应用于不锈钢车体挠度控制的数字化组对工艺的制作方法

本发明涉及不锈钢地铁车辆制造，尤其涉及一种应用于不锈钢车体挠度控制的数字化组对工艺。

背景技术：

1、不锈钢客车车体主要由车顶、侧墙、端墙及底架等核心部件构成，各部件间通过点焊或弧焊完成连接。挠度作为衡量车体结构刚度的关键技术指标，直接决定车体承载性能。挠度定位为枕内车长为弦长所对应的弦高为挠度。为满足客车服役阶段对内部设备及乘客的承载需求，不锈钢车体制造完成后需满足枕内区域上挠8-14mm、枕外区域下垂0-5mm的挠度设计标准。基于此，在车体制造阶段，需对底架与侧墙提前预制挠度，以保障整车最终挠度符合设计要求。

2、车体合成工序按照底架→端墙→侧墙→车顶的装配顺序依次开展。其中，底架挠度预制通过调节支撑装置高度实现，如图1所示，确保支撑装置上表面与底架结构面紧密贴合。侧墙挠度预制则采用挠度块定位工艺，挠度块通常布置于门立柱下部位置；

3、侧墙预制挠度过程中，易出现相邻门中心距、窗中心距等关键尺寸出现偏差。在整车合成时，侧墙合成后的实际挠度需与底架预制挠度精准匹配，方可保障整车装配质量，若车体合成阶段侧墙与底架挠度匹配性差，需安排操作人员对侧墙、底架等部件进行二次调修，且需借助拉带等工具施加外力校正。该操作方式不仅会使车体内部产生较大残余应力，导致后续焊接工序完成后变形量增大。同时易引发侧墙与底架连接部位出现鼓包缺陷，造成侧墙平面度超差，最终影响车体整体装配尺寸与结构稳定性，进而影响车体生产效率。而且，上述现有侧墙合成工艺的挠度参数设定，多依赖工艺人员的经验判断，缺乏量化的数字化指导依据，在首车试制阶段，易出现侧墙挠度超差问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种应用于不锈钢车体挠度控制的数字化组对工艺，用于解决分块侧墙、门口组成合成后不符合设计标准，整车合成阶段侧墙挠度与底架挠度不匹配引发的问题；

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明公开的应用于不锈钢车体挠度控制的数字化组对工艺，包括：

4、获取已知的弦长bc、预设挠度值ed；

5、根据弦长bc以及预设挠度值ed，在catia软件中绘制目标圆弧及连接目标圆弧上两端点的弦；

6、查找工装图纸，明确整车合成时各关键部件的工装挠度支撑位置；

7、在弦上确定与各关键部件的工装挠度支撑位置对应的目标位置，目标位置与目标圆弧上与目标位置对应的目标点位之间的距离作为相应关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值；

8、基于各关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值，采用catia软件对侧墙合成的组对过程进行全流程仿真模拟，并基于全流程仿真模拟结果对关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值进行调整得到各关键部件的工装挠度支撑位置对应的预设挠度标准值。

9、进一步的，关键部件包括分块侧墙、侧墙门口组成，基于各关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值，采用catia软件对侧墙合成的组对过程进行全流程仿真模拟，包括以下步骤：

10、在catia软件环境中完成不锈钢车体中分块侧墙、侧墙门口组成的三维模型建模；

11、分别在弦上确定与侧墙门口组成和分块侧墙的工装挠度支撑位置对应的目标位置，以分块侧墙的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值为距离，以分块侧墙的工装挠度支撑位置对应的目标位置为起点，确定分块侧墙的布置位置，将分块侧墙布置在分块侧墙的布置位置；以侧墙门口组成的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值为距离，以侧墙门口组成的工装挠度支撑位置对应的目标位置为起点，确定侧墙门口组成的布置位置，将侧墙门口组成布置在侧墙门口组成的布置位置，分块侧墙和侧墙门口组成布置在弦的同一侧；

12、基于布置的侧墙门口组成和分块侧墙，利用catia软件执行对侧墙合成的组对过程进行全流程仿真模拟。

13、进一步的，并基于全流程仿真模拟结果对关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值进行调整得到各关键部件的工装挠度支撑位置对应的预设挠度标准值，包括

14、全流程仿真模拟过程中充分考虑侧墙门口组成、分块侧墙的尺寸公差因素，检测分块侧墙中各关键尺寸，针对超出公差的关键尺寸对应的目标位置，对目标位置对应的工装挠度支撑位置的理论挠度值进行微调，并基于微调后的理论挠度值对侧墙合成的组对过程进行全流程仿真模拟，直到各关键尺寸在公差内，将微调后的理论挠度值作为对应工装挠度支撑位置的预设挠度标准值。

15、进一步的，对目标位置对应的工装挠度支撑位置的理论挠度值进行微调，包括当关键尺寸超过公差的上限，将关键尺寸相应的目标位置对应的工装挠度支撑位置的理论挠度值下降1-2mm。

16、进一步的，并基于全流程仿真模拟结果对关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值进行调整得到各关键部件的工装挠度支撑位置对应的预设挠度标准值，包括：

17、需充分考虑侧墙门口组成、分块侧墙在实际生产过程中可能存在的尺寸公差波动因素，将公差范围合理融入仿真模型，模拟实际组对中的尺寸偏差场景。

18、进一步的，各关键尺寸包括分块侧墙上部装配间隙、相邻门中心距、窗中心距、侧墙上部和下部全长。

19、进一步的，并基于全流程仿真模拟结果对关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值进行调整得到各关键部件的工装挠度支撑位置对应的预设挠度标准值，还包括：

20、针对全流程仿真模拟过程中分块侧墙的上部出现干涉的干涉位置，采用微调方式对干涉位置对应工装挠度支撑位置的理论挠度值进行逐步微调，每次微调后重新进行仿真验证，反复迭代优化，直至所有关键尺寸均在公差要求内，且无任何部件干涉现象时，将微调后的理论挠度值为相应工装挠度支撑位置的预设挠度标准值。

21、进一步的，根据各关键部件的工装挠度支撑位置的预设挠度标准值，绘制出侧墙合成布置模拟示意图。

22、进一步的，根据关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值，结合各关键部件的工装挠度支撑位置对应的预设挠度标准值，在整车合成阶段对底架各个位置挠度值进行微调，以使侧墙与底架挠度的精确匹配。

23、进一步的根据弦长bc、挠度技术参数以及预设挠度值ed，在catia软件中绘制目标圆弧及连接目标圆弧上两端点的弦，包括：

24、根据弦长bc、以及预设挠度值ed，结合如下公式计算挠度对应圆弧的半径r，公式：

25、r2=（bc/2）2+（r-ed）2；

26、获得r值后，在catia软件，绘出以r为半径的圆，并在圆上绘制长度为弦长bc的弦，圆上与弦对应的弧线即为目标圆弧。

27、在上述技术方案中，本发明提供的应用于不锈钢车体挠度控制的数字化组对工艺与现有技术相比；

28、该工艺基于获取的圆弧和弦，明确整车合成时工装挠度支撑位置后，在目标圆弧上与目标位置对应的目标点位之间的距离作为相应关键部件的工装挠度支撑位置对应的理论挠度值，确定理论挠度值后，通过catia数字化模拟与预演对理论挠度值进行调整得到各关键部件的工装挠度支撑位置对应的预设挠度标准值，从而改变了工艺人员仅凭经验估判各位置挠度数值的传统方式，能够精准控制侧墙结构中各关键部件合成后符合设计标准，规避了整车合成阶段侧墙挠度与底架挠度不匹配引发的问题。