地铁车辆铝合金车体的铆接工艺

地铁车辆铝合金车体的铆接工艺 陈后友,陈军兰 (南京地下铁道有限责任公司 运营分公司,江苏 南京 210012) 摘 要:简述了南京地铁一号线车辆铝合金车体的组成部件、车体六大部件的制作工艺和车体的组装铆接工艺,以及 铝合金车体铆接的特点。 关键词:地铁车辆;铝合金车体;侧墙;端墙;车顶;底架;铆接 中图分类号:U231;U270.6+4 文献标识码:B 文章编号:1672-1187(2007)02-0044-03 Rivetedjointcraftofaluminumalloycarbodyformetrovehicle CHENHou-you,CHENJun-lan (OperationBranchCompany,NanjingMetroCo.,Ltd.,Nanjing210012,China) Abstract:ThisarticlesummarizesthecompositionpartofaluminumalloycarbodyofNanjingMetroLine1vehicles,andthe manufacturecraftofsixmajorpartsandtherivetedjointcraftofcarbody,aswellastherivetedjointcharacteristicsofaluminumalloy carbody. Keywords:metrovehicle;aluminumalloycarbody;sidewall;end-wall;vehicleroof;lowframe;rivetedjoint 电力机车与城轨车辆 ElectricLocomotives&MassTransitVehicles 制造技术 第30卷 第2期 2007年3月20日 Vol.30No.2 Mar.20th,2007 收稿日期:2006-10-30 作者简介:陈后友,1998年毕业于兰州铁道学院(现为兰州交通大学)的铁道车辆专业,从事电客车的维护保养、技术改造和零部件的国产化 等方面的技术管理工作。 ◆ ◆ 0 引言 地铁车辆车体是其它系统的载体,是地铁车辆的基 本组成部分。车体组装工艺直接决定着电客车的质量。近 年来地铁车辆车体结构有两种,铆接结构和焊接结构。南 京地铁一号线所用的车辆是法国Alstom公司与南京浦镇 车辆工厂联合生产的,其车体结构是铆接结构。本文主要 介绍南京地铁一号线车辆车体的铆接工艺及其注意事 项。 1 车体组成 该铝合金车体由一个底架、两面侧墙、一个车顶结构 和两个端墙(或一个端墙和一个司机室)等六大部件组 成,如图1所示。 车体的组装采取模块化组装,分底架模块结构、侧墙 模块结构、车顶模块结构和端墙模块结构。模块化组装的 原则是:能在模块上组装的零件、部件,决不在车体组成 后组装,如底架结构,在车体组装前,把所有的电线、电缆 都铺设完毕。车体组装的大工艺就是:先做好六大模块, 然后把这六大模块铆接在一起,组成铝合金铆接车体。 图1 铝合金车体结构 整个车体,除端梁和枕梁是钢部件外,其余的均由大 断面中空挤压铝型材组成。车顶结构由两个车顶边梁和 5个车顶板焊接而成。底架结构由 2个边梁和 5块底板 组成,5块底板是焊接成型,边梁和底板用铆钉铆接组 成。每面侧墙是由4个中间面板模块和2个端部面板模 块与上边梁和下边梁焊接而成,中间面板模块和端部面 板模块都是由一块窗下板和两个侧墙立柱组成的,只是 尺寸不一样。端墙是由3块 8mm厚的钢板和一个端门 槛焊接而成的。因B车二位端要安装受电弓,该端端墙与 其它端的端墙的门上板在外形上不一样,如图2所示。 44 陈后友 等·地铁车辆铝合金车体的铆接工艺·2007年第2期 图2 A车与 B车Ⅱ位端端墙 2 车体六大部件的组装工艺 2.1 底架的组装工艺 首先将 5块底板在焊接台位上焊接成一个整体;然 后在底架铆接台位上与 2个底架边梁铆接形成底架结 构。在铆接时底架边梁和底架地板的一端要对齐,严格控 制两边梁之间的宽度,等铆接完毕后,用龙门吊锯按规定 尺寸将另一端锯齐;按工艺要求铺设防寒材料和相关电 线电缆;到端梁和枕梁的组装台位上,将端梁和枕梁铆接 到底架上。铆接时要按下列原则进行铆接:先铆好一端再 铆另一端,先枕梁后端梁,先中间后两边,先内后外,先下 后上。 2.2 侧墙的组装工艺 首先将上下边梁和 11个立柱固定在侧墙组装台位 上,要注意中间的9个立柱和两端的2立柱不一样,不要 放错位置,并要严格控制立柱之间的尺寸,保证其在公差 范围之内;其次是要注意侧墙的挠度,要和车体组装台位 的挠度一致,为 17mm;第三是焊接,焊接时要严格按焊 接工艺操作,防止焊接变形,保证焊接质量。 2.3 车顶的组装工艺 将2个车顶边梁和5个车顶板固定在车顶焊接台位 上,因为中间的车顶板和两边的车顶板的弧度不一样,注 意车顶板的位置;焊接前要保证车顶边梁之间的开挡,并 要把顶板和边梁卡紧,保证其弧度。焊接时要严格按车顶 焊接工艺操作,防止焊接变形。 2.4 端墙的组装工艺 将端墙板固定在焊接平台上,用卡兰卡紧端墙板,按 工艺焊接,然后再按尺寸将巴爪焊接在端墙板上。 3 车体的组装工艺 3.1 底架的组装 将底架吊到车体组装台位上。底架前后定位,是根据 枕梁下的组装小车的位置而定位的,左右定位是将枕梁 上的中心销插入组装小车的中心孔中而定位的。用台位 上支撑底架立柱的高度来确定车体的挠度,底架下枕梁 处立柱的高度比底架横向中心线处立柱的高度低 17mm,也就是说车体的挠度为17mm。 3.2 侧墙的组装 将两个侧墙吊装到底架上,让侧墙的横向中心线与 底架的横向中心线重合,固定侧墙。侧墙的上部是丝杆定 位,将丝杆拧紧,侧墙的上部位置就已确定;由于底架边 梁和侧墙下边梁是铝合金中空挤压型材,用自锁卡兰将 侧墙下边梁与底架边梁卡紧,侧墙的安装位置就已确定。 3.3 车顶的组装 将车顶吊装到台位上,调节车顶的位置,使车顶中心 线与底架中心线重合。在车内看,使车顶边梁内侧与侧墙 上边梁之间的间隙为1mm,这时车顶位置已调节完毕, 用卡兰固定车顶的4个角。有时车顶不完全是矩形,而是 平行四边形,如图3所示,车顶与侧墙上边梁的错位不要 超过32mm,如果不能调节到32mm以内,可以更换车顶 或调节侧墙的位置(有时是因侧墙变形而引起此现象), 重新调节,严格控制组装尺寸,保证工艺要求。 图3 车顶组装的俯视简图 3.4 钻孔铆接 可以先铆接底架边梁和侧墙下边梁两个铆接位置, 再安装车顶;也可以将底架边梁和侧墙下边梁的两个铆 接位置和车顶边梁和侧墙上边梁两个铆接位置同时铆 接。铆接的原则是:先车外后车内。为了避免铆接错位,两 个侧墙下边梁和底架两个边梁铆接时要同步,车顶铆接 也是如此。铆接底架边梁和侧墙下边梁时,要注意侧墙边 梁与底架底板之间的间隙要一致,为21mm(如图4中A 所示),不一致时要调节一致再钻孔铆接。如果出现不合 格的铆钉,要重新钻孔,用大一个型号的铆钉重新铆接。 图4中B是侧墙下边梁和底架边梁的车体内铆接位 置,C是侧墙下边梁和底架边梁的车体外铆接位置。用卡 兰卡紧C的部位,用手电钻在距端部52mm的位置钻孔 铆接,然后以每间距 100mm钻孔铆接;在还剩 1m左右 时,要保证第一个铆钉距端部 52mm,推算出孔间距,划 线后钻孔铆接。车体其它位置的铆接也按该工艺执行,具 体的孔径要求和铆钉大小按《铆接技术规范》执行。 3.5 窗下板的铆接 在安装车门两立柱之间的边梁上划出中心线,窗下 板下面垫8mm的垫片,调节窗下板的位置,保证门的开 挡,用卡兰把窗下板固定在立柱上,钻孔铆接。 3.6 端墙的铆接 把端墙吊装就位,调节好端墙的位置,使端墙的中心 线与底架中心线和车顶中心线三线重合。用自锁卡兰固 45 SVM-DTC的磁链轨迹更接近圆形, 因而也获得了更接近正弦的电流波形;传统DTC和新型 DTC的磁链轨迹为准圆形,与圆形磁链轨迹相比较,控制 磁链所占用的开关频率较少,从而把有限的开关频率更 多地用于控制转矩,获得了较小的转矩脉动。 6 结论 通过上面的仿真结果可得出以下结论:传统DTC由 于其磁链控制和转矩控制是相对独立的,可以人为地为 其分配开关频率的占用比例,能在低速时获得较小的转 矩脉动,缺点是开关频率不固定;SVM-DTC以恒定的开 关频率同时调节磁链和转矩,却无法改变磁链和转矩占 用开关频率的比例,磁链控制得很好,但其转矩的脉动较 大;新型 DTC结合了前面两种控制策略的优点,磁链由 滞环比较器来独立控制,同时又采用了空间矢量调制,获 得了近似恒定的频率,在给定磁链误差带宽度相同时,其 转矩的脉动与传统DTC相当。与SVM-DTC一样,新型 DTC也存在着微小的稳态误差,但这可以通过速度外环 轻松地消除。 本文提出的新型 DTC方法是针对低速区进行讨论 的,这种方法非常适用于大功率机车在低速区的牵引控 制。同时,随着机车速度的提高,该向传统DTC的切 换也十分简单。 参考文献: [1] DepenbrockM.Directselfcontrol(DSC)ofinverter-fedinduction machine[J].IEEETransonPE,l988,3(4):420-429. [2] TakahashiI,NoguchiT.Anewquick-responseandhigh-efficiency controlstrategyofaninductionmotor[J].IEEEtransonIA,1986,22(5): 820-827. [3]HabetlerTG.Directtorquecontrolofinductionmachinesusingspace vectormodulation[J].IEEETransonIA,1992,28(5):1045-1053. [4] CasadeiD,SeraG,TaniK.Implementationofadirectcontrolalgorithm forinductionmotorsbasedondiscretespacevectormodulation[J].IEEE TransactionsonPE,2000,15(4):769-777. [5] KangJK,SulSK.Analysisandpredictionofinverterswitching frequencyindirecttorquecontrolofinductionmachinebasedon hysteresisbandsandmachineparameters[J].IEEETransonIE,2001, 48(3):545-553. [6] 高景德,王祥珩,李发海.交流电机及其系统的分析[M].北京:清华 大学出版社,2005. [7] 李 夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,1999. 电力机车与城轨车辆·2007年第2期 定端墙,钻孔铆接,先铆接车外后铆接车内。如果Ⅰ位端 是司机室而不是端墙,要在底架边梁和侧墙上边梁的端 部铆接司机室连接板。司机室和车体的连接就是这4个 连接板连接的,所以连接板的相关尺寸必须符合图纸要 求,如上部连接板的焊缝高度要严格控制为 6mm,以保 证司机室与车体的连接。 3.7 各铆接部位的密封 按工艺要求在车体铆接处涂密封胶或粘结胶。注意 车体内部和车体外部以及窗下板所用的密封胶型号不一 样,不能混用。至此车体组装结束。 4 铝合金车体铆接与模块化组装工艺的特点 铝合金车体的铆接工艺具有以下特点: 1)对工装设备要求较高。有些零部件要求零误差,如 上海地铁三号线车辆的司机室与车体是用沉头螺钉连接 的(误差超过0.2mm就连接不上),如果没有精密的工 装,靠人工是不可能做到的。 2)与干线铁路焊接车体相比,密封胶使用比较灵活, 该车体在铆接完成后,所有的接缝处,都涂密封胶。该密 封胶在性能上完全可以代替焊接车体的焊缝,目前在国 内还生产不出这种性能的密封胶,只能进口。 3)铆接与焊接相比,节省能源,减少污染,对工人在 技术上要求较低,培训周期较短,如铆接操作工培训一个 礼拜就可以独立工作,而铝合金焊工至少要培训两年以 上,才能达到焊接工艺的要求。 车体模块化组装的优点:一是可以把模块上所有的 零部件组装误差累积在一起,有些零部件在组装时,误差 可以相互抵消,这样最后累积的误差较小。该铝合金车体 的部件累积误差,体现在车体组成后六大部件接口处的 间隙,可涂密封胶解决,在工艺上容易操作;二是工艺更 加合理,工人便于操作,工作效率高。 参考文献: [1]HUCK公司.铆接技术规范[Z].柏林:HUCK公司,2001. [2] 徐 灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,1992. 图4 车体铆接示意图 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第40页) 46