高速动车组铝合金车体谱系化制造技术平台研究与应用

高速动车组铝合金车体谱系化制造技术平台研究与应用

李凯平 耿明 王永亮 杨文平

中车长客股份公司 吉林长春 130000

摘 要：随着我国高铁的发展，高速动车组日趋系列化、个性化。本文针对不同平台高速动车组铝合金车体制造技术的差异，研究谱系化高速动车组铝合金车体一体化、模块化制造工艺以及工艺装备的通用化、柔性化，形成适用性强、可快速切换的铝合金车体制造技术平台，最终满足谱系化高速动车组铝合金车体的规模化制造。

关键词：高速动车组；铝合金车体；制造技术

1、引言

经过多年的发展，中国高铁运营里程已超3.5万公里，位居世界第一，形成了跨越高寒、高温、多风沙等气候和自然环境差别极大的不同区域的庞大高速铁路网，因此需要不同的定制化、系列化高速动车组与之相适应^[1]。目前，已研发并上线运营了CRH380系列、CRH5系列动车组等二十余种为不同地域环境定制化的动车组^[2,3]。但由于各种动车组结构及制造工艺的差异，在生产制造过程中会面临工装投入大、换型周期长，生产效率低，生产成本高等诸多问题，严重制约着企业的发展，因此，研究谱系化制造技术平台尤为重要。

本文以现有高速动车组为研究对象，开展车体制造技术的一体化、模块化，工艺装备的通用化、柔性化研究，实现高速动车组谱系车体的快速制造，进而提高生产效率，降低生产成本，最终形成灵活、高效、适用性强、可快速切换的高速动车组铝合金车体谱系化制造技术平台。

2、谱系化制造技术平台的研究内容

2.1、制造工艺一体化

在动车组车体实际生产过程中，不同平台车型的制造工艺不同，导致换型周期的增加，场地资源的浪费及生产效率的降低。因此，通过对不同平台同一部件制造工艺的分析及优化，实现各种动车组铝合金车体部件制造工艺的统一，从而减少换型周期及资源投入。

以动车组侧墙为例：原有CRH380系列动车组侧墙为型材整体一次合成，而CRH5系列动车组侧墙分两步合成（如图1所示）。相对而言，CRH380系列动车组侧墙的制造工艺生产周期更短，生产效率更高。因此，对CRH5系列动车组侧墙制造工艺进行改进，减少侧墙中间板合成工序，实现侧墙4块型材的整体一次合成，使其制造工艺与CRH380系列动车组侧墙制造工艺一致。

2.2、制造工艺模块化

工序串行是制约生产周期的一个重要因素，因此，在不同平台车体制造过程中，通过对制造工艺的优化，将串行工艺改为并行工艺，实现各种动车组铝合金车体部件的模块化制造，从而缩短生产周期。

以动车组车头为例：原有CRH380系列动车组车头制造工艺流程主要为串行工序（如图2所示），制造工艺繁琐，生产周期较长。

图2 CRH380系列动车组车头制造工艺流程

因此，对车头制造工艺进行改进：将侧墙及司机室合成工序中的部分内容划分出来，形成独立的车顶合成工序，使其与侧墙并行生产，从而缩短车头整体生产周期，并可节省工装投入，降低生产成本。

2.3、工艺装备通用化

铝合金车体制造需要使用大量工装，以防止焊接变形，但不同平台动车组车体工装各不相同。因此，通过分析车体结构的异同，将工装改进优化，实现各种动车组铝合金车体部件工装的通用化，从而降低了工装投入，减少了场地使用，缩短了换型周期。

（a）平顶板合成工装 （b）平顶附件合成工装

图3 车顶平顶合成工装

以动车组车顶工装为例：图3为车顶平顶合成工装，根据不同平台车顶平定结构特征，对工装压紧及定位装置的位置进行一次性调整，使其适用于各平台车顶平顶制造，从而实现工装的通用化。

3.4、工艺装备的柔性化

工装的柔性化即工装可通过快速、少量调整定位/压紧装置等方式，实现同一工装在不同平台车型间的快速切换。以动车组侧墙工装为例：在现有侧墙合成工装为基础上，根据各平台侧墙的外形弧度，制作相应工装定位块。定位块与工装基体之间以定位销连接，实现快速装卸。同时，不同平台侧墙的定位块以不同颜色标记加以区分。最终实现侧墙合成工装的快速换模，大幅度缩短侧墙合成工装的换型周期，如图5所示。

图5 改进后侧墙合成柔性化工装

3、谱系化制造技术平台在高速动车组项目的应用

通过对谱系化制造工艺的一体化、模块化及工艺装备的通用化、柔性化研究，形成了高速动车组铝合金车体谱系化制造技术平台。目前已应用于CRH380BL/B高寒/B简统/B高寒简统/CL型动车组、CRH5A/E/G/H型动车组、CRH3A型动车组、中国标准350kmh动车组及KDZ8型动车组等谱系动车组，并得到长期的实际验证，有效的降低了公司的生产成本，提高了生产效率，增强了公司的核心竞争力。

参考文献：

[1]都青华等.高速动车组谱系化技术研究平台初探[J].兰州交通大学学报,2014(36):6

[2]王炎金,丁国华,王俊玖.铝合金车体制造技术在中国的发展现状和展望[J].焊接,2005(10):5-7.

[3]王炎金.铝合金车体焊接工艺[M].北京：机械工业出版社,2010.