CN110524131A - 一种焊接梁总成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于焊接梁技术领域，尤其为一种焊接梁总成工艺，包括焊接梁，焊接梁包括第一轴头焊接总成、第二轴头焊接总成、焊接梁主体，第一轴头焊接总成包括第一轴头、第一轴头端板、第一轴座，第二轴头焊接总成包括第二轴头、第二轴头端板、第二轴座，在两轴头安设有轴座及轴头端板，且进行圆周焊，再将两轴头与中间梁安装在一起，进行满焊方式焊接固定，通过在中孔的两侧焊接有加强筋，便于焊接住穿入中孔的车轴轴体，提高了车轴轴体的接触强度，且采用先将第一轴头焊接总成、第二轴头焊接总成、焊接梁主体焊接为整体，再进行对第一轴头、第二轴头的精加工，同轴度得到提高，其整体焊接强度高，接触强度高，提高了工作效率，提升了成品率。
Description
技术领域
本发明属于焊接梁技术领域，具体涉及一种焊接梁总成工艺。
背景技术
随着我国汽车行业和公路建设的快速发展，物流行业的飞跃进步以及燃油价格的不断上涨，使得客户对车辆的燃油经济性、平顺性、可靠性、维修方便性提出了更高的要求，车身焊接总成是由车体骨架、发动机罩、行李箱盖、左右门外板焊接总成共同组成的，而车体骨架结构是由地板焊接总成，左右前纵梁及轮罩焊接总成，左右侧围焊接总成，前围焊接总成，顶盖及前后横梁、后挡板、左右后纵梁及后轮罩焊接总成，后围焊接总成所构成，先将原大梁加长，最好外侧打成V型槽焊牢，将内外磨平。再做一段加强版，也是槽型，转角R 要稍大，三面要紧贴在原大梁焊缝内侧，长度视承载量越长越好，不要全焊，点上就行。在大梁有加强版的部位打若干孔，视加强版长度三面均布，最少不能少于12个孔，孔径10mm，重型车12mm，然后用铆钉铆上。如果不便铆接，可用根部带导径的螺栓，与孔的间隙越小越好，最大力矩拧紧，由于现有的车用焊接梁总成，焊接梁与车轴轴体为垂直联接，需要解决焊接梁与车轴轴体的垂直度，以及焊接强度问题。垂直度决定了车轴总成(安装钢圈与轮胎)在行驶时，是否能直线行驶，焊接强度决定了总成的使用安全性问题，这就对焊接梁总成的工艺要求很高，焊接梁两端轴头的同轴度问题，焊接梁两端轴头的同轴度问题，同轴度偏差较大、焊接变形无法避免，车轴轴体压入焊接梁后垂直度也无法保证，车轴轴体与焊接梁定位接触面小，接触应力大，车轴轴体与焊接梁仅外侧焊接，焊接强度较低。
同时，根据：TB/T2705——铁道车辆非动力车轴设计方法、《机械设计手册》第二卷第六篇——轴及其连接、以及国家质量标准GB/T1591低合金结构钢，现行设计的平衡梁存在很多问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种焊接梁总成工艺，具有效率高、焊接强度高、同轴度高、成品率高的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种焊接梁总成工艺，包括焊接梁，所述焊接梁包括第一轴头焊接总成、第二轴头焊接总成、焊接梁主体，所述第一轴头焊接总成包括第一轴头、第一轴头端板、第一轴座，所述第二轴头焊接总成包括第二轴头、第二轴头端板、第二轴座，所述焊接梁主体包括下板、立板、加强筋、上板、中孔，且第一轴头的第一轴头端板、第一轴座的相应位置设置有精加工工艺部位，之后将第一轴头端板、第一轴座焊接在精加工工艺部位，所述第二轴头的第二轴头端板、第二轴座的相应位置设置有精加工工艺部位，然后将第二轴头端板、第二轴座焊接在精加工工艺部位，所述下板的上部两边均焊接有立板，所述立板的中心均开设有中孔，所述中孔两侧均焊接有加强筋，所述立板的上部焊接有上板。
作为一种优选的技术方案，所述第一轴头与第一轴头端板、第一轴座，第二轴头与所述第二轴头端板、第二轴座，加强筋与车轴轴体，第一轴头端板、第二轴头端板与下板、上板，第一轴座、第二轴座与下板，均通过焊接部处进行满焊焊接。
作为一种优选的技术方案，所述立板的个数为两块，均焊接在下板的两边上部。
作为一种优选的技术方案，所述加强筋为板块，且其尺寸为82*98*16mm。
作为一种优选的技术方案，所述下板的形状为矩形扁板，其上板的形状为V型板。
作为一种优选的技术方案，此焊接梁总成工艺包括如下步骤：
首先，将第一轴头预设位置进行精加工，并以预设位置从左到右通过工装依次将第一轴头端板、第一轴座通过点焊方式进行固定，然后将第一轴头端板、第一轴座通过圆周焊方式进行固定，得到第一轴头焊接总成，将第二轴头预设位置进行精加工，并以预设位置从右到左通过工装依次将第二轴头端板、第二轴座通过点焊方式进行固定，然后将第二轴头端板、第二轴座通过圆周焊方式进行固定，得到第二轴头焊接总成；
其次，将下板放入工装，并将第一轴头焊接总成中的第一轴头端板的下部右侧面与下板的左侧面垂直贴合，其第一轴座的底面与下板的上部贴合，将第一轴头端板及第一轴座与下板首先点焊连接，其第二轴头焊接总成中的第二轴头端板的下部左侧面与下板的右侧面垂直贴合，其第二轴座的底面与下板的上部贴合，将第二轴头端板及第二轴座与下板点焊连接，将立板的底面贴合下板的上端，其立板的内侧面两端分别贴合第一轴座的棱侧面及第二轴座的棱侧面，其立板的棱侧面两边分别贴合第一轴头端板的右侧面及第二轴头端板的左侧面，其立板的个数为两个，其安装方式一样，并进行点焊连接固定，将加强筋放置在预设的焊接处，通过点焊方式焊接在两个立板之间进行固定，其位置位于中孔的两侧，得到半固定焊接梁；
再次，将半固定焊接梁自工装中取出，并置于自动焊接机，并通过满焊方式将所有缝隙进行满焊作业，得到固定焊接梁；
之后，将固定焊接梁放入数控车床，通过工装进行固定，对第一轴头、第二轴头分别进行精加工，得到精车固定焊接梁；
之后，将精车固定焊接梁置于镗床工装，并以精加工后的第一轴头、第二轴头为基准进行定位，对中孔进行镗孔作业，得到半成品焊接梁；
之后，将车轴轴体穿过中孔，并对车轴轴体与半成品焊接梁的所有接触部分进行满焊焊接；最后，将上板盖在两个立板的顶面上，其上板的两棱侧面分别贴合第一轴头端板的上部右侧面及第二轴头端板的上部左侧面，将上板与两个立板通过满焊方式焊接连接，其第一轴头端板与第二轴头端板均与上板进行焊接，得到成品焊接梁总成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用该工艺，使第一轴头总成、第二轴头总成单独焊接，并将第一轴头端板、第一轴座、第二轴头端板、第二轴座均通过满焊方式与焊接梁主体焊接，其焊接强度高，通过在中孔的两侧均焊接有加强筋，便于焊接住穿过中孔的车轴轴体，提高了车轴轴体的接触强度，当整体焊接完毕，再将上板盖上，且上板与立板、第一轴头端板、第二轴头端板均进行焊接，其整体焊接强度高，接触强度高，且采用了先将第一轴头总成、第二轴头总成、焊接梁总成焊接在一起，然后再对第一轴头总成、第二轴头总成进行精加工，极大的提高了同轴度，提高了成品率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中第一轴头的立体结构示意图；
图2为本发明中第二轴头的立体结构示意图；
图3为本发明的立体结构示意图；
图4为本发明的主视结构示意图；
图5为本发明的爆炸结构示意图；
图6为本发明中中孔的立体结构示意图；
图7为本发明中车轴轴体穿过中孔的立体结构示意图；
图8为本发明安装完成的立体结构示意图；
图9为本发明的受力示意图；
图10为本发明的危险截面示意图；
图11为本发明的剪力图；
图12为本发明的弯矩图，其中，图11及图12为如图9选取的根据载荷分布及应力集中部位选取的五个截面进行的分析；
图13为本发明的应力曲线图；
图14为现有技术中轴的载荷分布示意图；
图15为本发明的改进后的轴的载荷分布示意图；
图16为原有技术中焊接梁焊缝与本发明中改进后的焊接梁焊缝对比示意图，其中，(a)为原有技术中焊接梁焊缝，(b)为改进后的焊接梁焊缝；
图17为第一轴头总成的受力分析位置示意图。
图中：1、第一轴头；2、第二轴头；3、第一轴头端板；4、第一轴座；5、第二轴头端板；6、第二轴座；7、下板；8、立板；10、加强筋；11、上板；12、中孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图8，本发明提供以下技术方案：
一种焊接梁总成工艺，包括焊接梁，所述焊接梁包括第一轴头焊接总成、第二轴头焊接总成、焊接梁主体，所述第一轴头焊接总成包括第一轴头(1)、第一轴头端板(3)、第一轴座(4)，所述第二轴头焊接总成包括第二轴头(2)、第二轴头端板(5)、第二轴座(6)，所述焊接梁主体包括下板(7)、立板(8)、加强筋(10)、上板(11)、中孔(12)，且第一轴头(1)的第一轴头端板(3)、第一轴座(4)的相应位置设置有精加工工艺部位，之后将第一轴头端板 (3)、第一轴座(4)焊接在精加工工艺部位，所述第二轴头(2)的第二轴头端板(5)、第二轴座(6)的相应位置设置有精加工工艺部位，然后将第二轴头端板(5)、第二轴座(6) 焊接在精加工工艺部位，所述下板(7)的上部两边均焊接有立板(8)，所述立板(8)的中心均开设有中孔(12)，所述中孔(12)两侧均焊接有加强筋(10)，所述立板(8)的上部焊接有上板(11)。
本实施方案中：设置了第一轴头总成、第二轴头总成、焊接梁主体，首先将第一轴头 1与第一轴头端板3、第一轴座4通过圆周焊焊接，将第二轴头2与第二轴头端板5、第二轴座6通过圆周焊焊接，然后再将第一轴头总成、第二轴头总成焊接在焊接梁主体，极大的增大了接触强度及焊接强度，通过设置的加强筋10，穿入车轴轴体的时候，通过将车轴轴体与焊接梁主体所有接触部位都进行满焊焊接，能够有效的提高车轴轴体的接触强度。
具体的，第一轴头1的外侧从左到右依次焊接第一轴头端板3、第一轴座4，为第一轴头焊接总成，第二轴头2的外侧从右到左依次焊接第二轴头端板5、第二轴座6，为第二轴头焊接总成，采用此工艺进行，能够能够极大的提高工作效率。
具体的，立板8的个数为两块，均焊接在下板7的两边上部。
具体的，加强筋10为板块，且其尺寸为82*98*16mm；通过在中孔12的两侧均焊接有加强筋10，便于焊接住其穿入中孔12的车轴轴体，提高了车轴轴体的接触强度。
具体的，下板7的形状为矩形扁板，其上板11的形状为V型板；通过下板7为矩形扁板，作为底座与立板8焊接连接，其上板11作为顶板，其当整体焊接完毕，再将上板11 盖上，且上板11与立板8、第一轴头端板3、第二轴头端板5进行焊接，其整体通过多处焊接部进行满焊，其整体焊接强度大大提高，使用寿命提高。
本实施方案中：此焊接梁总成工艺包括如下步骤：
首先，如图1、图2所示，将第一轴头1预设位置进行精加工，并以预设位置从左到右通过工装依次将第一轴头端板3、第一轴座4通过点焊方式进行固定，然后将第一轴头端板3、第一轴座4通过圆周焊方式进行固定，得到第一轴头焊接总成，将第二轴头2预设位置进行精加工，并以预设位置从右到左通过工装依次将第二轴头端板5、第二轴座6通过点焊方式进行固定，然后将第二轴头端板5、第二轴座6通过圆周焊方式进行固定，得到第二轴头焊接总成；
其次，如图3所示，将下板7放入工装，并将第一轴头焊接总成中的第一轴头端板3的下部右侧面与下板7的左侧面垂直贴合，其第一轴座4的底面与下板7的上部贴合，将第一轴头端板3及第一轴座4与下板7首先点焊连接，其第二轴头焊接总成中的第二轴头端板5的下部左侧面与下板7的右侧面垂直贴合，其第二轴座6的底面与下板7的上部贴合，将第二轴头端板5及第二轴座6与下板7点焊连接，将立板8的底面贴合下板7的上端，其立板8的内侧面两端分别贴合第一轴座4的棱侧面及第二轴座6的棱侧面，其立板8的棱侧面两边分别贴合第一轴头端板3的右侧面及第二轴头端板5的左侧面，其立板8的个数为两个，其安装方式一样，并进行点焊连接固定，将加强筋10放置在预设的焊接处，通过点焊方式焊接在两个立板8之间进行固定，其位置位于中孔12的两侧，得到半固定焊接梁；
再次，将半固定焊接梁自工装中取出，并置于自动焊接机，并通过满焊方式将所有缝隙进行满焊作业，得到固定焊接梁；
之后，将固定焊接梁放入数控车床，通过工装进行固定，对第一轴头1、第二轴头2分别进行精加工，得到精车固定焊接梁；
之后，将精车固定焊接梁置于镗床工装，并以精加工后的第一轴头1、第二轴头2为基准进行定位，对中孔12进行镗孔作业，得到半成品焊接梁；
之后，如图7所示，将车轴轴体穿过中孔12，并对车轴轴体与半成品焊接梁的所有接触部分进行满焊焊接；
最后，如图4、图8所示，将上板11盖在两个立板8的顶面上，其上板11的两棱侧面分别贴合第一轴头端板3的上部右侧面及第二轴头端板5的上部左侧面，将上板11与两个立板8 通过满焊方式焊接连接，其第一轴头端板3与第二轴头端板5均与上板11进行焊接，得到成品焊接梁总成。
采用本工艺的焊接梁总成：
①焊接梁所属第一轴头总成第二轴头总成先焊接成部件总成，极大提升轴头与焊接梁主体的焊接强度，提高了工作效率。
②焊接梁主体部分加焊两块加强筋，且此加强筋焊后与轴体中孔一并加工镗孔，极大提升车轴与焊接梁配合时的接触强度及焊接强度。
③焊接梁在焊后加工两端轴头，极大提升了两侧轴头的同轴度：原先工艺两端同轴度约为0.5mm左右，改进后的工艺可以保证两端同轴度为0.1mm左右。
同时，焊接梁主体不再采用传统的Q345BCDE板材，而是采用T700板材：Q345屈服强度为δs＝345MPA，抗拉强度为δs＝630MPA；T700屈服强度为δs＝550MPA，抗拉强度为δs＝700MPA；按此材料计算,焊接梁的安全系数可以提高1.6倍。
焊接梁轴头也不再采用传统的轴用主要材料40Cr，而改用35CrMo，这两种材料调质后δs与δb虽然基本类似，但35CrMo有更好的韧性与淬透性，淬火变形极小，表面淬火后会有更高的硬度，更加耐磨。
上盖板最后焊接也是此焊接梁工艺的主要特点，好处是所有需要焊接的部位均可焊接，极大提升了板材与轴头及车轴的焊接强度。
如图9～图12，本发明中改进后的轴，实心轴计算参数见下表所示：
得出其中最大剪应力为截面A处，此时：
实心可以得出：许用安全系数大于设计要求，因此它的静强度能够满足设计要求。
如图13所示，为本发明中改进后的车轴轴体的危险截面应力曲线图，可以看出其均满足设计要求。
同时，本发明中改进后的轴，其中，第一轴头1、第二轴头2部分：
如图16所示，原有技术中焊接梁焊缝的有效焊缝剪切应力计算：
现有技术中焊接梁焊缝的有效焊缝剪切应力计算：
由此可以看出，本发明改进后的焊接梁剪切应力远小于原有技术中焊接梁焊缝的剪切应力。
如图14、图15所示，可以得到如下分析：本申请中改进后的第一轴头1、第二轴头2对比与现有技术中的焊接梁轴头：1.增加局部焊缝有效的减少了剪切应力，改善了局部强度， 2.减小了局部集中应力峰值，在原有基础上减少了10％。
如图17所示，可得出第一轴头总成的计算设计参数见下表：
本发明的工作原理及使用流程：首先，将第一轴头1预设位置进行精加工，并以预设位置从左到右通过工装依次将第一轴头端板3、第一轴座4通过点焊方式进行固定，然后将第一轴头端板3、第一轴座4通过圆周焊方式进行固定，得到第一轴头焊接总成，将第二轴头2预设位置进行精加工，并以预设位置从右到左通过工装依次将第二轴头端板5、第二轴座6通过点焊方式进行固定，然后将第二轴头端板5、第二轴座6通过圆周焊方式进行固定，得到第二轴头焊接总成，将下板7放入工装，并将第一轴头焊接总成中的第一轴头端板3的下部右侧面与下板7的左侧面垂直贴合，其第一轴座4的底面与下板7的上部贴合，将第一轴头端板3及第一轴座4与下板7首先点焊连接，其第二轴头焊接总成中的第二轴头端板5的下部左侧面与下板7的右侧面垂直贴合，其第二轴座6的底面与下板7的上部贴合，将第二轴头端板5及第二轴座6与下板7点焊连接，将立板8的底面贴合下板7的上端，其立板8的内侧面两端分别贴合第一轴座4的棱侧面及第二轴座6的棱侧面，其立板8的棱侧面两边分别贴合第一轴头端板3的右侧面及第二轴头端板5的左侧面，其立板8的个数为两个，其安装方式一样，并进行点焊连接固定，将加强筋10放置在预设的焊接处，通过点焊方式焊接在两个立板8之间进行固定，其位置位于中孔12的两侧，得到半固定焊接梁，将半固定焊接梁自工装中取出，并置于自动焊接机，并通过满焊方式将所有缝隙进行满焊作业，得到固定焊接梁，之后，将固定焊接梁放入数控车床，通过工装进行固定，对第一轴头1、第二轴头2 分别进行精加工，得到精车固定焊接梁，之后，将精车固定焊接梁置于镗床工装，并以精加工后的第一轴头1、第二轴头2为基准进行定位，对中孔12进行镗孔作业，得到半成品焊接梁，之后，将车轴轴体穿过中孔12，并对车轴轴体与半成品焊接梁的所有接触部分进行满焊焊接，最后，将上板11盖在两个立板8的顶面上，其上板11的两棱侧面分别贴合第一轴头端板3的上部右侧面及第二轴头端板5的上部左侧面，将上板11与两个立板8通过满焊方式焊接连接，其第一轴头端板3与第二轴头端板5均与上板11进行焊接，得到成品焊接梁总成，采用此工艺，极大的提高了工件的接触强度，极高的提升了同轴率，并且节省效率，并极大的提高了成品率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。
Claims (6)
1.一种焊接梁总成工艺，其特征在于：包括焊接梁，所述焊接梁包括第一轴头焊接总成、第二轴头焊接总成、焊接梁主体，所述第一轴头焊接总成包括第一轴头（1）、第一轴头端板（3）、第一轴座（4），所述第二轴头焊接总成包括第二轴头（2）、第二轴头端板（5）、第二轴座（6），所述焊接梁主体包括下板（7）、立板（8）、加强筋（10）、上板（11）、中孔（12），且第一轴头（1）的第一轴头端板（3）、第一轴座（4）的相应位置设置有精加工工艺部位，之后将第一轴头端板（3）、第一轴座（4）焊接在精加工工艺部位，所述第二轴头（2）的第二轴头端板（5）、第二轴座（6）的相应位置设置有精加工工艺部位，然后将第二轴头端板（5）、第二轴座（6）焊接在精加工工艺部位，所述下板（7）的上部两边均焊接有立板（8），所述立板（8）的中心均开设有中孔（12），所述中孔（12）两侧均焊接有加强筋（10），所述立板（8）的上部焊接有上板（11）。
2.根据权利要求1所述的一种焊接梁总成工艺，其特征在于：所述第一轴头（1）与第一轴头端板（3）、第一轴座（4），第二轴头（2）与所述第二轴头端板（5）、第二轴座（6），加强筋（10）与车轴轴体，第一轴头端板（3）、第二轴头端板（5）与下板（7）、上板（11），第一轴座（4）、第二轴座（6）与下板（7），均通过焊接部处进行满焊焊接。
3.根据权利要求1所述的一种焊接梁总成工艺，其特征在于：所述立板（8）的个数为两块，均焊接在下板（7）的两边上部。
4.根据权利要求1所述的一种焊接梁总成工艺，其特征在于：所述加强筋（10）为板块，且其尺寸为82*98*16mm。
5.根据权利要求1所述的一种焊接梁总成工艺，其特征在于：所述下板（7）的形状为矩形扁板，其上板（11）的形状为V型板。
6.根据权利要求1所述的一种焊接梁总成工艺，其特征在于：此焊接梁总成工艺包括：
首先，将第一轴头（1）预设位置进行精加工，并以预设位置从左到右通过工装依次将第一轴头端板（3）、第一轴座（4）通过点焊方式进行固定，然后将第一轴头端板（3）、第一轴座（4）通过圆周焊方式进行固定，得到第一轴头焊接总成，将第二轴头（2）预设位置进行精加工，并以预设位置从右到左通过工装依次将第二轴头端板（5）、第二轴座（6）通过点焊方式进行固定，然后将第二轴头端板（5）、第二轴座（6）通过圆周焊方式进行固定，得到第二轴头焊接总成；
其次，将下板（7）放入工装，并将第一轴头焊接总成中的第一轴头端板（3）的下部右侧面与下板（7）的左侧面垂直贴合，其第一轴座（4）的底面与下板（7）的上部贴合，将第一轴头端板（3）及第一轴座（4）与下板（7）首先点焊连接，其第二轴头焊接总成中的第二轴头端板（5）的下部左侧面与下板（7）的右侧面垂直贴合，其第二轴座（6）的底面与下板（7）的上部贴合，将第二轴头端板（5）及第二轴座（6）与下板（7）点焊连接，将立板（8）的底面贴合下板（7）的上端，其立板（8）的内侧面两端分别贴合第一轴座（4）的棱侧面及第二轴座（6）的棱侧面，其立板（8）的棱侧面两边分别贴合第一轴头端板（3）的右侧面及第二轴头端板（5）的左侧面，其立板（8）的个数为两个，其安装方式一样，并进行点焊连接固定，将加强筋（10）放置在预设的焊接处，通过点焊方式焊接在两个立板（8）之间进行固定，其位置位于中孔（12）的两侧，得到半固定焊接梁；
再次，将半固定焊接梁自工装中取出，并置于自动焊接机，并通过满焊方式将所有缝隙进行满焊作业，得到固定焊接梁；
之后，将固定焊接梁放入数控车床，通过工装进行固定，对第一轴头（1）、第二轴头（2）分别进行精加工，得到精车固定焊接梁；
之后，将精车固定焊接梁置于镗床工装，并以精加工后的第一轴头（1）、第二轴头（2）为基准进行定位，对中孔（12）进行镗孔作业，得到半成品焊接梁；
之后，将车轴轴体穿过中孔（12），并对车轴轴体与半成品焊接梁的所有接触部分进行满焊焊接；
最后，将上板（11）盖在两个立板（8）的顶面上，其上板（11）的两棱侧面分别贴合第一轴头端板（3）的上部右侧面及第二轴头端板（5）的上部左侧面，将上板（11）与两个立板（8）通过满焊方式焊接连接，其第一轴头端板（3）与第二轴头端板（5）均与上板（11）进行焊接，得到成品焊接梁总成。
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