200t钢板运输专用平车大底架的制造工艺

张杰锋 南车石家庄车辆有限公司 050000

200t钢板运输专用平车大底架的制造工艺

张杰锋 南车石家庄车辆有限公司 050000

介绍了200t钢板运输专用平车大底架的结构及制造要求，通过对其框格箱型结构难点的分析介绍，制定具体的工艺措施及控制方法。

200 t专用平车；大底架组成；结构；工艺

200 t钢板运输专用平车是南车石家庄车辆有限公司(下简称石车公司)为某大型钢铁集团开发的200t钢板运输专用平车，主要在企业内运输钢板。该车的设计采用了4组2G轴转向架、2组小底架和一个大底架，见图1。大底架主要由T10～T20不等厚度的板材制作，采用了超大截面、无中梁、箱型框格结构。这种结构在平车上首次运用，大大降低了车体的自重，提高了承载能力。因为大底架外形截面尺寸大，火焰矫正效果差，又无法进行整体机械矫正，一旦焊后变形超限将难以弥补。同时它的制造质量又直接影响与小底架的配合、影响到整车性能，如何保证其制造质量，对制造工艺提出了很苛刻的要求。

1 主要结构

大底架组成见图2，外形尺寸：25270mm×3300mm×1360mm，为抽鱼腹式全封闭焊接结构。主要由1个下盖板、 4条纵向腹板、2个端板、1个地板及隔板等组成。其中地板为变厚度板，由中部的14mm变为两端的8mm；腹板10mm是两端抽鱼腹式变截面；下盖板20mm两端压型凹型结构。

2 钢结构的制造难点

2.1 板材厚度差别大

地板由中部的14m m变为两端的8mm，腹板10mm，下盖板20mm，横向有对接，纵向有坡口，焊接工艺复杂系数增加，变形的调修难度加大。因为截面高度大，整体机械矫正难以实现。这就极大增加了部件组装的精确度要求。

2.2 设计要求高，组装工艺难度大

大底架组成外形尺寸要求为：

心盘中心距：18300±20mm；

底架宽度(中部)：3300±10mm；

旁承孔横向中心距：1500±3mm；

对角线差：不大于10m m；

腹板旁弯不大于3m m；

由此即可看出，钢结构的公差带范围很窄，制作要求很高。

地板、腹板、下盖板都需要横向拼接。下盖板组成外形尺寸大、强度高；地板、腹板、隔板与其箱型结构框格组装，各框格内要求全部施焊。选择合理的组装工艺，非常重要。

2.3 挠度尺寸控制严

大底架组成挠度的控制有两点具体要求：

两心盘18300mm尺寸间上挠度要求为20～30mm

承载面19000mm间挠度在20mm以内。

2.4 焊接工艺要求高

所有板材横向拼接焊缝全部要求超声波探伤检查。

图1200 t钢板运输专用平车

图2 大底架组成

各种厚度板材的焊接应力走向与消除控制，非常严格。

2.5 框格组装工艺要求高

因为没有零部件的预制，框格又彼此关联，组装质量持续影响。

3 大底架组成制造工艺

根据制造难点分析，产品制造工艺流程如下：

板材数控下料→机加工→下盖板、腹板拼接→横焊缝探伤→中隔板组成组装→中间纵向腹板组装→隔板、枕梁组装→外侧腹板组装→框格焊接→检测→地板组装→起挠→检测→横焊缝焊接、探伤→整车翻转焊→挠度检测→上心盘等组装→二次翻转→端梁组装。

根据以上对大底架组成的设计与制造难点的分析，采取了以下相适应的工艺措施。

3.1 控制关键零件的加工质量

鉴于纵向腹板属于长大拼接配件，直线度难以保证，经过工艺论证确定：

中隔板、枕梁腹板等各板对于纵向腹板的定位起着关键辅助作用，对所有隔板进行了机加工，精度控制在0.5mm之内。

对腹板进行了等离子切割下料后机加工校正，精度控制在不大于1m m。

3.2 挠度、工艺尺寸的确定

根据普碳钢焊接收缩量的经验数据(0. 8‰)，确定腹板、下盖板整体工艺加长量为20mm，其中中间部分工艺加长量为15m m；地板加长量为35。

采用机械起挠度，不对配件进行挠度预制。因为板材厚度差异大，火焰矫正挠度作为辅助挠度工艺。

表1中的挠度数值是采用抛物线方程计算得出，同时加入了焊接收缩量参考。

3.3 合理的焊接工艺及参数

普碳钢有成熟的焊接参数，但是采用单层板、板材厚度差别大、要求如此严格的综合参数缺少经验数据，经过多次的焊接试验，确定了采用手工电弧焊和CO2混合气体保护焊相结合的方法，并制定了具体的焊接工艺参数。

所有零件采用了机械开坡口；坡口参数根据配件所处的位置而确定。

焊接作业时，6人2组同时对称退焊的焊接方法。

焊缝背面清根和焊缝缺陷清理等均采用风砂轮处理，不允许采用火焰清理；焊层之间采用手锤敲击消除应力的方法。

3.4 控制框格组装质量

无中梁的箱型框格结构，基本无部件组装的概念，各框格组装互相影响、质量要求非常严格。采用了同一个框格内交叉对称焊接、邻近框格对称焊接的方法，进一步提升拓展了传统的“零件保部件、部件保整机”的制造思路。

3.5 制定了底架翻转工艺

质量将近30吨、体积庞大、没有专门的翻转工装，又不能产生翻转扭曲等变形，翻转工艺的控制是个关键的因素。根据以往的经验，经过反复推敲，确定了由2部各起重20吨的双钩天车使用铁滑车同步翻转的方案。为此，制定了专门的起吊速度、平衡时间段要求、翻转速度、同步要求、计算确定了翻转部位、翻转部位的强度补强保护等工艺方法与参数，达到了预期的效果。

3.6 工装保证及关键尺寸工序控制

严格按照所确定的工艺顺序进行各零部件、底架的组装、焊接、翻转。

制作了专用的下盖板、腹板拼接工装；底架组对胎具等进行辅助定位及尺寸的变形控制。

制作了30米长的水平基准平台，基准的误差0.3mm。

根据设计要求的关键项点，进行重点控制：各中隔板与下盖板的垂直度、隔板间的平行度、纵向的直线度，都严格保证。

挠度值和焊接规范是关键特性，在组装和焊接过程中都是专人、多次测量挠度，边测量边记录。在翻转后对车体关键尺寸重新测量，确保了工序衔接的一致性，保证了组装质量。

4 结束语

在200t钢板运输专用底平车大底架的制造过程中，严格执行工艺卡片及图纸要求。制造完成后，进行了装载试验，各部尺寸都达到产品设计和使用要求，一次交检合格，并已装车使用。经用户信息反馈：投入使用以来，完全满足运营要求。

表l 中部承载面部分的挠度值 （／m m）

张杰锋（1969－10），男，工程师，2003年，毕业于北方交通大学交通铁路运输专业，现任南车石家庄车辆有限公司钢结构车间主任。