西南交大二年第2学期铁道车辆制造工艺第 2 次作业

1、铁道车辆制造工艺第 2 次作业1. 焊接结构合理性考虑的主要方面答： 坡口的选择、 合理确定焊缝尺寸、 合理布置焊缝、 设计接头应考虑焊接方法的特点、应保证可焊到性。2. 某型敞车的中梁如下图所示， 主要有 A 、 B 、 C 三组焊缝。 试针对所有可能的不同焊序和方向导致的焊接残余变形， 分析与比较装配焊接工艺方案的合理性答：第 方案： 先装配槽钢和盖板， 焊接焊缝 C， 然后再装配隔板， 焊接焊缝 A、 B。 这个方案的特点是： 纵向长焊缝 C 据 x-x 轴较远， 产生较大的上挠变形 f C ， 焊缝 B 的横向收缩也产生上挠变形 f B ，焊缝 A 的中心偏于 x-x 轴上方， 但距重

2、心较近， 其横向收缩产生不大的下挠变形f A 。 因此， 总变形量 f=f C +f B -f A 。第方案： 先装配盖板和隔板， 焊接焊缝 B， 然后再装配槽钢， 焊接焊缝 C、 前后焊接焊缝 B。 这个方案的特点是： 焊缝 B 只引起盖板的缩短， 对整个梁的上挠基本不产生影响， f B =0。 装配槽钢以后， 焊缝 A、C 分别位于 x-x 轴的两侧， 变形可以抵消一部分， 因此总变形量 f=f C -f A 。第方案： 先装配隔板和槽钢， 焊接焊缝 A， 然后再装配盖板， 焊接焊缝 B、 C。 这个方案的特点是： 焊缝 A 位于结构重心上， 之引起槽钢的缩短， 即 f A =0， 装配一

3、焊接盖板后， 焊缝 B、 C 都产生上挠变形 f B f C ， 因此， 总变形量f=f C +f B 。综上， 从减小中梁弯曲变形的角度看， 第方案是最好的。 但在车体钢结构制造中， 往往要求中梁组焊后具有足够的上挠度值， 以保证车体总装后具有 012mm 的上挠度。 因此使用的方案最合适。 即利用装配焊接次序和组装夹具上预制的上挠度就可方便达到重量上挠度的要求。3. 车体钢结构所用材料的一般要求答： 铁道车辆车体钢结构所用材料， 一般要求符合下述技术要求： 在满足力学件能的前提下，尽量减轻自重；具有良好的耐大气腐蚀性能；具有抗振特性，材质疲劳裂纹的传播速度要小； 对应力集中的敏感性要小；

4、有较好的冲压和焊接工艺性，便于制造和修理4. 铁道车辆车体承载结构常用材料答： 日前国内外铁道车辆车体承载结构所用材料， 主要有普通碳素钢、 耐候钢、不锈钢和铝合金等四种金属材料 某些部件也采用玻璃钢和夹层结构材料等：5. 车体用耐候钢的主要特点参考答案： 耐候纲是低合金高强度耐大气腐蚀钢的简称。 世界各国普遍根据自己的资源条件，研制了各种类型的耐候钢。这种钢的合金元素含量少 ( 一般不超过 3 ) ，成本低， 强度高， 综合性能好。 我国从 1965 年开始在新造客货车中使用耐候钢，从 1987 年起成批生产耐候钢车辆 到 1990 年新造车辆要求全部使用耐候钢。 科学试验和运用试验都证明

5、国产耐候钢比普通碳素钢有较高的耐腐蚀性能。 铜磷系耐候钢的耐腐蚀性， 一般相当于普通碳素钢的 2 倍左右， 在恶劣环境中相当于2 3 倍； 铜磷铬镍系耐候钢的耐腐蚀件相当于普通碳素钢的 2 3 倍， 在恶劣环境构目当于 3 倍以上。 客车新造数量较少， 用薄板较多， 常选用耐腐蚀性能较好的铜磷铬镍系耐候钢。货车新造数量多， 用钢量大， 使用中厚板、 型钢较多 常选用铜磷系耐候钢6. C70 钢结构的装配系统图参考答案：7. 中梁制造中存在的主要问题， 原因及工艺措施答：中梁组成主要以焊接为主、 焊接变形对个梁的制造质量将产生很大的影响。 不同的装配与焊接顺序能够改变焊缝对于结构重心的相对位置

6、. 因此， 在组焊前要认真分析焊缝的分布及焊后可能引起的变形， 进而确定正确的组装、 焊接顺序、 作为基本原则， 装配与焊接顺序应做到“先内后外” ， 前者是为了组装方便， 后者是在增强内部刚度的条件下可使焊接变形减为最小。8. 底架调修工艺中端梁的矫正方法答：底架倾斜是由端梁、 枕梁、 横梁倾斜造成的。 一般要求， 当枕梁处中、 侧梁水平差超过 6mm 时，就要进行矫正。 采用火焰矫正法时， 在如图 55 所示的枕梁较低侧。 处加热， 使之升高。 若小、侧梁水平差较大时， 同时在枕梁较高侧根部 b 处加热 位之下降， 最终使底架达到水平。 若倾斜程度过大， 一次矫正解决不了， 可进行二次加热

7、矫正。 但加热点不要在已加热过地方重复加热， 避免内于金属组织变化及过厚的氧化皮脱落， 使材料性能下降。端梁的矫正方法和枕梁相同， 若倾斜过大， 按图所示的 a、 b、 c、 d、 e 处加热。9. 侧墙组焊夹具采用内侧朝下组装方法的优缺点答： 侧墙组焊夹具多采用侧墙内侧朝下的组装方法。 其优点是内侧的形状与尺寸精度能够得到保证；外侧零件均可在夹具内装配，生产效率和组装质量高。缺点是侧柱上料较困难。10. 敞车车体钢结构总装工艺过程的主要步骤答： (1) 车体钢结构组对 (2) 铰孔 (3) 拉铆 (4) 车体焊接 (5) 钩缓组装、 转向架落成(6) 交验11. 车顶组装中存在的主要问题及工

8、艺措施答：(一)存在的问题1. 对车顶弯梁外涨： 由于车顶弯梁与车顶板之间的焊缝集中于弯梁中件轴的一侧， 使车顶的圆弧部分收缩而产生外涨， 这将给车体钢结构总组装带来困难。2 车顶纵向收缩变形： 由于车顶横向焊缝较多和在车顶调平作业时采用火焰加热引起车顶纵向收缩变形。(二)预防措施对车顶弯梁外涨可采取在焊接车顶弯梁与车顶板焊缝时， 用定位拉杆拉紧并临时点固， 待组装结束后再取下拉杆， 可减少车顶的外涨变形。 还可以采取反变形的方法， 将组焊夹具作成比实际部件宽度略小而高度略高， 以保证车顶弯梁圆弧展开长度不变， 待组焊结束后， 其宽度满足技术条件要求。对车顶纵向收缩变形的预防措施是在车顶板下料

9、时， 其长度尺寸适当放长。 同时在制造过程中 采用 CO 2 焊可以有效地减少车顶的纵向收缩变形。12. 客车制造的工艺流程图参考答案：13. 货车总组装的主要工艺过程答： (1) 车体除锈 (2) 涂装防锈底漆 (3) 调整旁求间隙 (4) 组装侧门及下侧门(5) 制动装置的组装 (6) 涂装面漆 (7) 调整车钩高度 (8) 交验14. 25 型客车车体钢结构总装工艺过程答：1 确定底架在总装夹具上位置 2 组装侧墙 3 组装内外端墙 4 组装车顶 5车体焊接 6 车体调平工艺15. 客车总组装的主要工艺过程答： 1 木结构的安装 2 车窗安装 3 其他装置的安装 4 车体钢结构油漆 5

10、落车检查 6 试运转16. 铁道车辆制造夹具的分类答： 夹具的种类很多， 按其用途大致可分为通用夹具、 专用夹具、 可调夹具、组合夹具和随行夹具等。 夹具又可按适用的机床种类分为车、 铣、 钻等方面的夹具。 还可按其夹紧动力分为手动、气动、液压和电磁等夹具17. 对夹具的设计要求答：(1)按照所完成的下什， 大具可分为： 装配(及点定焊)用的夹具， 焊接用的夹具和装配焊接夹具。(2)按工作面在空间的状态， 夹具可分为固定式和旋转式(包括定期旋转式和连续旋转式)(3)按照装配部件的重量和尺寸， 夹具可以划分为： 轻型夹具3kN 以下的小部件； 中型夹具310kN 的部件； 重型夹具重量大于 10

11、kN 的大部件。18. 什么是工件定位的原理答： 一个工件在夹具中未定位之前， 也可看作一个在空间直角坐标系中的自由刚体， 有六个自由度 即沿三个坐标轴方向移动和绕三个坐标轴方向转动。 要使工件在某方向有确定位置， 就必须限制该方向的自由度。 当工件的六个自由度均被限制后 工件在夹具中的位置就完全被确定了 这就是工件定位的基本原理。在夹具中通常用六个支承点来实现，故又称为六点定位原理。19. 什么是欠定位、 过定位答： 如果工件定位时， 对于应该限制的自由度而没加以限制， 这种情况称为欠定位。 如果工件定位时， 有两个或两个以上的定位支承都起着限制同一个自由度的作用，这种定位叫过定位。20.

12、常用的定位方法和元件答：(1)工件以平面定位 工件以平面定位时， 所用的定位元件(即支承件)可分为主要支承和辅助支承两类， 前者用来限制工件自由度， 是真正具有独立定位作用的定位元件； 而后者则是用来加强工件的安装刚性， 它不起限制自由度的作用， 仅在工件定位后才参与工作。主要支承：它有固定支承、可调支承和浮动支承(自位支承)等二种。它们的结构尺寸一般已标准化了，可在有关手册中查到。a 固定支求： 这种支承在夹具上不能调节。 它又分支承钉和支承板。 支承钉多用于工件定位需三点支承或侧面支承的时候， 其结构形式有平头、 圆头、 网纹顶面三种。 平头支承钉用于精基准定位， 圆头和网纹头支承钉用于粗

13、基淮定位。 支承板多用于精基淮定位。b 可调节支承： 高度可调节， 主要用于工件粗基准定位。c浮动支承：每个浮动支承，只相当一个支承点，即约束一个自由度。它主要用于尺寸大或刚性较差的工件粗基淮定位。辅助支承：工件定位并夹紧后，若工件刚性和稳定性很差，在切削力和夹紧力作用下会发生不稳定和变形，故应增加一个不起限制自由度作用的辅助支承。辅助支承分为自引式(浮动式)和推力式两种， 均已标准化了。 当工件定位平面与定位元件接触， 若接触面相对工件总尺寸较大时， 限制三个自由度； 很小时，限制一个自由度； 如接触而相对工件呈狭长形时， 限制两个自由度。(2)工件以外圆表面定位 工件以外圆定位时， 常用 v形块作定位元件。 即使工件外圆尺寸变动 但圆柱面对于 v 形中心总是对称的。 其定位特点是工件的对中性很好。 用 v 形块定位时， 较长的 v 形块限制四个自由度；较短的 v 形块则限制两个自由度。 v 形块结构已标准化。(3)工件以内圆孔定位 工件以内孔定位时， 常用的定位元件有定位销、 定位心轴、 自动定心机构(如三爪卡盘、 弹簧心轴等)。定位销： 又分圆柱定位