一种钢流道汽车风洞喷嘴段的制作方法与流程

本发明属于风洞制造领域，具体涉及一种钢流道汽车风洞喷嘴段的制作方法。

背景技术：

汽车风洞是用来产生人造气流（人造风）的管道，在这种管道中能造成一段气流均匀流动的区域，汽车风洞试验就在这段风洞中进行。本文所介绍的中国汽车工程研究院风洞综合实验室属于实车风洞，尺寸较大。实车风洞中用来产生强大气流的风扇是很大的，其风扇直径达9m。该汽车风洞项目技术复杂，建设费用高。比以往的传统钢结构项目要求高出很多，没有相应的施工经验可以借鉴。该汽车空气动力学声学风洞钢流道（aero-acousticwindtunnel，简称aawt)，项目工程地点位于重庆市，中国汽车工程研究院股份有限公司内，空气动力学声学风洞为国内迄今为止最大的汽车风洞。该风洞综合实验室项目技术复杂，由钢流道结构和混凝土结构混合组成，钢流道结构部分主要包括喷嘴段（ds）、沉降室（vk）、试验平台（pl）、拐角段（e1/e2/e3/e4）、扩散段（gd/hd）等。

钢结构流道是风洞实验室的载体，需满足汽车风洞试验的各种不同环境或条件要求，项目涉及设备较多，安装调试技术要求高。为保证设备安装调试顺利进行，对钢结构流道的精度提出了极高的要求：钢结构流道壳体内表面的平整度要求为±1.5mm，特别是靠近喷嘴段出风口处的平整度要求为±1mm。钢结构相邻分段的连接形式为螺栓连接，分段端面形似一个矩形或者圆形“法兰盘”。为减少现场钻配的工作量，原则上所有螺栓孔在零件加工阶段预先钻好。这样一来，分段端口的主尺寸精度必须要得到精确控制，另外，相邻分段连接处尺寸应完全匹配，才能保证连接分段的“法兰盘”顺利用螺丝连接。

风洞钢流道每个段的整体尺寸都比较大，如果整体制作，无法运输至重庆。钢结构需经船运和陆运，运至重庆施工现场。每个段需进行小分段划分，使每个小段的尺寸满足运输要求，而分开制作无法保证精度。由于分段建造方式为分片段制造，片段合拢后最多可以控制端口装配主尺寸，无法保证法兰盘的螺丝孔全部对应。精度要求如此之高，决定了该项目不能按以往的传统钢结构工艺建造施工，必须进行详细施工策划，进行全过程精度控制，才能保证该项目风洞钢流道达到技术精度要求，顺利交付。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种钢流道汽车风洞喷嘴段的制作方法，本发明能够确保钢流道分段制作精度是可控的，前后分段连接的精度也可达到技术要求，进而为风洞实验室的整体建设打好基础。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钢流道汽车风洞喷嘴段的制作方法，该制作方法包括：

制作胎板式胎架；

在同一胎板式胎架上不分先后制作上片段、下片段、左片段、右片段；

制作水平胎架；

在水平胎架上将上片段、下片段、左片段、右片段合拢成后段，后段的大口端面朝下，后段的小口端面朝上；

制作前段、中段；

将前段与中段合拢后整体吊装并与后段合拢成喷嘴段，前段、后段之间通过中段连接；

在前段与中段上配钻第一螺孔，在中段与后段上配钻第二螺孔；

将喷嘴段拆分成前段、中段、上片段、下片段、左片段、右片段后运输至目的地；

将前段、中段、上片段、下片段、左片段、右片段合拢成喷嘴段，在第一螺孔、第二螺孔中分别安装紧固件，将上片段、下片段、左片段、右片段之间的焊缝焊接，对于片段合拢方式，选择卧态合拢方式。以大口端面为基准合拢，制作简易水平胎架，曲面部分合拢精度易控制，避免仰角焊。针对中前段部分合拢的困难，采取先将中前段单独合拢成一个整体的方法，避免散吊，以解决精度控制和安全保障的问题。

嘴后段曲面的四个面分别在胎板式胎架上建造，再合拢成整体。为保证喷嘴前中后段匹配连接，采用预合拢配钻螺丝孔的方案。完工后将喷嘴段拆分成多个小分段，以满足运输要求。为保证喷嘴段的后段曲面线型壳板精度，上下左右四个曲面分别在胎板式胎架上建造。片段制作采取同胎制作的工艺，充分利用工装材料，保证分段制作精度。因喷嘴段壳板较薄，板厚为10mm，使用胎板式胎架可以更好地控制壳板装配精度，同时保证线型光顺美观。

所述制作上片段、下片段、左片段、右片段均包括：

在胎板式胎架上制作壳板；

在壳板上制作壳板外侧结构。

所述壳板外侧结构包括工字钢、t型材、槽钢。

所述在壳板上制作壳板外侧结构包括：

将工字钢、t型材、槽钢装配形成壳板外侧结构；

将壳板外侧结构焊接在壳板上。

所述将壳板外侧结构焊接在壳板上包括：

采取间断的单面焊的焊接方式，间隔预定距离，焊接预定距离长度的焊缝，焊缝依次设置在焊接面的两侧。

对于壳板外侧结构中的交叉面与壳板的焊接，采取双面焊。因钢流道壳板内表面的平整度要求很高，平整度公差范围±1.5mm，特别是靠近喷嘴段出风口处的平整度要求为±1mm。为了保证平整度，结构与壳板的平角焊采用间断焊方法焊接，同时遵循一定的焊接顺序，从中间向四周分散焊接，控制热输入。保证平整度测量结果达到技术要求。

所述将工字钢、t型材、槽钢装配形成壳板外侧结构包括：

将工字钢、t型材、槽钢装配成壳板外侧结构；

测量壳板外侧结构上用来与壳板焊接面的直线度；

若直线度超出预定标准，采用火工方法矫正。钢流道喷嘴段的壳板较薄，壳板外侧结构部件主要有工字钢、t型材、槽钢等，板厚较厚，其强度、韧性远大于壳板。如果结构直线度偏差，壳板必定跟随结构出现精度偏差，结构装配精度直接影响壳板的精度。所以，工字钢、t型材等结构在钢平台上制作成组件，制作重点控制直线度。结构装配时，务必调整结构的直线度，直线度超差需使用火工方法矫正。

所述胎板式胎架包括：

曲面胎板；

若干角钢支柱，所述角钢支柱相互固定连接形成支撑架，所述支撑架的上部支撑所述曲面胎板。

所述曲面胎板包括第一胎板、第二胎板，所述第一胎板、第二胎板的上表面的连接处共同构成光滑曲面。

所述喷嘴段的内部表面的平整度公差范围为±1.5mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、喷嘴段后段的各个片段分别在胎板式胎架上建造，使用胎板式胎架可以更好地控制钢流道内壳板的装配精度，同时保证线型光顺美观；

2、对于片段合拢方式，选择卧态合拢方式，制作简易水平胎架，曲面部分合拢精度易控制，避免仰角焊接；

3、针对中段、前段部分，采取先将中段、前段单独合拢成一个整体的方法，避免散吊，可以同时解决精度控制和安全保障的问题；

4、采用预合拢配钻螺孔的方案，保证喷嘴前中后段匹配连接，完工后将喷嘴段拆分成多个小分段，以满足运输要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的喷嘴段的剖面示意图。

图2为本发明的喷嘴段的整体结构示意图。

图3为本发明的胎板式胎架的侧面示意图。

图4为本发明的壳板外侧结构与壳板的焊接示意图。

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付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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所示，本实施例提供一种钢流道汽车风洞喷嘴段的制作方法，该制作方法包括：

制作胎板式胎架1；

在同一胎板式胎架1上不分先后制作上片段2、下片段3、左片段4、右片段；

制作水平胎架；

在水平胎架上将上片段2、下片段3、左片段4、右片段合拢成后段100，后段100的大口端面朝下，后段100的小口端面朝上；

制作前段200、中段300；

将前段200与中段300合拢后整体吊装并与后段100合拢成喷嘴段400，前段200、后段100之间通过中段300连接；

在前段200与中段300上配钻第一螺孔，在中段300与后段100上配钻第二螺孔；

将喷嘴段400拆分成前段200、中段300、上片段2、下片段3、左片段4、右片段后运输至目的地；

将前段200、中段300、上片段2、下片段3、左片段4、右片段合拢成喷嘴段400，在第一螺孔、第二螺孔中分别安装紧固件，将上片段2、下片段3、左片段4、右片段之间的焊缝焊接。

作为优选，本实施例所述制作上片段2、下片段3、左片段4、右片段均包括：

在胎板式胎架1上制作壳板；

在壳板上制作壳板外侧结构。

作为进一步优选，本实施例所述壳板外侧结构包括工字钢、t型材、槽钢。

作为进一步优选，本实施例所述在壳板上制作壳板外侧结构包括：

将工字钢、t型材、槽钢装配形成壳板外侧结构；

作为进一步优选，本实施例将壳板外侧结构焊接在壳板上。

作为进一步优选，本实施例所述将壳板外侧结构焊接在壳板上包括：

采取间断的单面焊的焊接方式，间隔预定距离，焊接预定距离长度的焊缝500，焊缝500依次设置在焊接面的两侧。

作为进一步优选，本实施例对于壳板外侧结构中的交叉面600与壳板的焊接，采取双面焊。

作为进一步优选，本实施例所述将工字钢、t型材、槽钢装配形成壳板外侧结构包括：

将工字钢、t型材、槽钢装配成壳板外侧结构；

测量壳板外侧结构上用来与壳板焊接面的直线度；

若直线度超出预定标准，采用火工方法矫正。

作为进一步优选，本实施例所述胎板式胎架1包括：

曲面胎板11；

若干角钢支柱12，所述角钢支柱12相互固定连接形成支撑架，所述支撑架的上部支撑所述曲面胎板11。

作为进一步优选，本实施例所述曲面胎板11包括第一胎板111、第二胎板112，所述第一胎板111、第二胎板112的上表面的连接处共同构成光滑曲面。

作为进一步优选，本实施例所述喷嘴段400的内部表面的平整度公差范围为±1.5mm。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。