摘要：重点研究不锈钢矩形钢管中梁、矩形钢管边梁、枕梁与边梁对接、底架骨架全弧焊不锈钢底架钢结构的制造工艺，详细阐述了组装工艺、焊接顺序、焊接变形控制方法，满足和工艺及设计要求。 1、底架结构npo
公司研制了一种纵向压缩载荷达到1000KN的新型B型不锈钢地铁车车体。底架组成是车体的基础，承受主要载荷，为提高车体载荷此次底架结构采用了不锈钢矩形钢管中梁、矩形钢管边梁、枕梁与边梁对接结构（见图1）。底架骨架焊接全部采用弧焊方式，而非不锈钢车体通常采用的、焊接变形较小的电阻点焊方式，焊接变形量更大，焊接变形更难控制。底架骨架与波纹地板采用点焊形式连接。
图1 底架结构示意图
2、制造工艺难点
车体组成挠度要求枕内上挠8-13mm，枕外下垂0-5mm。带中梁底架需要预制挠度才能保证车体挠度及车体组成地板平面度达到技术要求。
2）焊接变形控制
为提高车体承载能力，底架结构全部采用弧焊方式，由于奥氏体不锈钢特殊的物理特性，线膨胀系数大，奥氏体不锈钢结构焊接变形控制难度大；同时枕梁与边梁为四面对接结构（见图2），弧焊焊接造成边梁变形严重，造成后续车体整体几何尺寸超差及侧墙平面度超出1.5mm/m的技术要求。
图2 枕梁与边梁连接形式
3、底架组装工艺的制定和实施
底架组装工艺流程如下：
图3 底架组装工艺流程图
针对底架组成的制造难点，经过工艺分析，制定了一下工艺措施。
1）底架挠度控制
依据其他无中梁不锈钢车体制造经验，底架组成在制造中不预制挠度，在车体组装工装上预制15mm反变形，利用水准仪精确测量各支撑面的高度差，在各支撑面上部设置边梁压紧装置，保证底架与支撑面密贴。
控制侧墙组成挠度，以保证车体组装过程中侧墙与底架装配出现均匀的间隙。侧墙挠度值需要在侧墙骨架组焊时通过工装预制反变形实现。
由于侧墙无法带动带中梁底架整体变形，所以本项目底架组成需要预制挠度。底架组成预制挠度的方案为：
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步骤1.底架组焊工序中，通过增加垫片的形式，在组装工装上预制最大20mm反变形（见图4）；
图4 调整垫片
步骤2.调整焊接顺序，使底架组成自然产生挠度。具体做法为：在底架骨架组装完成后，枕中仅焊接横梁与中梁、边梁立焊缝；然后翻转底架，焊接底架反面焊缝，焊接收缩使底架产生正向挠度；最后翻转底架焊接底架正面焊缝。
通过以上方案的实施，将底架组成挠度值及最终车体组成的挠度值控制在了公差范围内。
2）焊接变形控制
底架组成是车体的基础，承受主要载荷，为提高车体载荷此次底架结构采用不锈钢矩形钢管中梁、矩形钢管边梁、枕梁与边梁对接结构，底架骨架采用弧焊方式，焊接变形量更大，必须进行有效地焊接过程控制，才能生产出合格的底架组成。
首先，制造底架骨架工装夹具。
工装夹具对端底架组成中梁、边梁、横梁、端梁等主要部件均有牢固、有效地定位压紧夹具，保证底架骨架主要焊缝在有定位夹紧的状态下进行焊接，抑制弧焊造成的焊接变形。
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图5 底架骨架工装夹具
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其次，提高装配精度，保证焊接一致性。
为提高车体承载能力，本项目将枕梁与边梁为四面对接结构（见图2），对接间隙焊接标准要求为1-3mm，为提高焊接质量、减少焊接收缩量，本次对接间隙要求为2-3mm，装配难度非常大。
装配过程中发现以下问题：
问题1：枕梁立边与边梁立边很难对齐，错边为1-4mm。
解决方案：将枕梁立板与枕梁上下盖板焊缝铣开130mm，将枕梁立边与边梁立边调整对齐后焊接（见图6），后续产品枕梁立板与枕梁上下盖板130mm范围内焊缝在底架骨架组装工序焊接。
图6 枕梁立边与边梁立边对接
问题2：在工艺设计阶段，很难预测焊接收缩量，在边梁上预设工艺尺寸，后续生产中通过配磨边梁保证底架宽度及长度，由于是手工修磨造成枕梁上面与边梁上面圆弧角处焊缝间隙很难抑制（见图7），。
陶嘉舟解决方案：
1）将枕梁上、下盖板与立板连接两端130mm范围切除，后续配装，能够保证圆弧对接处
均匀一致（见图8）。
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