一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺的制作方法

1.本发明属于轨道车辆技术领域，尤其是涉及一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺。


背景技术：

2.如图1所示，侧顶骨架结构一般由上边梁、下边梁及侧顶弯梁三种零件组成，侧顶骨架在生产时需预设挠度，而挠度的实现主要是通过在焊接卡具的长度方向上有设置挠度来实现，从而使在焊接卡具上进行焊接的零件产生挠度。
3.现阶段大部分的侧顶骨架挠度的预置是通过焊接卡具上的挠度来实现的，如图2所示，具体如下：(1)通过将一系列与侧顶弯梁仿形的弧面支撑台按照直线进行摆放；(2)按照挠度将焊接卡具的排成直线弧面支撑台调整成按照挠度线分布进行摆放；(3)安装卡具，并将侧顶骨架各零部件拘束在焊接卡具弧面支撑台上进行焊接。
4.但目前存在以下不足：(1)预设挠度的焊接卡具本身设计存在缺陷；因为侧顶弯梁外形一般为弧面，相对应的焊接卡具的支撑面也是仿形的弧面支撑，这些弧面支撑在按照直线排布时支撑与支撑之间接口位置不会出现偏差。但是在按照挠度曲线排列时，因为弧面支撑的弧面是一个空间的面，会出现少许错口的现象，影响侧顶骨架的组装精度，零件装配也十分困难；(2)焊接卡具的挠度设置非常复杂，既要符合挠度曲线，又要进行微调降低弧形支撑之间的错口，调整十分复杂，维护及检修也十分困难，需要消耗大量的人力物力。
5.因此，亟需一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺，以解决上述问题存在的不足之处。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
8.一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺，包括如下步骤：s1、根据侧顶骨架的下边梁与侧顶弯梁的焊接形式设计下边梁的焊接收缩状态测量试验；
9.s2、根据侧顶骨架所需预制挠度，以及下边梁的收缩量，设计测定骨架短模块模拟试验；
10.s3、测量步骤s2中的侧顶骨架短模块焊接后的挠曲变形量，并与预期侧顶骨架挠度值对比；
11.s4、根据步骤s3的挠度对比结果，设计整个侧顶的焊接工艺并试制侧顶骨架。
12.进一步的，步骤s1的具体步骤如下：
13.s101、将下边梁试验件和侧顶弯梁模拟件放置在支撑台上，并利用焊接卡具固定夹紧，测量并记录下边梁长度，将下边梁试验件与侧顶弯梁模拟件进行焊接，完成焊接后，将下边梁试验件在支撑台上拘束成平直状态，并再次进行长度测量，计算下边梁试验件的收缩量；
14.s102、计算下边梁单根弯梁焊接收缩量y值。
15.进一步的，步骤s102中，下边梁单根弯梁焊接收缩量y值计算公式为：
16.下边梁单根弯梁焊接收缩量y＝下边梁试验件收缩量/侧顶弯梁模拟件数量。
17.进一步的，步骤s2的具体步骤如下：
18.s201、根据侧顶骨架实际所需挠度，测量产生挠度后的上边梁弧长长度a和下边梁弧长长度b，计算产生挠度值c所需的下边梁收缩长度值，即上下边梁弧长之差x，上下边梁弧长之差x＝上边梁弧长长度a
‑
下边梁弧长长度b；
19.s202、计算需要产生伸缩的弯梁数量s；
20.s203、设计侧顶骨架短模块焊接试验。
21.进一步的，步骤s202中，需要产生伸缩的弯梁数量s计算公式为：
22.需要产生收缩的弯梁数量s＝上下边梁弧长之差x/下边梁单根弯梁焊接收缩量y。
23.进一步的，步骤s203的具体步骤包括：
24.s2031、获取上、下边梁短模块和s数量的弯梁；
25.s2032、分别将上、下边梁短模块和s数量的弯梁固定卡紧在焊接卡具上，将s数量的弯梁从上边梁短模块的中间位置沿两端方向依次与上边梁短模块焊接固定，此时不预先点固，支撑台不设置挠度，支撑台上的上、下边梁短模块卡紧位置涂抹石墨膏润滑剂，保护上、下边梁短模块在定位卡紧的状态下，上、下边梁短模块在焊接时长度方向可进行收缩；
26.s2033、将下边梁短模块与s数量的弯梁点固，然后从下边梁短模块的中间位置向两端延伸，依次完成弯梁与下边梁短模块焊接固定。
27.进一步的，步骤s3具体包括：
28.完全冷却出胎后，测量侧顶骨架短模块挠度值，与所需侧顶骨架挠度值对比；如果挠度相同，则需要产生收缩的弯梁数量s直接用于侧顶骨架的生产；如果挠度不同，则根据侧顶骨架所需挠度与侧顶骨架短模块挠度比值，调整侧顶骨架弯梁数量，试验直至挠度相同，并记录侧顶骨架短模块弯梁数量。
29.进一步的，步骤s4具体包括如下步骤：
30.s401、将上边梁、侧顶弯梁及下边梁固定卡紧在支撑台上，支撑台不设挠度，支撑台上的上、下边梁压紧及卡紧位置涂抹石墨膏润滑剂，保证上、下边梁在定位卡紧的状态下，上、下边梁在焊接时长度方向可进行收缩；
31.s402、将上边梁与弯梁焊接固定；弯梁沿上边梁的中间位置向两端方向依次与上边梁焊接固定；
32.s403、完成上边梁与弯梁焊接固定后，根据记录需要产生伸缩的弯梁数量s，标记出需要收缩变形的弯梁数量，并让其均布在除两端部的整个侧顶骨架长度方向上；
33.s404、将弯梁与下边梁焊接固定；弯梁沿下边梁的中间位置向两端方向依次与下边梁焊接固定，此时，下边梁在焊接过程中长度方向自由收缩，焊接时，当遇到标记的弯梁时，将其与靠近标记弯梁的弯梁点固后，再焊接固定标记弯梁，以便焊接时下边梁与标记弯梁产生相对收缩，侧顶骨架出现所需挠曲趋势；
34.s405、整个侧顶骨架焊接完成后，检测其挠度与理论挠度的偏差，误差不超过10％，即可固定该工艺。
35.相对于现有技术，本发明所述的一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺具有
以下有益效果：
36.(1)本发明所述的一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺工艺成熟简单，可通过简单试验配合计算完成工艺设计，不需进行大量实验或经验，即可完成侧顶骨架的工艺设计与实施；
37.(2)本发明所述的一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺使用的不预设挠度工装相对于传统工装更加简单，焊接卡具调试难度低，便于维护检修，成本更低；
38.(3)本发明所述的一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺侧顶骨架生产时安装施工简单，便于操作，有效减少制造周期，加快项目进度。
附图说明
39.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
40.图1为本发明实施例所述的侧顶骨架细节结构示意图；
41.图2为本发明实施例所述的侧顶骨架施工焊接示意图；
42.图3为本发明实施例所述的侧顶骨架下边梁焊接试验件结构示意图；
43.图4为本发明实施例所述的挠度示意图；
44.图5为本发明实施例所述的标记弯梁分布示意图；
45.图6为本发明实施例所述的标记弯梁点固示意图；
46.图7为本发明实施例所述的折线挠度示意图。
具体实施方式
47.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
49.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
50.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
51.一种通过焊接设置挠度的侧顶骨架施工工艺，包括如下步骤：s1、根据侧顶骨架的下边梁与侧顶弯梁的焊接形式设计下边梁的焊接收缩状态测量试验；步骤s1的试验目的是
测量下边梁的长度收缩量，园有的弯梁相对间距可以适当缩小，以节约试验用料，以不影响焊接施工及卡紧为准；本技术方案中，步骤s1中的侧顶骨架的下边梁与侧顶弯梁的焊接形式采用现有技术，与原始的焊接形式保持一致，本专利申请不对其进行改进；
52.s2、根据侧顶骨架所需预制挠度，以及下边梁的收缩量，设计测定骨架短模块模拟试验；
53.s3、测量步骤s2中的侧顶骨架短模块焊接后的挠曲变形量，并与预期侧顶骨架挠度值对比；
54.s4、根据步骤s3的挠度对比结果，设计整个侧顶的焊接工艺并试制侧顶骨架。
55.步骤s1的具体步骤如下：
56.s101、将下边梁试验件和侧顶弯梁模拟件放置在支撑台上，并利用焊接卡具固定夹紧，测量并记录下边梁长度，将下边梁试验件与侧顶弯梁模拟件进行焊接，完成焊接后，将下边梁试验件在支撑台上拘束成平直状态，并再次进行长度测量，计算下边梁试验件的收缩量，下边梁试验件示意图如图3所示；
57.s102、计算下边梁单根弯梁焊接收缩量y值。
58.步骤s102中，下边梁单根弯梁焊接收缩量y值计算公式为：
59.下边梁单根弯梁焊接收缩量y＝下边梁试验件收缩量/侧顶弯梁模拟件数量。
60.步骤s2的具体步骤如下：
61.s201、根据侧顶骨架实际所需挠度，测量产生挠度后的上边梁弧长长度a和下边梁弧长长度b，计算产生挠度值c所需的下边梁收缩长度值，即上下边梁弧长之差x，上下边梁弧长之差x＝上边梁弧长长度a
‑
下边梁弧长长度b，挠度示意图如图4所示；
62.s202、计算需要产生伸缩的弯梁数量s；
63.s203、设计侧顶骨架短模块焊接试验。
64.步骤s202中，需要产生伸缩的弯梁数量s计算公式为：
65.需要产生收缩的弯梁数量s＝上下边梁弧长之差x/下边梁单根弯梁焊接收缩量y。
66.步骤s203的具体步骤包括：
67.s2031、获取上、下边梁短模块和s数量的弯梁；
68.s2032、分别将上、下边梁短模块和s数量的弯梁固定卡紧在焊接卡具上，将s数量的弯梁从上边梁短模块的中间位置沿两端方向依次与上边梁短模块焊接固定，此时不预先点固，支撑台不设置挠度，支撑台上的上、下边梁短模块卡紧位置涂抹石墨膏润滑剂，保护上、下边梁短模块在定位卡紧的状态下，上、下边梁短模块在焊接时长度方向可进行收缩；
69.s2033、将下边梁短模块与s数量的弯梁点固，然后从下边梁短模块的中间位置向两端延伸，依次完成弯梁与下边梁短模块焊接固定。
70.步骤s3具体包括：
71.完全冷却出胎后，测量侧顶骨架短模块挠度值，与所需侧顶骨架挠度值对比；如果挠度相同，则需要产生收缩的弯梁数量s直接用于侧顶骨架的生产；如果挠度不同，则根据侧顶骨架所需挠度与侧顶骨架短模块挠度比值，调整侧顶骨架弯梁数量，试验直至挠度相同，并记录侧顶骨架短模块弯梁数量。
72.步骤s4具体包括如下步骤：
73.s401、将上边梁、侧顶弯梁及下边梁固定卡紧在支撑台上，支撑台不设挠度，支撑
台上的上、下边梁压紧及卡紧位置涂抹石墨膏润滑剂，保证上、下边梁在定位卡紧的状态下，上、下边梁在焊接时长度方向可进行收缩；
74.s402、将上边梁与弯梁焊接固定；弯梁沿上边梁的中间位置向两端方向依次与上边梁焊接固定；
75.s403、完成上边梁与弯梁焊接固定后，根据记录需要产生伸缩的弯梁数量s，标记出需要收缩变形的弯梁数量，标记弯梁如图5所示，加粗颜色为标记弯梁，并让其均布在除两端部的整个侧顶骨架长度方向上；
76.s404、将弯梁与下边梁焊接固定；弯梁沿下边梁的中间位置向两端方向依次与下边梁焊接固定，此时，下边梁在焊接过程中长度方向自由收缩，焊接时，当遇到标记的弯梁时，将其与靠近标记弯梁的弯梁点固后，再焊接固定标记弯梁，如图6所示，箭头方向表示弯梁焊接顺序方向，以便焊接时下边梁与标记弯梁产生相对收缩，侧顶骨架出现所需挠曲趋势；该工艺形成的是折线状态的挠度，与理论挠度误差很小，在1.5mm以内，可以满足使用要求，折线挠度示意图如图7所示，弧线为理论挠度；
77.s405、整个侧顶骨架焊接完成后，检测其挠度与理论挠度的偏差，误差不超过10％，即可固定该工艺。
78.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。