CRH380系列高速动车组转向架装配技术探析
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摘 要：CRH380系列高速动车组，是我国最早投入运营的时速超过300公里的高速动车组。转向架作为其关键核心部件，由我司独立生产制造，至今已累计生产600余标准列。介绍CRH380系列高速动车组转向架组装技术，并对组装过程中的技术难点和解决措施进行了阐述，建立了高速动车组转向架组装制造工艺技术，为后续中国标准动车组“复兴号”等高速动车组生产制造提供有益的借鉴。
关键词：CRH380系列高速转向架;装配技术;工艺难点
中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.14.091
1 前言
进入新世纪以来，一批先进的计算机辅助制造技术、电子控制系统技术、土木工程技术被引进中国铁路。德国、法国、日本等欧洲国家的先进动力分散式轨道车辆制造技术，是引进关键技术之一。转向架集承载、牵引、走行、制动等功能于一身，是高速列车安全、可靠运行的重中之重，是高速动车组九大关键技术之一。我司作为车辆制造技术引进单位，在转向架制造技术引进、消化吸收的过程中不断完善，优化制造工艺流程，并将精益生产理念融入转向架制造过程，创立了一套完整的高速动车组转向架自动化生产线制造工艺体系。
2 结构特点及技术要求
CRH380系列高速动车组转向架，分动车转向架和拖车转向架两类。构架为双H形钢板压型焊接结构，通过转向架集成化的铸造铝合金过渡枕梁与车体连接，二系悬挂采用两点式控制的高柔性空气弹簧悬挂，架悬式牵引电机，通过弹性悬挂安装于电机支架上，空心车轴和铝合金齿轮箱结构大大减轻了簧下重量，降低了轮轨作用力。采用转臂定位节点实现轮对与构架间弹性连接，与螺旋钢弹簧、垂向减振器组成一系悬挂组成。抗蛇行减振器、横向减振器及抗侧滚扭杆等柔性、刚性连接，提高了车辆整体的综合动力学性能，和整车的通过能力。
3 工艺布局与工艺流程
传统转向架组装工艺采用工装台位分区固定，依靠天车或地平车进行转运流转，散布在厂房一定区域内手工作坊式生产。随着工业4.0推广，国家发展规划“中国制造2025”的提出，转向架传统手工组装效率低下，生产制造周期长等弊端越发不适宜现代制造技术的发展潮流。发展应用计算机辅助制造（CAM）技术、无线网络技术、自动控制技术的转向架制造技术是技术变革的必然。
3.1 工艺布局
CRH380系列动车组转向架采用模块化设计，轮对系统、驱动系统、悬挂系统、管路系统从设计阶段便展现了优良的模块化组装工艺性，且结构工序间独立性强，组成部件台位内可封闭完成。基于厂房面积和基建布局，将转向架组装“骨架”工序设置于生产线内，转向架自动化柔性生产按“S”形排列，以实现厂房区域利用最大化。然后将转向架组装视为主流水工位，主流水工位按节拍进行流转;管线布置、牵引电机组装、摇枕组装视为辅助工位，工序完成的部件作为物料岛，向自动生产线输送成品部件。通过时间观察，结合生产用户需求计划，将生产节拍优化至45分钟/转向架。
3.2 工艺流程
根据功能不同，转向架分为动车转向架和拖车转向架。即转向架提供牵引动力驱动的转向架为动车转向架，无驱动的转向架为拖车转向架。二者之间主体工艺流程相同，即构架配管组装完毕后，进行转向架构架组装，根据各个位置转向架功能不同，将构架组成部件分步组装。牵引电机组成、电机吊架组成、轮对轴箱组成、摇枕组成以部件包的半成品的方式提供给工作台位。转向架落成后进行制动系统、管路系统保压试验和静载荷模拟试验，最终进行交检交验。
我们通过每个制造工步进行实际生产过程的时间观察，整合每个工步的节拍时间，将工序整合化零为整，在计算机网络智能化控制生产，借助AGV物料输送车（柔性组装平台）在不同台位间自动化流转，预先设置的装配数据及数控程序的协同驱动下，极大的降低部件运输成本，提高生产效率。
4 工艺难点及措施
4.1 小部件压装
为避免转向架高速运行过程中关键部件间的冲击，将其连接设计为弹性连接。牵引拉杆弹性节点、牵引梁弹性节点、轴箱转臂定位节点、电机吊架板簧弹性节点等部件安装前需进行节点压装。压装前需对部件外径与装配孔之间的过盈尺寸进行检查。
电机吊架板簧结构较为特殊，因其本身弹性卷簧结构为牵引电机提供弹性连接，将牵引电机“悬浮”在电机吊架内，所以除衬套压装外，还需对板簧的结构中心与衬套节点中心偏离方向进行检测。板簧测量工装上，用板簧自带的销孔定位后夹紧，夹紧前可用无反弹锤轻敲夹紧区域，确保夹紧区域与工装定位面帖实。然后用内卡钳量板簧圆柱销与工装对应测量平面的距离a（上端）和 b（下端）（通过左右和前后的调整测点，找到最小值后，记录数值，数值保留小数点后2位），用游标卡尺测出板簧钳夹区厚度m（理论值为20±025），并保存纸介记录，记录包含m，a，b数值。然后按照如下公式计算水平位置差S，计算结果精确到小数点后1位，S值必须在[-2，2]范围为合格。 S=（m-a-b）/2+15.77。
4.2 管路组装
动、拖车管路组装接头形式为无螺纹管接件，根据管路不同直径，匹配压装压力。管卡预组装管路后，须严格按照标准要求预留接头长度，然后进行截断并对切口修磨，修磨后注意清洁管路，防止残留铁屑进行空气管路系统。管路最终组装前不得拆卸管口护套，组装前应对管路进行过球试验以保证管内无异物。
4.3 转向架分步组装
转向架主体组装分为五步，涵盖了制动系统、一系悬挂系统、二系悬挂系统、驱动系统等组成部件，按照由内至外的顺序逐层组装，该工序是转向架组装的核心。为避免组装过程中人为过失导致的螺栓紧固力矩错误，对转向架组装采用智能拧紧系统组装。将零部件组装要求力矩進行设定，实施完毕后回传至控制系统，系统自动判断组装策略和组装力矩是否符合设定要求，形成实名制的质量报告单供质量部门进行监控。 4.4 轮对轴箱组装
走行部位组装是转向架乃至整车运行安全的关键工序，其中轴承组装是关键点，紧固件组装均采用智能拧紧系统进行监控。轮对轴箱组装分为轴承压装和转臂轴箱组装两部分。
轴承为非接触式密封结构圆锥滚子轴承单元，轴承在一个运用周期内不需进行维护。轮对轴承组装全过程在满足限定温度、湿度、降尘量要求的轴承间内完成。我们采用固定式轴承压装机进行轴承全自动压装，自动输出压装曲线实现压装过程全过程管控，保压完成后进行轴承游隙检测，保证滚珠、辊道、壳体之间配合关系正确。
轴箱采用转臂轴箱结构，分体式转臂同时作为轴箱。由于整体加工后分体组装，故组装前需严格检查转臂两部分序列号，相同序列号的两部分方可组装在一起，避免不同部件组装造成同轴度超差导致轴箱密封不良，进入液体或异物造成热轴。
4.5 转向架落成
转向架落成工序是将已摇枕组成、构架组成、轮对组成三个部分的组装半成品连接成整体的过程。构架与轮对连接过程中，为保证转向架整体处于内力平衡状态，所以需在拉力装置作用下，模拟转向架承载状态，连接转臂与构架，当整车落成后，转向架实际承载车体重量时，转臂节点完全处于受力平衡状态，避免运行过程出现转臂内力损伤。同理，摇枕组成落成后，其中心销与牵引梁组成不需紧固，待转向架静载荷试验时，由静载荷试验机模拟车上载荷，在承载作用时进行中心销与牵引梁之间连接。
4.6 静载荷试验及调整
转向架静载荷试验是模拟车体落成后，检测及调整影响运行安全关键参数的过程，是转向架组装最后的调整检测工序。CRH380系列动车组转向架静载荷试验由偏载试验和均载试验两个过程组成。偏载检测过程中，要保证转向架进入试验机左右两侧方向应与转向架整车位置一致。测量螺旋弹簧高度时，基准面半弧形结构，整体结构宽度较大，所以普通卡尺無法满足测量要求，需特制相应量具进行检测;均载检测过程中，在静压试验台测得四个车轮的载荷，最大偏差车轮载荷与四个车轮平均载荷的差值占平均载荷的百分比不大于2%。当轮重差超差时，返回组装场地进行调整，并重新做偏载和均载转向架静压试验，直至全部合格。
5 结论
以CRH380系列高速动车组转向架组装技术，为代表的高速动车组转向架组装技术体系现已完善、成熟。为后续高速动车组转向架装配提供借鉴和范本。
总结CRH380系列高速动车组转向架组装生产经验，在保持主体工艺流程不变情况下，高速动车组转向架装配生产线可进行柔性匹配生产，满足多品种转向架并线生产要求。
参考文献
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