高铁座椅脚踏支撑板焊接件的脱落原因分析及改良(附件)【字数：7382】
脚踏支撑板焊接件是高铁座椅支撑脚踏安装的核心部件，是脚踏与座椅底架相连接的主要部位。其由上下两个部件焊接而成，对其精度要求较高，并且需要有一定的承重能力。因此，分析脚踏支撑板焊接件的脱落原因，并对其产生的问题进行改良设计与优化后，可以大大提高脚踏的使用寿命，同时增加乘坐高铁时的舒适度。本课题主要以高铁脚踏支撑板焊接件为分析对象，从焊接件的结构设计和支撑板焊接件的焊接过程或受力情况进行脱落的原因分析。通过分析问题，再对焊接件进行改良设计。设计完成后，利用UG软件进行三维建模，展示改良后的支撑板焊接件。
目 录
引 言 1
一、脚踏支撑板焊接件介绍 2
（一）零件图 2
（二）应用场合 2
（三）外形结构分析 2
（四）材料分析 3
二、脚踏支撑板焊接件问题描述 4
三、脱落原因分析 4
（一）焊接技术 4
（二）焊接变形 4
（三）焊接应力 5
（四）焊件质量缺陷 5
四、脚踏支撑板焊接件的改良 6
（一）问题总结 6
（二）结构改良 6
（三）创建三维模型 7
（四）改良结果 13
总 结 15
参考文献 16
谢 辞 17
引 言
随着科技的高速发展、生活节奏的加快，人们出行的交通工具也变得越便捷。速度快又平稳的高铁深受人们的喜爱。就经常高铁出行的人们来说，舒适的乘坐感受可以加分不少。其中的座椅脚踏便是必不可少的一部分。高铁座椅脚踏采用了机械与人体工程学设计，让乘客可以自己调节脚踏的高度和垫脚的角度，使腿脚轻松舒适。脚踏支撑板焊接件是脚踏的核心部件，它是脚踏与高铁底架相连接的主要部位。其由上下两个部件焊接而成，形状虽不复杂，但对其焊接的要求高，并且需要有一定的承重能力。一般来说，零部件的安装使用过程中小部分会有脱落的情况出现。而支撑板脱落后会直接造成脚踏的脱落。因此，分析脚踏支撑板焊接件的脱落原因，并对其产生的问题进行改良设计与优化后，就可以大大的提高脚踏的使用寿命，同时增加乘 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
坐高铁时的舒适度。
作者在实习过程中，发现脚踏支撑板焊接件在安装使用过程中出现了脱落的问题，经过检查发现是铆钉出现了脱落。为了研究铆钉脱落的原因，本课题以高铁脚踏支撑板焊接件作为研究对象，从脚踏支撑板焊接件的结构设计和焊接受力情况进行其脱落的原因分析，并对支撑板焊接件进行改良设计和建模，用于和座椅进行虚拟装配，方便后续成品零件的加工与安装使用。
一、脚踏支撑板焊接件介绍
（一）零件图
本课题分析的高铁座椅脚踏支撑板焊接件，其工程图如图11所示，三维模型如图12所示。
/
图11 零件工程图纸
/
图12 三维模型图
（二）应用场合
本课题分析的高铁座椅脚踏支撑板焊接件，其装在高铁座椅的底架上，和座椅的脚踏部分相连接。零件的上半部分通过φ4.9mm公差为0.1mm的四个铆钉安装孔连接固定在底架的铝管上，下半部分通过四个M8mm的1型全金属六角锁紧螺母与脚踏相连。可以看出，脚踏支撑板焊接件是把脚踏与底架连接固定在一起的重要部位，起到支撑脚踏安装的作用。
（三）外形结构分析
图13 零件焊接位置图
根据图11对脚踏支撑板焊接件的形状结构进行分析。它由两个零件焊接而成，上半部分是一个长为150mm,开口为35.5mm,厚度为30mm的圆弧板，它的内径为38mm，外径为44mm。圆弧板上还有四个φ4.9mm的铆钉安装孔。下半部分是长为115mm,宽为50mm类似于梯形的底板。零件的焊接位置如图13中红色箭头指示位置所示。由于零件上半部分的圆弧板有规定的半径和弧长，且圆弧板只有部分与梯形底板焊接，因此，对两个零件的焊接技术要求较高，避免焊接后的缺陷或者应变导致圆弧板开裂或变形，影响安装。脚踏支撑板焊接件的焊接缺陷质量等级按照ISO5817 C标准；其未标注焊接公差要符合ENISO13920中的规定；另外，焊接要牢固、平整，无焊渣、焊瘤、气孔等缺陷，焊好后需矫正焊接变形。
（四）材料分析
脚踏支撑板焊接件所用的材料为Q235钢。Q235中的Q表示的是这种材质的屈服极限，数字表示的是屈服强度数值（Mpa），即表示屈服应力为235Mpa的碳素结构钢，它具备一定的承受载荷的能力。Q235是低碳钢，含碳量（质量百分数）仅为0.2%左右，具有成本低，塑性好，焊接性能优良的特点。其综合性能比较好，是焊接中常见的材料。GB/T 7002006标准中碳素结构钢Q235按质量等级被分为A、B、C、D四个等级详见表11，碳素结构钢的力学性能详见表12。
表11 碳素结构钢牌号和力学性能（摘自GB/T 7002006）
牌号
统一数字代号
等级
厚度或直径/mm
脱氧方法
化学成分（质量分数）/%不大于
C
Si
Mn
P
S
Q235
U12352
A
F、Z
0.22
0.35
1.40
0.045
0.050
U12355
B
0.20
0.045
U12358
C
Z
0.17
0.040
0.040
U12359
D
TZ
0.035
0.035
表12 碳素结构钢牌号和力学性能（摘自GB/T 7002006）
目 录
引 言 1
一、脚踏支撑板焊接件介绍 2
（一）零件图 2
（二）应用场合 2
（三）外形结构分析 2
（四）材料分析 3
二、脚踏支撑板焊接件问题描述 4
三、脱落原因分析 4
（一）焊接技术 4
（二）焊接变形 4
（三）焊接应力 5
（四）焊件质量缺陷 5
四、脚踏支撑板焊接件的改良 6
（一）问题总结 6
（二）结构改良 6
（三）创建三维模型 7
（四）改良结果 13
总 结 15
参考文献 16
谢 辞 17
引 言
随着科技的高速发展、生活节奏的加快，人们出行的交通工具也变得越便捷。速度快又平稳的高铁深受人们的喜爱。就经常高铁出行的人们来说，舒适的乘坐感受可以加分不少。其中的座椅脚踏便是必不可少的一部分。高铁座椅脚踏采用了机械与人体工程学设计，让乘客可以自己调节脚踏的高度和垫脚的角度，使腿脚轻松舒适。脚踏支撑板焊接件是脚踏的核心部件，它是脚踏与高铁底架相连接的主要部位。其由上下两个部件焊接而成，形状虽不复杂，但对其焊接的要求高，并且需要有一定的承重能力。一般来说，零部件的安装使用过程中小部分会有脱落的情况出现。而支撑板脱落后会直接造成脚踏的脱落。因此，分析脚踏支撑板焊接件的脱落原因，并对其产生的问题进行改良设计与优化后，就可以大大的提高脚踏的使用寿命，同时增加乘 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
坐高铁时的舒适度。
作者在实习过程中，发现脚踏支撑板焊接件在安装使用过程中出现了脱落的问题，经过检查发现是铆钉出现了脱落。为了研究铆钉脱落的原因，本课题以高铁脚踏支撑板焊接件作为研究对象，从脚踏支撑板焊接件的结构设计和焊接受力情况进行其脱落的原因分析，并对支撑板焊接件进行改良设计和建模，用于和座椅进行虚拟装配，方便后续成品零件的加工与安装使用。
一、脚踏支撑板焊接件介绍
（一）零件图
本课题分析的高铁座椅脚踏支撑板焊接件，其工程图如图11所示，三维模型如图12所示。
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图11 零件工程图纸
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图12 三维模型图
（二）应用场合
本课题分析的高铁座椅脚踏支撑板焊接件，其装在高铁座椅的底架上，和座椅的脚踏部分相连接。零件的上半部分通过φ4.9mm公差为0.1mm的四个铆钉安装孔连接固定在底架的铝管上，下半部分通过四个M8mm的1型全金属六角锁紧螺母与脚踏相连。可以看出，脚踏支撑板焊接件是把脚踏与底架连接固定在一起的重要部位，起到支撑脚踏安装的作用。
（三）外形结构分析
图13 零件焊接位置图
根据图11对脚踏支撑板焊接件的形状结构进行分析。它由两个零件焊接而成，上半部分是一个长为150mm,开口为35.5mm,厚度为30mm的圆弧板，它的内径为38mm，外径为44mm。圆弧板上还有四个φ4.9mm的铆钉安装孔。下半部分是长为115mm,宽为50mm类似于梯形的底板。零件的焊接位置如图13中红色箭头指示位置所示。由于零件上半部分的圆弧板有规定的半径和弧长，且圆弧板只有部分与梯形底板焊接，因此，对两个零件的焊接技术要求较高，避免焊接后的缺陷或者应变导致圆弧板开裂或变形，影响安装。脚踏支撑板焊接件的焊接缺陷质量等级按照ISO5817 C标准；其未标注焊接公差要符合ENISO13920中的规定；另外，焊接要牢固、平整，无焊渣、焊瘤、气孔等缺陷，焊好后需矫正焊接变形。
（四）材料分析
脚踏支撑板焊接件所用的材料为Q235钢。Q235中的Q表示的是这种材质的屈服极限，数字表示的是屈服强度数值（Mpa），即表示屈服应力为235Mpa的碳素结构钢，它具备一定的承受载荷的能力。Q235是低碳钢，含碳量（质量百分数）仅为0.2%左右，具有成本低，塑性好，焊接性能优良的特点。其综合性能比较好，是焊接中常见的材料。GB/T 7002006标准中碳素结构钢Q235按质量等级被分为A、B、C、D四个等级详见表11，碳素结构钢的力学性能详见表12。
表11 碳素结构钢牌号和力学性能（摘自GB/T 7002006）
牌号
统一数字代号
等级
厚度或直径/mm
脱氧方法
化学成分（质量分数）/%不大于
C
Si
Mn
P
S
Q235
U12352
A
F、Z
0.22
0.35
1.40
0.045
0.050
U12355
B
0.20
0.045
U12358
C
Z
0.17
0.040
0.040
U12359
D
TZ
0.035
0.035
表12 碳素结构钢牌号和力学性能（摘自GB/T 7002006）
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