修，直至复测合格为止。

针对牵引梁倾斜问题，除了需要在端部组装前改进牵引梁零件的组装工艺外，还需在端板组装时严格控制牵引梁的装配尺寸。在组装时，检查牵引梁的垂直度，根据端板车钩孔的位置，在公差允许的范围内，通过在牵引梁底部较低一侧与组装台位之间增加1mm的垫片，同时调整定位尺寸，使纵向中心的偏差控制在2mm的极限范围内。

2.2 车架制造工艺难点分析

机车底架采用反装的方式进行，在车架主梁定位时，需要在控制好前后牵引梁开档与对角线的前提下，对车架两侧箱型梁按横向中心进行定位，这往往导致牵引销与箱型梁上的旁承座安装孔前后位移大，并呈平行四边形状，无法保证旁承板定位工装的定位销与牵引销梁横向、纵向的中心重合，进而影响整体旁承定位的平面度。为解决该问题，需在主梁定位时适当调整牵引梁对角线，同时在保证箱型梁横向中心定位偏差在2mm公差范围内的情况下尽可能缩小左右旁承座安装孔中心的对角线尺寸。此外，为保证旁承座板具有较好的整体平面度，需对左右两侧的旁承座板共同进行调整，保证内侧旁承座板的高度整体一致，且高于外旁承座板的高度，为后续机车车架挠度调修后旁承座板的平面度及内外旁承的高低差仍能达到预设目标打好基础。

2.3 司机室底框制造工艺难点分析

司机室底框位于车架上部盖板与司机室地板梁之间，与车架上盖板焊接固定，与司机室钢结构通过螺栓连接固定，具有一定的承上启下作用。但由于车架上部盖板组焊后的平面度较差，司机室底框在盖板上进行拼接，不仅影响底框上平面的平面度，使底框与司机室地板梁之间产生5-8mm的组装间隙，降低司机室与车架连接的可靠性与安全性。此外依靠人工放样组焊的司机室底框尺寸误差较大，影响底框与司机室的匹配度。

针对上述问题，考虑改变司机室底框的组装顺序。为保证在司机室底框拼接、组焊后上平面的平面度，考虑将司机室底框各梁的拼接工作放在柔性平台进行组装作业，且采用反装的方式进行。在柔性组装平台上放样拼接后，采用机械顶紧装置将底框各梁的组装平面控制在1mm范围内。待底框拼接焊缝冷却后，松开机械顶紧装置，对底框平面度进行复测，对不合格处采用火焰加热加喷水冷却的方式进行局部调修。待底框调修合格后翻至正面朝上，使用激光切割样板对司机室螺栓连接安装座进行定位和检查。这样既保证了司机室底框上平面的平面度，同时提高了司机室螺栓连接安装座的定位精度。

3 结束语

采用以上工艺生产的CDD5A1型内燃机车车架，其主要控制尺寸和性能均能满足设计图纸要求，质量稳定，并且在试制过程中，通过不断发现、总结出现的质量问题，根据现有的组装能力和经验对已有的工艺流程和方法进行改进，进一步提升公司CDD5A1型内燃机车车架的制造水平。

【参考文献】

[1]李月娟.大功率交流传动调车机车车体设计及分析[D]. 西南交通大学，2013.

[2]管同荣.东风与东风_3型内燃机车车架的变形及分析[J].内燃机车，1982（1）：36-38.

[3]梁秋敏.高强特厚板焊接施工工艺监造[J].嘉应学院学报，2014（8）：55-58.endprint