[发明专利]城铁客车转向架的构架悬臂构件预制反变形焊接工艺

摘要

城铁客车转向架的构架悬臂构件预制反变形焊接工艺属于轨道车辆转向架焊接方法领域，该预制反变形焊接工艺通过制造真实焊件的仿真模型，并通过对关键仿真模型的热变形量进行测量、抽象为模型图纸、并对针对抽象模型进行基于几何原理的逆向推理运算，从而设计出具有预制反变形功能的新悬臂构件。本发明的工艺大幅缩小了热变形的误差范围，解决了热调修的方法不易精确控制的技术问题，同时还提高了生产效率，节约了制造成本。

主权项

城铁客车转向架的构架悬臂构件预制反变形焊接工艺，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤一：在悬臂构件理论上标准的组焊设计图纸上，建立以连接板(1)的前端面与上夹板水平段(3‑1)下端面的交点为原点的xoy平面直角坐标系，并分别测量下夹板斜坡段(2‑1)下端面的最低节点A₁相对于坐标原点O的横向距离X₁和纵向距离Y₁，从而得到节点A₁理论上的坐标位置；用同样的方法测量并得到下夹板斜坡段(2‑1)下端面的最高节点H₁理论上的坐标位置；另外，直接在上夹板斜坡段(3‑2)的上端面测量其长边E₁F₁的长度L₁；步骤二：分别以悬臂构件中各单体部件的设计图纸为依据制作连接板(1)、筋板(4)、轴筒(5)、上夹板(3)和下夹板(2)，再以轴筒(5)的外径为参照，制作一个中心带有通孔的轴心定位圆盘(6)；所述轴心定位圆盘(6)的外径与轴筒(5)的外径相同，其固连于轴筒(5)的一端；步骤三：在不使用原有制造反变形固定工装的前提下，将步骤二所述带有轴心定位圆盘(6)的轴筒(5)、连接板(1)、筋板(4)、上夹板(3)和下夹板(2)分别按照步骤一所述组焊设计图纸所要求的位置关系彼此摆放对正，从而形成一整套待组焊的变形角度试验悬臂构件；步骤四：在不使用原有制造反变形固定工装的前提下，将步骤三所述的待组焊的变形角度试验悬臂构件中的各分体部件分别按焊接顺序逐一焊接固连，在焊件冷却后，得到一个能反映出热变形程度的试验悬臂报废件；步骤五：在步骤四所述的试验悬臂报废件上，建立以连接板(1)的前端面与上夹板水平段(3‑1)下端面的交点为原点的xoy平面直角坐标系，并按步骤一所述的节点坐标测量方法测量步骤四所述试验悬臂报废件上的下夹板斜坡段(2‑1)下端面的最低节点A₂相对于坐标原点O的横向距离X₂和纵向距离Y₂，从而得到试验悬臂报废件上的节点A₂的实际坐标值；用同样的方法测量并得到试验悬臂报废件上的下夹板斜坡段(2‑1)下端面的最高节点H₂的实际坐标位置；步骤六：将步骤五所述在试验悬臂报废件上建立的xoy的平面直角坐标系绘制成试验悬臂报废图纸，并按实际测得的坐标值在该试验悬臂报废图纸上分别确定试验悬臂报废件上的下夹板斜坡段(2‑1)下端面的最低节点A₂和下夹板斜坡段(2‑1)下端面的最高节点H₂的坐标位置；步骤七：将步骤一所述悬臂构件理论上的组焊设计图纸与步骤六所述的试验悬臂报废图纸二者的直角坐标系拼合重叠，从而获得一幅包含有焊接后变形角度信息的抽象化试验结果图纸；在所述抽象化试验结果图纸上，将线段A₁H₁和A₂H₂的延长线交点设为节点M，并直接在该图上测量线段A₁H₁与A₂H₂的夹角β；步骤八：对步骤七所述的抽象化试验结果图纸进一步简化，分别删除悬臂构件理论上的组焊设计图纸中的上夹板圆弧段(3‑3)、悬臂构件理论上的组焊设计图纸中的上夹板斜坡段(3‑2)，再分别删除试验悬臂报废图纸中的上夹板圆弧段(3‑4)、试验悬臂报废图纸中的上夹板斜坡段(3‑5)，最终仅保留二者共有的以连接板(1)的前端面与上夹板水平段(3‑1)下端面的交点为原点的xoy平面直角坐标系、试验悬臂报废件热变形前和变形后，其轴心定位圆盘(6)的圆心B₁和B₂分别所处的位置，以及热变形前和变形后，试验悬臂报废件上的下夹板斜坡段(2‑1)下端面分别所处的位置，即：包含有焊接后变形角度信息的线段A₁H₁与A₂H₂的夹角β；从而得到试验结果的抽象简化图纸；步骤九：在步骤八所述的抽象简化图纸中，以节点M为圆心，将线段MA₁逆时针旋转一个角度β进而确定并形成一条新的线段MA₃，再以A₃为起点，以线段A₁H₁的长度为边长，在线段A₃M上重新确定一条新线段A₃H₃；此后，以线段H₃A₃为第一个矩形的长边，并以下夹板斜坡段(2‑1)的厚度值绘制矩形的短边，从而确定出预制反变形焊接下夹板斜坡段(2‑3)上端面的最低点C₃；然后，以轴筒(5)的直径作为新的直径C₃D₃的长度，绘制一个直径垂直于节点C₃的圆周，所述圆周的圆心设为B₃；再以节点D₃为切点绘制垂直于圆周直径C₃D₃的切线线段D₃K₃，所述线段D₃K₃的长度等于步骤一所述线段E₁F₁的长度L₁；最后，以线段D₃K₃作为第二个矩形的长边，并以上夹板斜坡段(3‑2)的厚度值绘制矩形的短边，从而确定出预制反变形焊接上夹板斜坡段(3‑6)上端面的最高点F₃；步骤十：以步骤八所确定出的预制反变形焊接上夹板斜坡段(3‑6)上端面的最高点F₃为圆弧的起点并以上夹板水平段(3‑1)的左侧端点G为圆弧终点，在步骤八所述的抽象简化图纸中绘制与线段E₃F₃和线段OG均相切的第一圆弧F₃G，从而形成完整的预制反变形焊接上夹板圆弧段(3‑7)的理论设计图，进而完成整个预制反变形焊接上夹板(3)的理论设计图；步骤十一：以步骤九所述预制反变形焊接下夹板斜坡段(2‑3)的上端顶点H₃为圆弧的起点并以悬臂构件理论上标准的组焊设计图纸上的下夹板圆弧段(2‑2)与连接板(1)前端面的交点J为圆弧段的终点，绘制一段与顶点H₃相切并垂直于交点J的第二圆弧H₃J，从而形成完整的预制反变形焊接下夹板圆弧段(2‑5)的理论设计图，进而完成整个预制反变形焊接下夹板(2)的理论设计图；步骤十二：利用步骤十所述预制反变形焊接上夹板(3)、步骤十一所述预制反变形焊接下夹板(2)、步骤九所述圆周B₃、在步骤八所述试验结果的抽象简化图纸中所保留的连接板(1)和上夹板水平段(3‑1)所共同合围形成的轮廓内边界，重新构造生成预制反变形焊接筋板(7)的理论设计图。