CN112975180A - 一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)、底架框架主体结构分析；(2)、底架框架纵向尺寸放量分析；(3)、根据步骤(2)的尺寸放量分析、车体制造技术条件及标准分析，得到底架框架纵向总长度的尺寸放量；(4)、对步骤(2)确定的放量需求进行再次分析，目的是确定上工序前端底架纵向长度放量；若合理根据底架框架纵向总长度的尺寸放量分析确定底架框架的纵向尺寸放量；若不合理，重复步骤1‑4，在于解决在型材式底架框架组装过程中，因工艺放量不合理或不准确而导致底架尺寸超差问题而提出的工艺方法，保证了产品质量，提高了生产效率。

Description

一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法
技术领域
本申请属于焊接领域，具体设计一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法。
背景技术
现用于轨道车辆的铝合金车体底架框架，常见的主要结构是由前端底架、边梁、多根横梁、纵梁拼焊而成的型材式底架框架结构，底架框架焊接成刚性一体后，再铺装地板，焊接附件等，该种底架框架结构具有型材种类多、焊缝数量多、变形大等特点，加之铝合金本身低熔点、线膨胀系数大的物理特性，使得底架框架焊后纵向尺寸变化较大，如底架框架组装纵向尺寸放量不合理，会导致后工序无法顺利进行，甚至产品报废。
因此，针对该种型材式底架框架结构，一方面，要求对决定底架框架纵向尺寸的边梁长度工艺放量合理；另一方面，在组装过程中，首先需明确底架生产工艺路线，同时对前端底架的纵向长度放量、中部横梁区域纵向长度放量、枕间距等重要尺寸的工艺放量提出了更高、更精准的要求。如底架边梁长度的工艺放量不合理，直接会导致底架纵向尺寸超出公差要求，使得侧墙、车顶等大部件无法与之组装，甚至会导致产品报废；如组装过程中底架框架两端部、中间区域的纵向长度工艺放量不合理，焊接收缩变形会导致底架焊后的纵向尺寸、中部横梁的各个间距尺寸、枕间距等关键尺寸无法满足车体制造技术条件或ISO13920焊接标准的公差要求，与此同时，影响了底架框架的定位组装，增加了底架框架的组装难度，降低底架整体的生产效率。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明所述的一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法，在于解决在型材式底架框架组装过程中，因工艺放量不合理或不准确而导致底架尺寸超差问题而提出的工艺方法，通过对底架框架主体结构的分析，明确生产工艺路线，提出了分析底架框架纵向关联尺寸放量数据链的流程图概念，对底架框架的纵向尺寸放量进行划区域分析，通过具体赋值函数和边梁机加公差极限赋值的区间比较法，确定了上工序前端底架的纵向尺寸的公差范围和底架框架预组枕间距的公差范围，保证了底架框架工艺放量的合理性和准确性，又为上工序前端底架生产工艺的制定提供了数据理论依据，进而保证了产品质量，提高了生产效率。
一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法，包括以下步骤，
(1)、底架框架主体结构分析；通过对底架框架主体结构的分析，明确各个部件的组焊位置关系，并制定底架框架生产工艺路线；
(2)、底架框架纵向尺寸放量分析；对底架框架划分为如下三个区域：中部区域及中部区域两端的端部区域；对上述三个区域的纵向尺寸放量分析并提出放量需求；所述纵向尺寸放量分析包括工艺长度放量分析、机加工公差分析、后续焊接收缩量分析及各部位之间连接放量分析；
其中，所述底架框架纵向尺寸的放量为端部区域、中部区域放量的放量总和，即底架框架中的边梁尺寸放量；
(3)、根据步骤(2)的尺寸放量分析、车体制造技术条件及标准分析，得到底架框架纵向总长度的尺寸放量，即边梁的长度尺寸放量；
(4)、对步骤(2)确定的放量需求进行再次分析，目的是确定上工序前端底架纵向长度放量；若合理根据底架框架纵向总长度的尺寸放量分析确定底架框架的纵向尺寸放量；若不合理，重复步骤1-4。
所述端部区域包括前端底架、端部横梁、端部纵梁及A/B梁，所述中部区域包括中部横梁。
步骤(2)的续焊接收缩量为0.6～1mm/m，同时对边梁的机加工信息同步放量,并设定边梁机加公差，放量原则：自底架纵向中心线分别向两端。
步骤(4)中,设端部区域的前端底架纵向尺寸的放量为自变量，通过具体赋值函数和边梁机加公差极限赋值的区间比较法，提出前端底架纵向尺寸的放量需求，同时确定了底架框架预组的枕间距的工艺放量；与此同时，为上工序前端底架的纵向尺寸放量提供了数据支持。
综上内容，本申请一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法具有以下优点：
1、通过对底架框架结构的分析，提出了底架框架纵向关联尺寸放量数据链的分析流程图，避免因生产工艺路线不合理而导致底架框架纵向长度放量不准确或不合理的现象发生；
2、采用“化整为零”的工艺放量理念，将底架纵向长度总工艺放量(即边梁工艺放量)划分为中部区域及两端的端部三个区域分别进行局部工艺放量并进行分析，通过对底架局部区域的工艺放量控制，实现对底架框架总长工艺放量的控制；
3、针对前端底架的纵向工艺放量，在保证底架框架纵向关联尺寸放量数据链合理且连续的前提下，通过具体赋值函数和边梁机加公差极限赋值的区间比较法，提出前端底架纵向尺寸的公差范围需求，既保证了底架框架工艺放量的合理性和准确性，又为前端底架生产工艺的制定提供了数据理论依据。
附图说明
图1是底架框架主体结构示意图；
图2是前端底架主体结构示意图；
图3是底架生产工艺路线；
图4是底架框架纵向关联尺寸放量数据链的分析流程示意图；
图5是底架框架预组纵向尺寸工艺放量示意图；
图6是前端底架纵向尺寸工艺放量示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步的详细描述。
实施例1，以国内目前使用的某铝合金轨道车辆的车体底架为例。
如图1所示，
通常而言，前端底架1000纵向尺寸放量、边梁长度放量、底架框架预组纵向尺寸放量、后工序焊接收缩变形、车体制造技术条件、焊接标准等，这些因素均会影响或制约着底架交检的纵向长度尺寸。然而底架框架预组时的纵向尺寸放量，起着举足轻重的作用，不但影响着前端底架的顺利组装，而且直接决定了底架完工后的产品交检。该底架框架是由多种型材和前端底架组焊而成，其预组的纵向尺寸放量一方面受与之连接的边梁、纵梁、前端底架纵向尺寸的影响或制约，另一方面受框架焊接及后工序压装地板焊接等的影响，底架纵向尺寸将会发生明显变化，放量不合理将会导致最终底架交检尺寸不满足车体制造技术条件或焊接标准的要求。
基于上述影响底架交检纵向长度的众多影响或制约因素，针对底架框架组装这一关键工序，本实施例具体包括如下实施步骤：
(1)、底架框架主体结构分析；通过对底架框架主体结构的分析，明确各个部件的组焊位置关系，并制定底架框架生产工艺路线；
如图1-2所示，通过对型材式底架框架进行主体结构分析可知，该铝合金车体底架框架主要包括前端底架1000、边梁600、A/B梁700、端部横梁800、端部纵梁900、中部横梁2000组成，其中前端底架1000主要包括缓冲梁100、车钩板200、牵引梁300、枕梁400、抗蛇形车体座500，针对底架框架组装这一关键工序，影响底架框架纵向尺寸的因素主要取决于：前端底架1000的纵向长度放量、中部横梁2000纵向的长度放量、边梁600纵向的长度放量、端部纵梁900的长度放量。底架纵向长度的变化，除受底架框架预组工艺放量的影响外，还受框架焊接、后续框架零件焊接、和压装地板焊接等工序的影响，后续不同工序的焊接收缩变形将会导致底架纵向尺寸发生变化，在充分考虑各个工序的影响或制约因素后，制定了底架框架生产工艺路线，如图(3)所示，其中前端底架1000作为上工序的交检产品，底架框架预组完成后，依次经过工序(一)底架框架焊接，工序(二)底架框架附件焊接，工序(三)底架框架压装地板焊接，工序(四)底架总成附件焊接，底架最终交检。
(2)、底架框架纵向尺寸放量分析；对底架框架划分为如下三个区域：中部区域及中部区域两端的端部区域；对上述三个区域的纵向尺寸放量分析并提出放量需求；所述纵向尺寸放量分析包括工艺长度放量分析、机加工公差分析、后续焊接收缩量分析及各部位之间连接放量分析；
其中，所述底架框架纵向尺寸的放量为端部区域、中部区域放量的放量总和，即底架框架中的边梁尺寸放量；
本实施例所述端部区域包括前端底架1000、边梁600、A/B梁700、端部横梁800、端部纵梁900，所述中部区域包括中部横梁2000。
具体地，根据步骤(1)确定的生产工艺路线，提出底架框架纵向关联尺寸放量数据链的分析流程图，如图(4)所示，对前端底架1000、边梁600、A/B梁700、端部横梁800、端部纵梁900、中部横梁2000进行工艺放量、焊接收缩量、机架工公差分析，并结合车体制造技术条件及焊接标准要求进行尺寸放量分析；
具体地，后续焊接收缩量为0.6～1mm/m，同时对边梁的机加工信息同步放量,并设定边梁机加公差，放量原则：自底架纵向中心线分别向两端。
(3)、根据步骤(2)的尺寸放量分析、车体制造技术条件及标准分析，得到底架框架纵向总长度的尺寸放量；
具体地，根据步骤(2)的尺寸放量分析、车体制造技术条件及标准分析得出各部件尺寸放量需求。
(4)、对步骤(2)确定的放量需求进行再次分析，目的是确定上工序前端底架纵向长度放量；若合理根据底架框架纵向总长度的尺寸放量分析确定底架框架的纵向尺寸放量；若不合理，重复步骤1-4。
设端部区域的前端底架1000纵向尺寸的放量为自变量，通过具体赋值函数和边梁机加公差极限赋值的区间比较法，提出前端底架1000纵向尺寸的放量需求，同时确定了底架框架预组枕间距的工艺放量；与此同时，为前端底架1000的纵向尺寸放量提供了数据支持。
具体地，其中包括前端底架1000的纵向长度放量需求，对前端底架1000的纵向长度放量需求再次分析，当对底架框架纵向关联尺寸放量数据链分析合理时，前端底架1000和底架框架生产均按工艺路线执行；当对底架框架纵向关联尺寸放量数据链分析不合理时，将再次对底架框架纵向关联尺寸放量数据链进行闭环分析，直至满足生产要求。
本实施例如图(5)、图(6)所示，该底架框架所涉及的纵向尺寸放量、工序焊接导致的焊接收缩量的标识如下,单位(mm):
(1)、底架框架纵向总长(即边梁600长度)为L，工艺放量为M；
(2)、底架框架预组两端枕梁之间的距离为(即枕间距)L0，工艺放量为N；
(3)、端部区域的前端底架1000纵向总长为L1,工艺放量为A1；
(4)、前端底架1000的枕梁400横向中心与(端部)中部横梁2000距离为L2,工艺放量为A2；
(5)、中部横梁2000区域纵向长度为L3，工艺放量为C；
(6)、缓冲梁100与车钩板200的距离为L4，工艺放量为D；
(7)、牵引梁300长度为L5，工艺放量为E；
(8)、端部纵梁900长度为L6,工艺放量为F；
(9)、部分中部横梁2000的纵向间距L7，工艺放量为G；
(10)、底架框架焊后枕间距L收缩量为N1；
(11)、底架框架压装地板焊后枕间距L收缩量为N2；
车体制造技术条件及焊接标准要求如下,单位(mm):
(12)、缓冲梁100与车钩板200的距离L4的公差D范围(-3,+3)；
(13)、牵引梁300长度L5的公差E范围(+3,+5)；
(14)、部分中部横梁2000的纵向间距L7的公差P范围(-1,+1)；
(15)、底架交检枕间距L0的公差K范围(+5,+16)；
(16)、ISO 13920对L2的公差要求A2范围(-6,+6)；
将底架框架纵向长度总放量M(即边梁尺寸放量)划分为一位端部、中部区域、二位端部三个区间分别进行工艺放量，其放量之和等于底架框架纵向长度总放量，如图(5)的虚线区域所示。底架框架中部区域主要由中部横梁组成，且部分横梁的纵向间距L7有公差P要求，因此局部中部横梁间距为L7工艺放量G需满足公差P的要求，即中部区域的纵向长度L3工艺放量C相对而言是固定值。底架框架纵向长度L工艺放量M取决于：前端底架1000纵向长度L1工艺放量A1、边梁600机加公差与前端底架1000纵向长度L1工艺放量A1的合理匹配、后工序的焊接经验收缩量N1和N2。前端底架1000是上工序完成的组焊件，其纵向长度L1尺寸的放量A1(即公差)是决定底架框架组装难易、保证产品交检尺寸的关键步骤，对底架框架组装纵向尺寸放量的分析，是对上工序前端底架纵向尺寸提出公差范围需求的充分且必要条件。
由于铝合金本身低熔点，线膨胀系数大的物理特性，使得铝合金底架框架纵向长度受焊接和预热作用而收缩变短，且不同区域受设计结构的影响其收缩量也不同。借鉴以往各种类型的铝合金底架的焊接收缩变形量，通常按照0.6～1mm/m的收缩量对铝合金边梁进行长度工艺放量，同时对边梁上的机加工信息同步放量,放量原则：自底架纵向中心线分别向两端，设定边梁机加公差为(-2，+2)mm。
针对步骤(2)对底架框架组装纵向尺寸放量分析，通过具体赋值函数和边梁600的机加公差极限赋值区间比较法，提出前端底架1000纵向长度L1的工艺放量A1(公差)范围需求，及底架框架预组枕间距L0的工艺放量N(公差)范围。具体地，以下单位(mm)
设前端底架1000的总长L1的公差A1为自变量，公差范围(0,+6)；
底架纵向总长L工艺放量M为24，公差范围(-2,+2)；
中部横梁2000纵向总长L3工艺放量C设为10(参考车体制造技术条件对L7的公差要求)；
经验预估,底架框架焊后枕间距L收缩量N1＝4；
经验预估,底架框架压装地板焊后枕间距L收缩量N2＝3；
赋值函数公式：
公式(一)：底架交检枕间距L0的工艺放量K＝M-2A1-N1-N2；
公式(二)：端部区域枕梁600中心线距(端部)中部横梁2000距离为L2的工艺放量A2＝(M-2A1-C)/2；
公式(三)：底架框架预组枕间距L0的工艺放量N＝M-2A1；
取A1＝0,1,2,3,4,5,6,M＝24其公差范围(-2，+2),N1＝3,N2＝4，分别代入上述函数公式(一)和公式(二)，并结合车体制造技术条件及焊接标准确定L0、L2的公差范围要求，计算结果如下表1所示：
(1)当A1＝0，M取极限赋值26时，底架交检枕间距L0的工艺放量K(公差值)和枕梁400横向中心与(端部)中部横梁2000距离为L2的工艺放量A2(公差值)，均超出车体制造技术条件及焊接标准的公差要求；
(2)当A1＝1，M取极限赋值26时，底架交检枕间距L0的工艺放量K(公差值)和枕梁400横向中心与(端部)中部横梁2000距离为L2的工艺放量A2(公差值)，均超出车体制造技术条件及焊接标准要求；
(3)当A1＝6，M取极限赋值22时，底架交检枕间距L0的工艺放量K(公差值)超出车体制造技术条件的公差要求；
进一步的，上工序前端底架首先审核缓冲梁100与车钩板200的距离L4的公差D范围、及牵引梁300长度L5的公差E范围是否满足车体制造技术条件；进而再审核其工艺和生产作业满足A1(公差)范围的可行性及可控性，综合以上确定端部区域前端底架1000的L1的工艺放量A1(公差)范围为(+2，+5)。根据上述确定的端部区域前端底架1000的L1的工艺放量A1(公差)范围(+2，+5)，上工序前端底架1000可依此分析并制定合理的生产工艺路线，保证前端底架1000交检产品质量；结合底架框架组焊后工序的焊接经验，确定端部纵梁900长度L6的工艺放量F(公差)范围为(+3，+4)；
与此同时，在上述函数公式(三)中，当A1＝2，M＝26时，相对应的N＝22；当A1＝2，M＝22时，相对应的N＝18；当A1＝5，M＝26时，相对应的N＝16；当A1＝5，M＝22时，相对应的N＝12；通过对边梁600机加公差极限赋值的区间比较，可知底架框架预组枕间距距离L0的工艺放量N(公差)范围为(+12，+22)。
表1底架框架纵向关联尺寸放量的分析数据单位(mm)
Figure BDA0003038812230000081
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，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。

Claims (4)

1.一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)、底架框架主体结构分析；通过对底架框架主体结构的分析，明确各个部件的组焊位置关系，并制定底架框架生产工艺路线；
(2)、底架框架纵向尺寸放量分析；对底架框架划分为如下三个区域：中部区域及中部区域两端的端部区域；对上述三个区域的纵向尺寸放量分析并提出放量需求；所述纵向尺寸放量分析包括工艺长度放量分析、机加工公差分析、后续焊接收缩量分析及各部位之间连接放量分析；
其中，所述底架框架纵向尺寸的放量为两个端部区域、中部区域放量的放量总和，即底架框架中的边梁尺寸放量；
(3)、根据步骤(2)的尺寸放量分析、车体制造技术条件及标准分析，得到底架框架纵向总长度的尺寸放量；
(4)、对步骤(2)确定的放量需求进行再次分析，目的是确定上工序前端底架纵向长度放量；若合理根据底架框架纵向总长度的尺寸放量分析确定底架框架的纵向尺寸放量；若不合理，重复步骤1-4。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法，其特征在于：所述端部区域包括前端底架、端部横梁、端部纵梁及A/B梁，所述中部区域包括中部横梁。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法，其特征在于：步骤(2)的续焊接收缩量为0.6～1mm/m，同时对边梁的机加工信息同步放量,并设定边梁机加公差，放量原则：自底架纵向中心线分别向两端。
4.根据权利要求2所述的一种铝合金底架框架组装纵向尺寸放量的工艺方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中,设端部区域的前端底架纵向尺寸的放量为自变量，通过具体赋值函数和边梁机加公差极限赋值的区间比较法，提出前端底架纵向尺寸的放量需求，同时确定了底架框架预组的枕间距的工艺放量；与此同时，为上工序前端底架的纵向尺寸放量提供了数据支持。
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