CN107804331A - 一种中空双层板车体结构及其加工方法 - Google Patents

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李刚卿
赵瑞荣
王素环
李善文
刘永刚
赵延强
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Abstract

本发明涉及的一种中空双层板车体结构及其加工方法，包括内墙板和外墙板，在所述内墙板和外墙板之间焊接固定有异型夹层板。本发明用激光搭接焊制作的中空双层板车体结构，既可解决车体轻量化与弯曲刚度之间的矛盾，又能从根本上解决电阻点焊车体表面的外观品质不高的问题。

Description

一种中空双层板车体结构及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种车体结构，特别涉及一种中空双层板车体结构及其加工方法。
背景技术
非涂装不锈钢轨道客车结构轻量化和车体外观质量是制约列车行驶速度和车辆制造品质的两大主要因素。目前，不锈钢车体采用板梁组合的单壳筒形结构，其中梁柱承受轴向力，而剪切力由外墙板、车顶板、地板等薄板承担，形成外板+骨架的壳体承载结构。但从车体刚度方面来看，由于不锈钢车体材料的纵向弹性模量仅为碳钢的0.85，使得同断面不锈钢车体的刚度比碳钢车体的刚度要低。同时，随着车体结构进一步轻量化的要求，车体弯曲刚度呈降低趋势，导致车体弯曲固有振动频率减小，车辆振动加速度增大，使乘客的乘坐舒适度降低，同时也影响车体的疲劳寿命。为了解决车体轻量化和车体刚度之间的矛盾，目前的主要做法：一方面通过增加板厚来提高车体弯曲刚度,但这样势必增大车体的质量；另一方面，在车体结构设计上，主要通过有限元计算对车体结构进行强度、刚度分析，根据模拟结果对强度、刚度薄弱部位进行补强或局部结构改进，但车体刚度改善的效果非常有限。而在外墙板+骨架的单层薄壁结构车体焊接方面，为了控制不锈钢薄板的焊接变形，通常采用电阻点焊方法。电阻点焊为间断性焊接，车体连接部位的密封性差，而车体表面焊点处形成的压痕，降低了非涂装不锈钢车体表面的外观质量。
发明内容
本发明的主要目的是为解决现有技术中的技术问题，提供一种能够提高车体刚度和隔音性能，改善乘车舒适度的中空双层板车体结构。
本发明的另一个目的是提供一种中空双层板车体结构的加工方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种中空双层板车体结构，包括内墙板和外墙板，在所述内墙板和外墙板之间焊接固定有异型夹层板。
进一步，所述异型夹层板的截面呈波浪形。
进一步，所述异型夹层板与内墙板和外墙板相接触的部分为平面。
进一步，所述异型夹层板与内墙板和外墙板相接触平面的宽度为10至20mm。
进一步，所述异型夹层板的倾斜部分与水平面夹角为45至60°。
进一步，所述异型夹层板与外墙板和内墙板之间采用激光搭接焊固定。
进一步，所述异型夹层板与外墙板为部分熔透焊接，所述异型夹层板与内墙板为全熔透焊接。
进一步，所述内墙板和异型夹层板的厚度为0.6至0.8mm，所述外墙板的厚度为1.5至2mm。
本发明的另一个技术方案是：
一种中空双层板车体结构的加工方法，包括如下步骤：
步骤一，将异型夹层板压模成型；
步骤二，将异型夹层板与外墙板搭接装配后，在异型夹层板侧进行部分熔透型激光搭接焊；
步骤三，将内墙板装配在异型夹层板与外墙板的焊接组合结构上并夹紧固定，在内墙板侧进行全熔透型激光搭接焊。
进一步，在所述步骤一中，使用清洗剂清洗待焊件。
综上内容，本发明所述的一种中空双层板车体结构及其加工方法，具有如下优点：
1、中空双层板的非激光照射外墙板表面无焊接痕迹和氧化着色，保持不锈钢板材的原始表面外观质量。
2、中空双层板结构提高车体刚度和隔音性能，改善乘车舒适度。
3、提高车内隔热特性，改善车内环境质量并可节能。
4、大量的减少车体零部件，提高车体的轻量化。
5、激光连续焊接实现车体结构密封，且提高焊接质量，减小外板焊接变形，中空双层结构车厢外板不平度在0.5mm/m以内。
6、可实现车体结构的模块化制造，降低车体制造成本。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
如图1所示，内墙板1、外墙板2、异型夹层板3、平面3-1、倾斜面3-2。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种中空双层板车体结构，包括内墙板1和外墙板2，在内墙板1和外墙板2之间焊接固定有异型夹层板3。
通过设计与优化计算，确定内墙板1、外墙板2和异型夹层板3的材质与厚度，优化异型夹层板3的形状和尺寸，在本实施例中，异型夹层板3截面呈波浪形。
内墙板1和外墙板2与异型夹层板3之间采用激光搭接焊固定。用激光搭接焊制作的中空双层板车体结构，既可解决车体轻量化与弯曲刚度之间的矛盾，又能从根本上解决电阻点焊车体表面的外观品质不高的问题。激光搭接焊制作的中空双层板车体结构是在保证车体具有足够的强度、刚度条件下，实现了车体的轻量化。
异型夹层板3与内墙板1和外墙板2相接触的部分为平面，异型夹层板3包括多组依次相连的平面3-1和倾斜面3-2，平面3-1与内墙板1和外墙板2相接触，并且在平面3-1处采用激光搭接焊与内墙板1和外墙板2固定。
为保证外墙板2在非焊接侧无焊接痕迹和氧化着色，异型夹层板3与外墙板为部分熔透焊接，异型夹层板3与内墙板为全熔透焊接。
内墙板1、外墙板2和异型夹层板3采用SUS301L奥氏体不锈钢薄壁材料，对不锈钢双壳车体结构的强度、刚度与模态进行分析计算，在本实施例中，内墙板1和异型夹层板3的厚度设置为0.6至0.8mm，外墙板2的厚度设置为1.5至2mm，平面3-1的宽度设置为10至20mm，异型夹层板3的倾斜面3-2与水平面夹角为45至60°。有效地控制中空双层板车体结构的焊接应力与变形，解决不锈钢车体结构轻量化与其弯曲刚度不足的矛盾问题。
一种中空双层板车体结构的加工方法，包括如下步骤：
步骤一，将异型夹层板3压模成型。使用丙酮等清洗剂清洗待焊件，使用专用平尺检测焊件的平面度。
步骤二，将焊件吊运至工装，调整程序进行定位焊接，然后开始运行程序焊接。将异型夹层板3与外墙板2搭接装配后，在异型夹层板3侧进行部分熔透型激光搭接焊，保证外墙板在非焊接侧无焊接痕迹和氧化着色。
步骤三，将内墙板1装配在异型夹层板3与外墙板2的焊接组合结构上并夹紧固定，在内墙板侧进行全熔透型激光搭接焊。
步骤四，将焊接设备退出胎位，进行超声波检测等，完成后退出工装。
综上内容，本发明所述的一种中空双层板车体结构及其加工方法，中空双层板的非激光照射外墙板表面无焊接痕迹和氧化着色，保持不锈钢板材的原始表面外观质量。中空双层板结构提高车体刚度和隔音性能，改善乘车舒适度。提高车内隔热特性，改善车内环境质量并可节能。大量的减少车体零部件，提高车体的轻量化。激光连续焊接实现车体结构密封，且提高焊接质量，减小外板焊接变形，中空双层结构车厢外板不平度在0.5mm/m以内。可实现车体结构的模块化制造，降低车体制造成本。
如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种中空双层板车体结构，其特征在于：包括内墙板和外墙板，在所述内墙板和外墙板之间焊接固定有异型夹层板。
2.根据权利要求1所述的一种中空双层板车体结构，其特征在于：所述异型夹层板的截面呈波浪形。
3.根据权利要求2所述的一种中空双层板车体结构，其特征在于：所述异型夹层板与内墙板和外墙板相接触的部分为平面。
4.根据权利要求3所述的一种中空双层板车体结构，其特征在于：所述异型夹层板与内墙板和外墙板相接触平面的宽度为10至20mm。
5.根据权利要求2所述的一种中空双层板车体结构，其特征在于：所述异型夹层板的倾斜部分与水平面夹角为45至60°。
6.根据权利要求1所述的一种中空双层板车体结构，其特征在于：所述异型夹层板与外墙板和内墙板之间采用激光搭接焊固定。
7.根据权利要求6所述的一种中空双层板车体结构，其特征在于：所述异型夹层板与外墙板为部分熔透焊接，所述异型夹层板与内墙板为全熔透焊接。
8.根据权利要求6所述的一种中空双层板车体结构，其特征在于：所述内墙板和异型夹层板的厚度为0.6至0.8mm，所述外墙板的厚度为1.5至2mm。
9.一种中空双层板车体结构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将异型夹层板压模成型；
步骤二，将异型夹层板与外墙板搭接装配后，在异型夹层板侧进行部分熔透型激光搭接焊；
步骤三，将内墙板装配在异型夹层板与外墙板的焊接组合结构上并夹紧固定，在内墙板侧进行全熔透型激光搭接焊。
10.根据权利要求9所述的一种中空双层板车体结构的加工方法，其特征在于：在所述步骤一中，使用清洗剂清洗待焊件。
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