关于“ H” 型焊接构架新制的工艺研究

张宸 霍爱军

中车太原机车车辆有限公司，山西 太原 030009

摘要：2020年我公司接到15台车焊接构架新制任务，该构架为“H”型构架，不同于目前我公司生产的“日”和“目”型构架，针对该种构架特点我们进行工艺分析，制定下料、单梁组焊、构架钢结构焊接及构架组焊生产制造工艺流程，明确各工序质量控制项点，并完成工艺方案，现场进行工艺指导，发现问题，及时进行分析整改，于9月底顺利完成该焊接构架的新造任务。

关键词:焊接构架、“H”型构架、工艺分析、质量控制项点、分析整改

“H”型焊接构架由侧梁、横梁，导框体，下心盘及附属件组成，其制造工艺流程如下：下料 单梁组焊 构架钢结构焊接 构架组焊 振动时效 探伤 下心盘安装 交检 转序。本文将从下料、单梁组焊、构架钢结构焊接及构架组焊四个方面进行阐述。

1. 严控下料

下料工序往往是普通机械制造行业容易忽略的环节，前期不进行严控，加之下工序无控制，下料误差会逐步放大，甚至会导致构架主要控制项点超差。

该构架下料控制项点有以下几点：

1. 板料矫平要达到1mm/m。为组装误差及焊接变形留下适当的余量，尽量避免用组装精度来消减下料误差。

2. 侧梁下盖板制作精度要严控。侧梁下盖板作为构架组焊的基石，其制作精度直接影响构架钢结构的质量，通过这15台车生产制造，下盖板要做到一次成型，避免调修，调修是建立在破坏其他精度来保证主尺寸基础上，是不可取的，条件允许还是建议模具冲压成型，如需折弯机折弯成型，要控制好折弯线的精度。

3. 焊接坡口加工要到位。焊接坡口加工是“良心活”，焊接成型后不易发现，焊接坡口不到位缩减机加工和电焊工工作量，上下工序管控较难，焊接量不足会降低构架强度，构架作为机车车辆主要受力部件，其强度不足会给企业埋下隐患，企业应在坡口加工派专人管控。

2. 单梁组焊

单梁组焊是构架组焊工序的基础工序，尤其侧梁组焊更是关键中的关键，为保证单梁组焊精度，我们将从以下几个方面进行控制：

1、侧梁定位焊工装制作要考虑单梁下盖板两翼边与中部的高度差，要有压紧及支撑模块，支撑模块应在侧梁下盖板翼边折弯根部与端部各有两处，压紧模块应考虑侧梁下盖板翼边相应位置有四处（左右各二）和侧梁下盖板中部有四处（左右各二），在定位焊前要注意考察这压紧及支撑模块的密贴度方可施焊。

2、单梁定位焊在工装精度达标、下料精度合适的情况下困难不大，组焊过程焊接工艺的执行较为关键，首先进行筋板与内、外立板的立焊缝；其次进行筋板与下盖板的横焊缝；再进行内、外立板与下盖板的内焊缝；最后进行内、外立板与上、下盖板的外焊缝；焊接过程需两人采用斜对称模式进行焊接，由中间向两边施焊。侧梁焊后冷却过程需正放，两端各需两等高块进行固定，预防变形。

3、单梁焊接冷却后需对侧梁两端等高情况进行考察，理想状态应控制在1.5mm以内，如超差需对侧梁进行调修，调修后应采取焊后冷却过程措施进行预防变形。

4、横梁组焊前需对横梁上盖板与下心盘进行预装，预装后需保证横梁上盖板与下心盘密贴，构架组焊完成后再对下心盘进行安装，预防焊接变形影响横梁上盖板与下心盘的密贴。

3. 构架钢结构焊接

“H”型构架的难点在构架钢结构焊接上，由于其无端梁，与“日”和“目”型构架相比，降低了其结构控制变形的设计优势，加大了构架钢结构焊接控制的工艺难度，尤其增大了两侧梁端部侧梁中心距的控制难度，需采用工艺手段进行控制，保证构架钢结构各关键尺寸的符合图纸和技术条件的要求，主要措施如下：

1. 采取工艺端梁来弥补设计的劣势，工艺端梁最好在构架整体退火后取消，预防焊接应力导致构架尺寸偏差。

2. 构架钢结构定位组焊工装要在侧梁两个翼边设置支撑及压紧模块（同侧梁组焊），在构架钢结构组装定位焊前需复核构架四角高度差、对角线及下心盘安装面与侧梁端部的平面度符合相关要求，并确保侧梁中部及翼边与相应支撑工装密贴。

3. 侧梁与横梁的焊接间隙预留，条件允许需对侧梁和横梁的焊接面进行机加工，两侧梁中心距放大1—2mm进行定位焊，降低焊接导致该尺寸超差。

4. 焊接过程四角高度差的控制，最好制作相应的工装进行固定，焊接顺序应先立焊后平焊，焊接冷却后再去除相应的固定工装。

5. 焊接冷却后，需对构架四角高度差、侧梁中心距及对角线等关键尺寸进行复查，如超差或在上下限，需进行调修处理，为构架组焊打下夯实的基础。

4. 构架组焊

构架组焊包含导框体、闸瓦托吊座、旁承盒、固定杠杆支点座、托座和安全托吊等的焊接，导框体作为和轮对配合的关键部件，其焊装质量决定了构架组焊的整体质量。作为构架部件生产制造的最后一道工序，我们更需慎之又慎，保证合格产品的生产。我们需从以下几方面进行管控：

1. 对导框体、闸瓦托吊座、固定杠杆支点座等关键异型件关键尺寸进行复核，我们不能寄希望于公司入库检查对配件质量进行把控，入库检查多为抽检，并不能代表所有配件都为合格品，作为生产单位，需将自检的配件质量情况反馈给质检部门。为提高配件质量检查，我们需根据配件结构制作样板对关键尺寸进行复核。

2. 导框体的定位焊接作为构架组焊的关键项点，需在侧梁上进行初划线，初定位，然后在三坐标划线机上进行定位，在定位过程中在保证1956mm、1800mm及对角线等关键尺寸的同时，还需使导框体纵向中心线到各安装侧梁的中心线误差不超过1.5mm，需我们反复定位测量。

3. 闸瓦托吊座、旁承盒、固定杠杆支点座、托座和安全托吊等附件的组装定位基准我们常进入误区，经常以构架钢结构的纵横向中心作为基准，理想状态下构架钢结构的中心与导框体的中心应该是一致的，实际生产过程中，导框体本身公差要求及我们焊装过程的定位公差会造成该基准不一致，从设计思路来说，我们应以四个导框体的横纵向中心作为定位基准，导框体焊接完成考察尺寸时，我们应对该基准进行标识，方便附件定位安装。

4. 在导框体衬套安装过程中，前面几台车我们用千斤顶进行安装，安装较不方便，生产效率低下，经工艺人员分析，制定了两套措施：1）在导框体焊接后马上进行安装，利用焊接热量进行安装，提高生产效率；2）在导框体焊装前在油压机上进行压装。

5. 结束语

“H”型焊接构架作为我公司构架生产的新课题，对所采用的新工艺、新方法通过首件生产进行了验证，并详细分析了该构架生产制造的工艺重点与难点，制定了有效的质量控制手段，通过相应工艺措施的实施，使该焊接构架制造质量符合图样、技术条件及相关技术文件的要求，为下一步我公司批量生产奠定夯实基础。