CR400BF转向架构架关键制造工艺

CR400BF转向架构架关键制造工艺

李小军;刘冠男

【摘要】Manufacturing technology plays an important role in the R&D and manufacturing of high-speed train,as the technological support to improving the manufacture quality,efficiency and capacity of production.This paper mainly introduces the key manufacturing technology of China Standard EMU Trains' (CR400BF) bogie frame,which is designed and produced by CRRC Changchun Railway Vehicles

Co.,Ltd.Final1y,the research direction for improving manufacturing technology is proposed.%制造工艺作为保证产品质量、提升工厂生产效率及能力的重要技术支撑,在高速列车的研发及制造中发挥着重要作用.介绍由中车长客股份公司牵头研发并生产的中国标准动车组(CR400BF)转向架构架的关键制造工艺,并从工艺提升的角度,提出后续工艺研究的方向,对类似结构的转向架构架制造工艺具有很好的参考借鉴意义.

【期刊名称】《电焊机》

【年(卷),期】2018(048)003

【总页数】7页(P102-108)

【关键词】中国标准动车组;CR400BF;转向架构架;制造工艺

【作者】李小军;刘冠男

【作者单位】中车长春轨道客车股份有限公司,吉林长春130062;中车长春轨道客车股份有限公司,吉林长春130062

【正文语种】中文

【中图分类】U271.91

0 前言

近年来，高速列车的运营速度越来越高，对高速列车关键部件提出了更为严格的要求。作为高速列车走行部的主要构件，转向架在工作过程中承受着安装部件的工作载荷、制动、牵引和惯性力等交变载荷，是保证高速列车高速运行的关键部件，其结构设计和制造质量对高速列车的运营安全有着重要影响。

中国标准动车组是在中国铁路总公司主导下，集国内轨道车辆相关企业、高校、科研院所等优势力量而研发制造的尖端产品，在技术上实现全面自主化，具有创新性、安全性、智能化、人性化、经济性等特点。中国标准动车组分为CR400AF和

CR400BF两款车型，在此主要介绍由中车长客股份公司牵头研发并生产的

CR400BF转向架构架关键制造工艺。

1 CR400BF转向架构架

1.1 构架结构

构架是转向架各零部件的安装基础，是转向架的关键承载部件，承受和传递各种作用力，不仅其结构、形状、尺寸需满足转向架组装的要求，构架结构强度也必须满足运营及极限工况下的相关力学要求。

CR400BF转向架构架采用焊接结构，构架主体由2个箱型结构的侧梁和1个横梁组成，呈H型结构；侧梁采用上、下盖板和两侧立板组成的箱型变截面U型结构，外部设计了扭杆座、抗蛇行减振器座、转臂定位座等。横梁组成采用钢板焊接的2个箱型结构通过靠近两端的纵向立板连接的结构。动车横梁组成上设计有牵引电机、齿轮箱、牵引拉杆、横向减振器等部件安装座；拖车横梁组成上除牵引拉杆、横向

减振器等部件安装座外，还设计有两根制动梁，与横梁采用箱型过渡连接，以满足轴盘制动夹钳的安装需要。侧梁和横梁以插接方式连接，侧梁上盖板向内延长通过连接块和横梁上盖板实现对接，侧梁下盖板向内延长与横梁下盖板对接，而横梁外立板和内立板分别向外延伸插入侧梁内部直接与侧梁内立板连接。动、拖车构架结构及连接形式分别如图1～图3所示[1-2]。

图1 动车构架

图2 拖车构架

1.2 构架材料

根据构架在列车运营过程中的受力特点，采用S355J2W+N耐候钢及Q345E两

种材料。S355J2W+N耐候钢材料具有屈服强度高（ReL≥355MPa）、可焊性好（C当量≤0.45%）、耐腐蚀性优异[3]和低温冲击韧性较好的特点。构架的横梁、侧梁等主体结构均采用S355J2W+N耐候钢板。牵引电机、齿轮箱、制动装置、

牵引拉杆、横向减振器等部件在构架上的安装座均采用锻件，材质采用Q345E。

图3 构架横、侧梁接口

2 CR400BF转向架构架制造工艺流程及难点

动车、拖车两种构架主结构一致，因此，两种构架的制造工艺基本相同。

2.1 构架制造工艺流程

构架采用模块化制造工艺，先分别完成侧梁和横梁（拖车构架含制动梁）的组对和焊接，再进行构架组焊，即将横、侧梁组焊至一起，并完成各安装座的组焊，具体流程如图4所示。整个工艺流程中，侧梁焊接工序、构架一步调修工序和构架二

步组对工序极为关键。其中，侧梁的焊接量占整个构架焊接量的50%，由于箱型

结构本身易产生扭曲和弯曲变形，且矫正困难，加之侧梁上包含转臂定位座、扭杆座等关键零部件，焊缝质量要求高，因此，侧梁焊接工序对构架整体质量影响很大。另外，构架一步调修和构架二步组对工序直接影响构架上各安装座的组对尺寸，并

对构架最终尺寸有着决定性影响。

图4 构架焊接工艺流程

2.2 工艺难点

（1）部分关键焊缝的焊接质量。

构架上的部分关键焊缝，焊接位置不佳，且焊缝质量等级高（CP B），很难保证焊接质量。如侧梁与扭杆座之间的对接焊缝，焊缝接头形式为双面V型坡口对接接头，整条焊缝呈一条空间曲线分布，如图5所示。焊缝质量等级为CP B级，要求X射线探伤检测，难度较大。

图5 侧梁与扭杆座对接焊缝示意

（2）构架焊接尺寸控制。

受尺寸精度要求高、焊接变形大、变形矫正困难等诸多因素制约，构架焊接尺寸控制是CR400BF转向架构架焊接的一大难点。

（3）焊接生产效率。

构架焊接质量和焊接尺寸精度的要求高，生产过程中某一个环节的疏漏将对构架整体质量造成很大影响，极易导致焊接返工及矫正困难，加之构架本身焊接量较大（单个构架焊丝消耗约110 kg），焊接生产效率提升困难。

3 CR400BF转向架构架关键制造工艺

3.1 焊接方法

构架采用MAG焊，保护气体为φ（Ar）82%+φ（CO2）18%混合气体，除了不带衬垫的对接焊缝打底层焊接采用较小的焊接规范（电流90～110 A，电压16～18 V）以外，其余焊缝的焊接电流、电压均为240～270 A、28～31 V。上述规定的焊接方法及参数经工艺评定及生产实践验证，焊缝成形良好、飞溅相对较少、接头质量好，电弧稳定性好。

根据构架结构特点，采用手工焊接与机械手焊接相结合的方法，侧梁、制动梁及齿