乙型梁焊接工装及方法与流程

本发明涉及机械制造技术，尤其涉及一种乙型梁焊接工装及方法。

背景技术：

目前，国内轨道客车大多都是采用碳钢车体，而碳钢车体主要又是通过框架结构焊接而成，例如客车车体的侧墙，就是由乙型梁焊接而成的框架结构，焊接的好坏将直接关系到轨道客车整体结构的稳定和性能。

车体侧墙主要由乙型梁侧柱与乙型梁横梁焊接而成，其中，横梁长度长达25米以上，庞大的框架结构造成了侧墙整体结构强度及刚度均较差，导致了在焊接的过程中非常容易引起焊接变形、尺寸超差、挠度不符合要求等质量缺陷。此外，对于同一辆车中的不同车型，例如同一辆车中的客车车厢与餐车车厢，其侧柱间距也会略有不同，因此，在对每节车厢的侧墙进行焊接时都需要相应地调整侧柱的位置。

现有技术中，对碳钢车体侧墙进行焊接时主要是通过固定平台进行定位。图1为现有技术中侧墙焊接定位结构示意图，如图1所示，先将侧柱1与横梁2摆放在平台3上，再通过快速压紧装置4将侧柱1与横梁2夹紧在平台3上。现有的固定平台定位方式，通用性不强，每种车型在变换定位块及压紧装置时都需要重新在平台上钻孔攻丝紧固，并重新挨个进行调整，工作量非常大，每种车型转换至少需要3-5天的时间，难以保证质量及生产进度的要求，且平台上过多的螺纹孔也会极大程度上限制平台的重复利用。

技术实现要素：

本发明提供一种乙型梁焊接工装及方法，以解决现有乙型梁焊接固定平台通用性不强的问题，从而实现乙型梁焊接的柔性化、模块化、标准化生产，在保证焊接质量的同时也提高了生产效率。

本发明提供一种乙型梁焊接工装，包括：至少两根相互平行的长横梁，至少两根垂直设置在所述长横梁上的纵梁以及设置在所述纵梁上的固定组件；

所述纵梁可沿所述长横梁的长度方向滑动；

所述固定组件可沿所述纵梁的长度方向滑动，所述固定组件用于压紧乙型梁；

所述固定组件，包括：固定板以及设置在所述固定板上的至少一个斜压紧机构；其中，

所述斜压紧机构，包括底座与设置在所述底座上的斜压紧机构上体；

所述斜压紧机构上体，包括丝杆母座、与所述丝杆母座相配合的丝杆、以及设置在所述丝杆下端的活动压头。

可选地，所述活动压头上设置有第一压紧面和第二压紧面；

所述第一压紧面为水平设置的平面；

所述第二压紧面为竖直设置的平面。

可选地，所述丝杆的轴线与竖直方向所形成的夹角为45度。

可选地，所述斜压紧机构上体，还包括：设置在所述丝杆母座上的圆柱销；

所述底座上设置有与所述圆柱销相配合的安装孔；

所述圆柱销与所述安装孔相配合的一端沿周向开设有圆柱销定沟槽；

紧定螺钉穿过所述底座上的螺钉孔卡接在所述圆柱销定沟槽中。

可选地，所述的焊接工装，还包括：压板；

所述压板的第一端与所述固定板的底面相抵，所述压板的第二端与所述纵梁相抵，所述压板的第一端的高度高于所述压板的第二端的高度；

螺栓依次穿过所述压板的中部、所述固定板以及所述底座，并与螺母形成可拆卸连接。

可选地，所述长横梁上开设有t型槽，t型螺栓依次穿过所述长横梁、所述纵梁，并与螺母形成可拆卸连接。

可选地，所述横梁的下方设置有立柱，所述立柱用于支撑所述纵梁与所述长横梁组成的框架结构；

所述立柱通过膨胀螺栓固定在地面上，所述立柱与所述长横梁通过螺栓进行连接。

可选地，所述长横梁，所述纵梁以及所述立柱的横截面为工字型结构。

本发明还提供一种乙型梁焊接方法，包括：

根据车体侧墙侧柱的位置要求，调整所述纵梁在所述长横梁上的位置，并将所述纵梁固定在所述长横梁上；

根据车体侧墙横梁的位置要求和上挠度要求，调整所述纵梁上的所述固定组件，并将所述固定组件固定在所述纵梁上；

利用所述固定组件上的所述斜压紧机构将所述车体侧墙侧柱与所述车体侧墙横梁压紧在所述固定组件的固定板上；

对所述车体侧墙侧柱与所述车体侧墙横梁交接的位置进行焊接。

可选地，所述焊接方法，在对所述车体侧墙侧柱与所述车体侧墙横梁交接的位置进行焊接之后，还包括：

将所述斜压紧机构上体与所述底座分离，以完成所述车体侧墙的出胎。

本发明提供一种乙型梁焊接工装及方法，通过采用纵梁在长横梁长度方向上可调的框架结构以及固定组件在纵梁长度方向上可调的模块化结构，使得在焊接过程中乙型梁固定组件可以沿着横向和纵向两个方向任意调整与固定，提高了焊接工装的通用性。此外，通过斜压紧机构对乙型梁进行压紧，不但能实现更加可靠的压紧效果，从而保证焊接质量，还能大大提升乙型梁焊接后出胎的效率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中侧墙焊接定位结构示意图；

图2为现有技术中快速压紧装置的结构示意图；

图3为图2所示的定位块的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的乙型梁焊接工装结构俯视图；

图5为图4所示的乙型梁焊接工装结构正视图；

图6为图4所示的乙型梁焊接工装结构左视图；

图7为图6中a区域的放大视图；

图8为图4所示的纵梁结构附视图；

图9为图4所示的纵梁结构正视图；

图10为图4所示的纵梁结构左视图；

图11为图10所示的斜压紧机构正视图；

图12为图4所示的斜压紧机构左视图；

图13为图4所示的斜压紧机构俯视图；

图14为图11所示的斜压紧机构上体结构示意图；

图15为本发明实施例二提供的乙型梁焊接方法的应用场景示意图；

图16为本发明实施例二提供的乙型梁焊接方法的流程图。

附图标记说明：

1：侧柱；2：横梁；

3：平台；4：快速压紧装置；

41：定位块；42：调节螺栓；

411：长圆孔；51：横梁；

52：纵梁；521：t型螺栓；

53：立柱；54：固定组件；

541：压板；542：螺栓；

543：螺母；544：斜压紧机构；

5441：底座；54411：安装孔；

5442：斜压紧机构上体；54421：圆柱销；

54422：丝杆母座；54423：丝杆；

54424：活动压头；54425：圆柱销定沟槽；

54426：旋帽；54427：第一压紧面；

54428：第二压紧面；5443：紧定螺钉；

545：固定板；6：乙型梁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图4为本发明实施例一提供的乙型梁焊接工装结构俯视图，图5为图4所示的乙型梁焊接工装结构正视图，图6为图4所示的乙型梁焊接工装结构左视图。如图4-图6所示，本实施例的乙型梁焊接工装包括：

至少两根相互平行的长横梁51，至少两根垂直设置在长横梁51上的纵梁52以及设置在纵梁52上的固定组件54，其中，纵梁52可沿长横梁51的长度方向滑动，固定组件54可沿纵梁52的长度方向滑动，此外，固定组件54用于压紧乙型梁。

其中，图7为图6中a区域的放大视图。如图7所示，长横梁51上开设有t型槽，在t型槽内设置有与其相相配合的t型螺栓521，t型螺栓521自下而上依次穿过长横梁51与纵梁52，在t型螺栓521穿出纵梁52的那一端与螺母形成可拆卸的螺纹连接。当纵梁52在长横梁51上的位置需要进行调整时，则将该纵梁52上所有与t型螺栓521配合的螺母拧松，即可沿长横梁51长度方向调整纵梁52的位置，而当纵梁52滑动到指定位置时，可以通过拧紧该纵梁52上所有与t型螺栓521配合的螺母，实现纵梁52在长横梁51上的固定。

值得说明地，图2为现有技术中快速压紧装置的结构示意图，图3为图2所示的定位块的结构示意图。如图2-图3所示，在现有技术中，快速压紧装置4上的定位块41的底座上设置长圆孔411，调节螺栓42穿过长圆孔411与平台3连接，在焊接过程中，通过调整调节螺栓42在长圆孔411中的固定位置，实现快速压紧装置4整体的位置调整。但是，这种调节方式的局限性较大，且最大的调整距离也只能是长圆孔411的长度，无法满足实际焊接过程中较长距离的位置调整。

然而，在本实施例中，图8为图4所示的纵梁结构附视图，图9为图4所示的纵梁结构正视图，图10为图4所示的纵梁结构左视图。如图8-图10所示，纵梁52的横截面为工字型结构，固定组件54设置在纵梁52工字型结构的上翼上，且固定组件54的宽度大于纵梁52上翼的宽度，因此，固定板545在其宽度方向上部分伸出纵梁52上翼形成阶梯结构。在该阶梯结构处设置有压板541，压板541的第一端与固定板545的底面相抵，第二端与纵梁52相抵。其中，为了使得压板541能够同时顶紧固定板545和纵梁52，压板541的第一端的高度应高于第二端的高度，优选地，压板541第一端比第二端高出的高度正好为纵梁52上翼的厚度。当固定组件54在纵梁52上的位置需要进行调整时，则将该固定组件54上所有与螺栓521配合的螺母543拧松，即可沿纵梁52长度方向调整固定组件54的位置，而当固定组件54滑动到指定位置时，可以通过拧紧该固定组件54上所有的螺母521，实现固定组件54在纵梁52上的固定。本实施例中对于固定组件54的位置可以沿着纵梁52长度方向任意调整，调节距离范围大，能够更好地满足实际焊接过程对乙型梁6的定位要求。

具体来说，本实施例中的固定组件54包括固定板545以及斜压紧机构544，斜压紧机构544安装在固定板545上，其中，每块固定板545上可以只安装有一个斜压紧机构544，也可以同时安装有多个斜压紧机构544，例如，在固定板545上安装有两个压紧方向不同的斜压紧机构544，以便于对不同方向设置的乙型梁6进行压紧，本实施例并不对每块固定板545上斜压紧机构544的数量以及具体设置的方向进行限定。

具体地，图11为图10所示的斜压紧机构正视图，图12为图4所示的斜压紧机构左视图，图13为图4所示的斜压紧机构俯视图。如图11-图13所示，本实施例中的斜压紧机构544包括底座5441与设置在底座5441上的斜压紧机构上体5442。斜压紧机构上体5442可以通过插接等可拆卸的连接方式与底座5441进行连接，以便后期焊接完成后焊接件的脱胎。尤其是当在焊接过程中乙型梁6排布较密时，没有多余的横向空间留给斜压紧机构544在压紧和松开的过程中进行横向的调整，通过插接等可拆卸的连接方式可以使得斜压紧机构上体5442与底座5441在纵向方向上的直接快速分离，大大节省了焊接完成后的出胎时间。

值得说明地，图14为图11所示的斜压紧机构上体结构示意图。如图14所示，本实施例中的斜压紧机构上体5442，包括丝杆母座54422、与丝杆母座54422相配合的丝杆54423、以及设置在丝杆54423下端的活动压头54424。可选地，活动压头54424为弹性材料制成，例如橡胶，活动压头54424的一端设置有卡口，而丝杆54423的下端设置有与活动压头54424上的卡口正好卡接的卡头。在对不同结构进行焊接过程中，所采用的乙型梁的规格也会随之有所不同，可以通过更换丝杆54423下端的活动压头54424，实现对不同规格的乙型梁的有效定位。此外，在丝杆54423不与活动压头54424连接的那一端还可以设置有旋帽54426，使得丝杆54423调节更加方便。在乙型梁放置在指定位置后，通过旋转旋帽54426使得丝杆54423沿着丝杆母座54422的轴线向下运动，当活动压头54424与乙型梁刚接触时，可以向乙型梁6施加一个将乙型梁6压紧在活动压头54424的作用力，然后继续旋转旋帽54426，使得活动压头54424进一步地压紧乙型梁6。

可选地，本实施例中的斜压紧机构上体5442通过插接的方式与底座5441进行连接，其中斜压紧机构上体5442的丝杆母座54422上设置有圆柱销54421，而在底座5441上设置有与该圆柱销54421相配合的安装孔54411，且该圆柱销54421与安装孔54411相配合的一端沿其周向开设有圆柱销定沟槽54425。当圆柱销54421插接在安装孔54411中时，可通过将紧定螺钉5443插入底座5441上的螺钉孔，使紧定螺钉5443正好卡接在圆柱销定沟槽54425当中，实现对斜压紧机构上体5442的轴向固定。而当焊接完成后，只需先将紧定螺钉5443从底座5441上的螺钉孔中取出，即可实现斜压紧机构上体5442与底座5441的分离。

参照图3，在现有技术中，通常是先将乙型梁6摆放在平台3上，在利用快速压紧装置4对其进行压紧，其中，快速压紧装置4的压头压紧乙型梁6的上端，定位块41顶住乙型梁6的下端。但是，由于乙型梁6的特殊结构，这种压紧方式容易使得乙型梁6发生侧翻，且没有水平方向的夹紧，在焊接的过程中容易发生滑移，会严重影响焊接的质量。

然而，本实施例中的活动压头54424上设置有第一压紧面54427和第二压紧面54428，其中第一压紧面54427为水平设置地平面，第二压紧面54428为竖直设置的平面。在活动压头54424压紧乙型梁6时，第一压紧面54427压紧乙型梁6的底面，而第二压紧面54428顶紧乙型梁6的侧面。本实施在对乙型梁6进行压紧时，同时对乙型梁6水平和竖直两个方向都进行了有效的定位，且由于压紧位置为乙型梁6下拐角处，有效地避免了现有技术中的快速压紧装置4对乙型梁6在上端面进行压紧时容易发生侧翻的问题。

继续参照图11，可选地，本实施例中的丝杆54423的轴线与竖直方向所形成的夹角为45度，则在活动压头54424压紧乙型梁6时，乙型梁6的侧壁上受到的顶紧力和底面受到的压紧力相等，且其合力方向必然经过乙型梁6下拐角处的拐点，因此该合力并不会对乙型梁6产生倾转力矩，使得乙型梁6在焊接过程中得到更加稳定和可靠的固定，有利于进一步地提高乙型梁焊接的质量。

参照图5-图7，本实施例在长横梁51的下方还可以设置多根立柱53，立柱53用于支撑纵梁52与长横梁51所组成的框架结构，例如，可以沿在每根长横梁51的两端分别设置一根立柱53，也可以在每根长横梁51的两端以及中点处分别设置一根立柱53，本实施例并不对每根长横梁51上设置的立柱53的数量以及具体设置的位置进行限定。立柱53可以通过膨胀螺栓固定在地面上，立柱53与长横梁51可以通过螺栓进行连接。

可选地，长横梁51，纵梁52以及立柱53均为工字钢制成，其横截面为工字型结构。采用工字型结构，可以在保证长横梁51，纵梁52以及立柱53具有足够的强度的同时，减轻整体焊接工装的重量。

本实施例中，通过采用纵梁在长横梁长度方向上可调的框架结构以及固定组件在纵梁长度方向上可调的模块化结构，使得在焊接过程中乙型梁固定组件可以沿着横向和纵向两个方向任意调整与固定，提高了焊接工装的通用性。此外，通过斜压紧机构对乙型梁进行压紧，不但能实现更加可靠的压紧效果，从而保证焊接质量，还能大大提升乙型梁焊接后出胎的效率。

图15为本发明实施例二提供的乙型梁焊接方法的应用场景示意图，图16为本发明实施例二提供的乙型梁焊接方法的流程图。本实施例的焊接方法是通过实施例一中的焊接工装进行焊接的。如图15-图16所示，本实施例的焊接方法包括：

步骤201、根据车体侧墙侧柱的位置要求，调整纵梁在长横梁上的位置，并将纵梁固定在长横梁上。

具体地，以车体中心线为基准，分别从长横梁51两端依次安装纵梁52，并按照车体侧墙产品图纸中对每根侧柱1的位置要求调整每根纵梁52在长横梁51上的位置，并进行固定。由于焊接之后，侧墙会由于焊接热应力的作用发生一定的变形和收缩，因此，在进行定位时，还应考虑不同车型侧墙焊接的具体工艺要求，在窗口位置留出相应的工艺放量。

步骤202、根据车体侧墙横梁的位置要求和上挠度要求，调整纵梁上的固定组件，并将固定组件固定在纵梁上。

具体地，根据车体侧墙产品图纸中对每根横梁2的位置要求以及上挠度要求要求，调整每根纵梁52上的固定组件54，并将其固定在纵梁52上。由于车体侧墙焊接时为平置的状态，而在实际安装在车体上是为竖直状态，其中车体侧墙整体的质量又较大，从平置的状态转至竖直状态放置后，在车体侧墙本身的重力作用下，车体侧墙会产生一个整体向下的变形。因此，在进行车体侧墙的乙型梁布置时，通常就会设置一个上挠度以克服由车体侧墙自重所导致的变形。其中，上述的上挠度指的是横梁2中心位置偏离其两端连线的距离。例如，工艺要求所有的横梁2均需在全长范围内做出13mm的上挠度，则需相应地调节每根纵梁52上的用于固定横梁2的固定组件54，使得在焊接之前，所有横梁2就具有13mm的上挠度。可选地，为了增加车体侧墙整体的强度和刚度，还可以在车体侧墙上部增加矩形工艺梁，该矩形工艺梁在焊接时，也应该设置成与其他横梁相同的上挠度值。

步骤203、利用固定组件上的斜压紧机构将车体侧墙侧柱与车体侧墙横梁压紧在固定组件的固定板上。

具体地，在摆放好侧柱1与横梁2之后，利用固定组件54上的斜压紧机构544将侧柱1和横梁2压紧在固定组件54的固定板545上。可选地，在进行固定之后，还可以通过相应的测量工具再次检验固定后的框架结构是否符合工艺要求。

步骤204、对车体侧墙侧柱与车体侧墙横梁交接的位置进行焊接。

在确认好由侧柱1和横梁2组成的框架结构之间符合工艺要求之后，在需要焊接的交接位置，对其进行焊接，焊接操作可以由点焊机器人完成，也可以有人工来完成。

可选地，在焊接完成后，可以将斜压紧机构上体5442与底座5441分离，然后将车体侧墙整体吊装出胎。

本实施例在对于不同车型进行焊接时，可以只需单独地调整尺寸变化处的纵梁以及其上的固定组件的位置即可，不需要对所有的定位压紧装置都进行调整，大大缩短了车型转换时重新变换工装的时间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。