摘要：标准动车组是我们国家重要的铁路交通项目，它代表着中国高铁技术水平达到了新的高度，是以自身设计、制造完全知识产权的高铁项目，其车体制造难度大，质量控制标准较高，而司机室是车体部件中结构最为复杂，技术难度最高的部件，不但要有高颜值，还有更高的科技含量。相应其他车体部件制造工艺和质量要求更为严格和重要。本文结合标准化动车组车体司机室车顶的结构特征，重点介绍司机室车顶制造过程中的难点及针对焊接变形的控制方法。
关键词：司机室车顶；外轮廓;焊接变形
一、司机室车顶的结构
司机室车顶由前窗框、骨架、蒙皮等组焊而成，车顶构件采用立体三维拉弯工艺制作，结构复杂多变、零件尺寸难以测量，设计工装由钢性固定法和焊接反变形形量叠加方法，组对司机室车顶骨架，保证车顶符合工艺要求。
二、司机室车顶生产工艺
1、前窗框组焊
将大灯框与小灯框放置于前窗框工装上，研配弯梁并在工装上组对,将所有前窗框部件在工装上夹紧，测量前窗框对角线，保证对角线小于等于2mm，对前窗框进行点固，之后必再次测量前窗框对角线，如不合格还需调整前窗框部件达到合格状态方可焊接作业。
2、车顶骨架组成
将前窗框工装与前窗框组合在一起，使用压板及夹子时注意不得磕伤工件，保证前窗框尺寸与前窗框工装匹配合格，将前窗框落入车顶工装中，前窗框工装的下方定位基准与车顶工装定位基础锁合。组对车顶外侧弯梁，要求组对间隙2-3mm,焊接完成后焊缝磨平，将车顶剩余弯梁在工装上组对，保证弯梁中心与车顶工装中心重合，严配弯梁与车顶边梁间隙保证2-3mm,进行焊接。
3、车顶蒙皮
将车顶大灯框与小灯框两侧的蒙皮按照预留2-3㎜的尺寸进行研配，验配后进行段焊，再先将车顶中心的蒙皮放置于车顶骨架上，让车顶中心蒙皮与车顶中心对齐，之后将蒙皮与骨架进行点固和段焊。组对车顶两侧的蒙皮，将蒙皮上沿坡口与车顶灯框的破口对齐，用F型卡子固定，后用用相对于车顶弯梁的样板画出预留2-3mm的焊缝大小，取下蒙皮进行切削，研配组对两侧蒙皮与边梁之间不留间隙，固定后先不做焊接固定，此焊缝宽度由焊接最后两块蒙皮焊接收缩所得。研配车顶最后两块蒙皮，研配过程中保证焊缝保证在2-3mm，焊缝不能太大与太小，段焊过程保证蒙皮与中间和两侧的蒙皮平整不错口，最后进行整体焊接。
三、焊接变形产生的原因
焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化；而与熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形；在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料（如长焊缝的两侧）又受到周围条件的制约，而不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸卸载；与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩时也产生相应的收缩拉应力与变形。 这样在焊接接头区产生了缩短的不协调应变（即残余塑性应变或称为初始应变、固有应变）。其次车顶蒙皮由5块蒙皮组焊而成，中间1块蒙皮、左右2块蒙皮、下部2块蒙皮，蒙皮之间的焊缝比较长，焊接量比较大，待焊接冷却后由于焊接收缩导致蒙皮于蒙皮之间产生拉力，拉力会司机室车顶两侧上扬，使整体弧度变大，
四、焊接变形对司机室车顶的影响
在司机室车顶组成焊接过程中，残余变形的危害性比残余应力大得多，它使焊接司机室车顶外形弧度尺寸改变而无法进行整车组装，使整个构件丧失稳定性而不能承受载荷，使产品质量大大降低。而矫正却要消耗大量的人力和物力，效果也不是很理想，有时甚至会导致产品报废。同时焊接裂纹的产生往往也和焊接残余变形和应力有着密切的关系。因此在制造铝合金焊接结构时，必须充分了解焊接时内应力发生的机理和焊后决定工件变形的基本规律， 以控制和减小其危害性特征分量具有明显的物理意义。
四、司机室车顶焊接过程中出现的变形形式
司机室车顶焊接过程中出现的变形形式有：纵向收缩和横向收缩、角变形、波浪变形，扭曲变形
六、司机室车顶焊接变形控制
通过以上对司机室焊接变形的分析。基本了解了司机室车顶焊接变形的产生原因及变形的种类，针对焊接变形的原因和种类从焊接工艺上进行改进，可以有效防止和减小焊接变形所带来的危害。以下主要介绍几种常见的控制焊接变形的方法。
1、反变形法，在焊接蒙皮之前时，预置反方向的变形量以抵消(补偿)焊接变形。利用装配和焊接顺序来控制变形采用合理的装配和焊接顺序来减小变形，这在生产实践中是行之有效的好办法。
2、调整焊接顺序，在实际焊接生产中焊缝分布对称，但焊后却发生弯曲或扭曲变形，这主要是和焊接顺序不合理引起的，也就是各条焊缝引起的变形未能相互抵消， 以致发生变形。焊接顺序应注意下列原则：?
（1）尽量让焊缝无拘束收缩，焊接方向由内向外，由中间向两端。?（2）对于长焊缝，尽量采用对称焊接，需要2名焊工从两侧同时对称施焊。这样可以使由各焊缝所引起的变形相互抵消一部分。也可以采用对角线焊法或从中间向两边焊。?
（3）先焊接截面较大的焊缝，再焊接截面较小的焊缝。?
（4）?对某些焊缝布置不对称的结构，应该先焊接焊缝少的一侧。?
（5）先焊短焊缝，后焊长焊缝；先焊横焊缝，后焊纵焊缝。?
（6）当存在焊接应力时，先焊拉应力区，后焊剪应力和压应力区。?（7）位于构件刚性最大的部位最后焊接。?
3、在司机室车顶下胎前用三根工艺梁分别固定在左右边梁的前、中、后三个位置。用工艺梁连接能有效减小司机室外形弧度变形，有效控制司机室车顶整体尺寸，在整车装配过程中不会出现因尺寸超差安装不上的问题。
六、结束语
上述基于司机室车顶焊接变形控制方法简便有效，通过此方法可以有效的控制司机室车顶外形弧度的变化，该方法适用于大部分因焊接引起的变形，可以推广使用。
参考文献
[1] 周万盛 姚君山 铝及铝合金的焊接
[2] 李占文 李树立 焊接结构变形控制与矫正