周晶辉 李宏达 马健男
中车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130062
摘要：本文以动车组系列生产制造为基础，从铝合金车体多个工序进行分析、讲解，总结出车体制造标准化操作创新方法，精益求精的创新理念，对高铁发展的深远影响。
关键词：工匠精神 技术创新 铝合金特性 标准化制造
0引言：
工匠精神是一种修行，世间只有必然没有偶然，培育精益求精的工匠精神，提高品质，创建品牌，缩小与世界的差距。随着高速铁路的快速发展，标准化操作是保证一个产品质量的重要手段。尤其是对我国高铁走出国门更加显得尤为重要。本文结合CRH380系列车型，在铝合金车体生产制造过程进行分析、讲解，总结出车体制造的基本原理和工匠精神对高铁发展的深远意义。
1 培养生产一线员工创新发展的理念
几千年的传统文化沉淀，会唤醒我们身体里的一种文化传承基因，我们的内心需要“匠”来进行寄托和安慰。所以今天对于将人、匠心的提倡也由此而来。在此背景下，越来越多的年轻一代涌入了新一代技术创新的时代。过去常说没有创新就没有创新。创新是一种非常困难的事，创新不是嘴上说，而是需要做出来的，要充分理解材料、充分掌握技艺、能够完全把控产品的设计、工艺的理念，加上认真的工作态度和精益求精的精神，最大限度发挥个人潜能，把所做的产品达到完美。
铝合金高铁生产制造近十余年，2006年开始生产CRH5型车，2009年开始生产制造CRH380km/h铝合金车体，在生产过程中大都是新招的员工，虽然这些年轻人学历都是本科，但是他们在铝合金车体制造领域懂得少之甚少，因此我们有必要把这些新员工培养成有责任、敢担当、专研技术的新一代高铁匠人，那么我们必须从一点一滴做起，认真学习铝合金生产制作过程中的精髓，领悟每一个部件生产的过程中细节、尺寸、公差，使每一个生产出来的部件都达设计、工艺要求。
2 铝合金特性及在高速铁路上得到应用
铝合金的密度为2.7g/,约为铁或铜的1/3，铝合金的强度高，导电导热性能好，具有良好的铸造和加工性能。铝合金焊接过程中，由于铝合金弹性模量小，热导率和热膨胀系数高，焊后在焊接结构中不可避免地产生焊接残余应力与变形，从而影响焊接结构的质量与可靠性，分析研究铝合金结构焊接应力与变形问题，在结构设计阶段考虑焊接结构残余应力与变形的大小与分布及预防措施，选择合理焊接工艺和优化设计来减少和控制残余应力与变形，对高效地进行铝合金焊接结构的生产具有重要的理论和实际意义。
制造业的发展离不开高素质的技术队伍，由于焊接变形的多样性和复杂性，这就使得掌握焊接变形技术具备较强的广泛性和综合性.同时还具有一定的理论水准和操作技巧，因此从事本项工作的操作人员不但应具备较广泛的基础理论知识和一定的实际操作经验，还要求在焊接方案的选择中具有对相关理论知识的近一步理解和灵活应用能力。
采用高强度铝合金挤压型材组焊铝合金车体，在生产中出现许多技术难题，其中最严重的难题是铝合金焊接变形.以前我们对铝合金焊后的火焰调修技术只能用冷调技术，容易产生调修裂纹，并且有局限性.我们通过多次材料强度试验，多次火焰调修工艺试验，找到了铝合金变形焊接后的火焰调修技术工艺参数.在生产中应用效果显著，为铝合金车体焊接成功提供了技术保障.
伴随着焊接过程而发生的焊接变形和残余应力是影响焊接产品精度的性能的重要因素，至今仍然是工业生产中需要解决的重要课题.由于铝在加热或冷却时的膨胀或收缩率约为钢的两倍.纯铝在结晶时的体积收缩率到7%，铝合金收缩率平均也达5%，因此，在焊接铝合金结构件时，焊后失稳变形问题尤为突出.
德国、法国和日本在铝合金应用车体制造方面的研究较早，经过几十年的铝合金车体的制造经验的积累，在设计上业已成熟。能够做到结构合理，工艺完善，高速轨道客车正在成为西方国家社会发展、经济繁荣不可缺少的一部分，同时也在成为文明、进步的象征。
我国在这方面的起步较晚，2001年，长春客车厂建成了国内第一条铝合金车体自动化焊接生产线，开发制造了210km/h铝合金车体电动车组、270km/h高速试验列车，2005年阿尔斯通CRH5型动车组、2009年西门子CRH3型动车组技术的引进，开启了我国高速铁路客车的新时代。
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3 标准化操作生产出合格的高铁部件及车体
我们深深认识到当前国内经济有投资驱动转向自主创新驱动的形势下，呼唤工匠精神价值回归、构建自主创新品牌的重要性。在这里谈谈我对工匠精神的理解和几点感悟。工匠精神在于追求至善境界工匠精神，就是把准确率从99％提高到99.99％，不断地追求至善的境界。具备扎实的基本功、过硬的本领，是工匠精神的基本要求。那么如何练就精湛的技艺，我的体会是——一以贯之 。任何一个事情重复做，都能成为专家；重复的事情用心做，就能成为赢家；卖油翁倒油时能让油穿过铜钱孔而无半点洒出，这些精湛技艺的得来，无非是专注一件事情，而后经过大量练习，不断完善追求至善境界，就能成为这方面的能手和专家。
在中车长客高速动车组铝合金车体生产制造基地，非常重视部件及车体生产的每一个环节。例如：操作者用手工将零部件进行组对时，根据图纸及工艺文件的要求利用专用工具切割、角磨、直磨三个步骤精细化操作，根据不同板厚利用三角函数计算出的相对应的数值进行切割，这就是一名操作者精益求精、标准化操作的具体体现，这种方法不仅仅在于好看、漂亮，更重要的是完全满足焊接工艺要求增加其焊缝的强度。
3.1 对接焊缝反变形量的计算方法
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连接板焊接母材均为8mm，对于厚8mm以上铝合金焊接时，焊前需要进行预热，一般预热到100℃左右，这样势必会导致工件变形，一般厚8mm的铝合金焊接间隙留出4mm，这样才能保证焊接时能够焊透。根据以往生产经验，焊接完成后部件长度收缩2mm，由于连接板焊接是两道焊缝，所以部件焊接完成后收缩量取4mm。
如上图所示，反变形后ac等于ab加上焊接收缩量的10分之一。
首先把底架头车前端用水准仪测量平度，量取焊接区域到底架头车前端距离为1600mm等于1.6m,即ac＝1.6＋4／10000＝1.6004（m）
假定abc是直角三角形。根据勾股定理得：
(bc)2＝(ac)2－(ab)2
(ab)2＝(ac)2－(bc)2＝1.60042－1.62＝0.00128
ab≈0.0357(m) ＝35.7(mm)
所以连接板焊接反变形量取36mm，和目前在CRH3型动车组头车底架生产过程中采用的反变形量一致。
3.2 CRH5 200km/h司机室小侧墙三角函数几何切割法
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操作者测量小侧墙与水平墙相对尺寸，根据b、h数值计算小侧墙切割线。
h 水平墙上平面与小侧墙组对前上平面的高度
b 水平墙上平面与小侧墙之间的间隙
γ 为小侧墙上平面切割点
β 为小侧墙下平面切割点
４mm 是图纸给定的水平墙上平面与小侧墙上平面的高度差
β＝h－4
γ＝β-b
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4 结论
车体制造难点在于技术的壁垒，车体制造在很多区域采用计算、列表、采用专用工装，有效的提升部件组对精度，由于以上创新方法的应用和固化，规范了操作者标准化操作水平。车体制造大数据积累其结果以技艺之美、态度之美、心灵之美和奉献之美，发现工业之美，操作者素养的提升也是践行企业“科学、严谨、精准、法制”工业文化的基础，更是擦亮“金名片”的钥匙！
作者简介：周晶辉（1969－），男，高级工人技师，首席操作师，主要从事铝合金车体制造.