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摘要：二次顶骨架作为地铁内装系统的重要子部件，在公司生产的伊兹密尔城轨、厦门地铁、天津地铁等项目中大量应用。开发二次骨架在带来一定的经济效益同时，能够提升公司地铁城轨车辆制造竞争力。本文主要介绍开发二次骨架的技术准备及工装设计。
前言：二次顶骨架是城轨地铁车辆内装饰系统的重要子部件，内装系统由防寒材、地板、侧墙、端墙及电气柜、司机室间壁、顶板六大部件组成。其中，顶板组成是由中顶板、侧顶板、格栅、二次骨架组成。二次骨架是整个地铁车辆车顶内装部位重要的承载结构，每辆地铁车辆上由四块单独模块化的二次骨架组成，相邻二次骨架之间逐一组装完之后形成整车二次骨架，二次骨架安装后的整体尺寸直接影响到车辆内装顶板的安装效果及其安装后的整体美观性能。一般来说，国内地铁车辆的风道、内装顶板及灯光照明都是基于二次骨架为安装面进行安装，各部位安装之后的功能和视觉效果与二次骨架的安装结果直接相关。
一、二次骨架组成开发
二次骨架具体包括以下两个重要组成部分，一是组成二次骨架的型材，包括横梁和纵梁，其材质均为铝制方型结构，通过螺栓、弹簧垫圈、平垫圈、螺母及角铝将横梁和纵梁在车下组装成小型、模块化的二次骨架。二是二次骨架与车顶安装使用的吊码组成，其包括吊码、车顶滑块、T型螺栓、六角螺栓、螺母、弹簧垫圈及平垫圈。通过在车体内部的车顶C型槽挂装吊码，并将二次骨架与吊码紧固连接，从而达到二次骨架安装上车的目的。
内装的相关技术人员对开发二次顶骨架项目进行了可行性探讨，从人、机、料、法、环、测各个生产要素考虑，结合现有的工艺装备论证是否具备加工二次顶骨架的潜力。通过分析图纸，并按相关技术规范要求绘制拆解图。按照图纸要求，对不同型号的铝型材按尺寸要求加工成不同长度，并对需开孔部位进行铣孔。铝型材加工工艺为：下料、铣孔、型材氧化、穿T型栓、型材嵌入工装、螺栓紧固、打防松标记、自检、表面清理、检验。角铁加工工序依次为下料、冲压、打磨、折弯。冲压3mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢板容易产生变形，需进行打磨调平，清除ф10*20长圆孔周围的毛刺。
各工序中，有以下工序需重点关注：
型材氧化。在型材经铣孔加工完毕后需要进行氧化处理。这是因为经阳极氧化处理获得的氧化膜，厚度一般在5-20μm，硬质阳极氧化膜厚度可达60-2500μm。其膜层具有以下特性：（1）硬度较高。纯铝氧化膜的硬度比铝合金氧化膜的硬度高。阳极氧化膜不仅硬度较高，而且有较好的耐磨性。尤其是表面层多孔的氧化膜具有吸附润滑剂的能力，还可进一步改善表面的耐磨性能。(2)有较高的耐蚀性。这是由于阳极氧化膜有较高的化学稳定性。(3)有较强的吸附能力。（4）有很好的绝缘性能。铝及铝合金的阳极氧化膜，已不具备金属的导电性质,而成为良好的绝缘材料。(5)绝热抗热性能强。这是因为阳极氧化膜的导热系数大大低于纯铝，阳极氧化膜可耐温1500℃左右，而纯铝只能耐660℃。综上所述，铝和铝合金经化学氧化处理，特别是阳极氧化处理后，在其表面形成的氧化膜具有良好的防护一装饰等特性。
打防松标记。每个紧固件紧固后立即用油漆笔（或文件规定的其它工具）涂打防松标记，保证防松标记干燥后不易被擦掉；该防松标记起到易于观察紧固件是否产生松动，并标明该紧固件已经按要求紧固，以便和未操作的紧固件区分开，避免紧固件在安装时存在漏紧的不良现象。防松标记涂打的宽度根据紧固件和被连接件的大小规格而定。对于涂打防松标记处的紧固件、管口外径外径小于Ф10的，防松标记宽度B应为1.5mm-3mm；对于涂打防松标记的紧固件、管口外径外径大于等于Ф10的，防松标记宽度B应为2.5mm-4mm，对于涂打防松标记处的外径大于Ф24的，防松标记宽度B应为4mm-6.5mm。防松标记应与螺纹垂直（如图1），涂打好的防松标记应清晰、明显、整齐、美观。涂打防松标记的角度和方向应选择便于人从外部观察的部位，并且应垂直涂打在紧固件本身和被联接件的平直面部位上，应避免涂打在紧固件的尖角上(特殊情况除外)。螺栓连接进行防松标记涂打时，应优先涂打在螺母一侧，当螺母侧受操作空间等限制无法涂打时可涂打在螺栓一侧。防松标记一直延伸到螺母外露螺柱端面中心，涂打在被联接件表面上的长度L应大于4mm，当两个紧固件（连接件）外缘之间距离小于4mm时，长度L可以等于这两个紧固件外缘之间的距离。
在二次骨架集成完毕后对产品质量进行检测，并总结经验改进工艺。
二次骨架质量审定。集成完后用远红外水平仪等测量工具进行自检（主要测量对角线、直线度、平整度）。完成后召集产品研发中心、制造技术中心、质量检查部的研发人员、工艺人员、质量工程师、检测工程师对样件进行评审，评审时提出了许多重要的建议，如U型角铁外边间距必须保证54mm,为了保持二次骨架稳定性，长圆孔改为ф10mm的圆孔，角铁的宽度不得超出30mm等。为保证产品合格，必须编制合理的工艺流程、检测流程，加工满足各项要求的工装，添置测量平整度、加工精度的测量工具等等，以保证各项技术参数达到图纸设计要求，保证产品质量。
二次骨架技术改进。按照图纸设计要求，二次骨架的对角线差及平整度误差非常小。而实际生产中，由于剪冲机的老化，30mm宽的不锈钢板加工精度很难保证。冲压机冲压3mm厚不锈钢时容易粘刀，冲压后角铁产生变形，需进行变形调修和打磨处理。设计的Φ10×20长圆孔在角铁安装时有一定的活动余量，安装时容易产生平整度误差，从而无法满足二次骨架的机械性能要求。因此，用圆孔代替长圆孔设计可以减小一定的误差。角铁采用铝合金型材，以保证角铁的加工精度及骨架的平整度。外角为直角设计保证型材间垂直精度。同时，角铁采用圆孔设计，减小二次骨架的活动变形及平整度要求。
二、工装设计
参照二次骨架采购技术规范，二次骨架需要满足如下的机械要求：1、二次骨架组装后的对角线差不超过1.5mm，自然放置或者吊装后，整个平面度误差不得超过0.5mm。2、二次骨架组装后各横、纵向梁之间的接缝处不平度不超过0.5mm。3、二次骨架所有未标注的公差须按照ISO2768-mk执行。4、铝型材及角铁螺钉等配件的表面质量标注符合IS01302-2002标准。5、冲击性能：二次骨架各部件能承受符合IEC61373-2010规定的冲击振动。6、型材的形状规整，其扭拧度在全长度范围内不大于0.5mm。为了满足二次骨架的机械性能，骨架生产加工过程需要设计工装辅助。
工装装备要立足实际，做到结构简单、使用方便、技术先进、经济合理、安全可靠。工装严格按照图纸要求设计，使用时只需按规定将不同长度的铝型材放置在工装上的，避免了重复对照图纸的麻烦，保证了集成精度并且易于操作，提高了生产效率。
三、结语
二次骨架是地铁车辆内装系统的重要承载部件，加工、集成效果关系到车辆内装的最终安装效果。本文研究了二次骨架结构，从工艺和工装两方面作了分析，希望对相关产品制造提供必要的参考。
参考文献：
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