基于非刚性构件的焊接结构的制作方法

本实用新型涉及焊接工艺领域，尤其涉及一种基于非刚性构件的焊接结构。

背景技术：

随着制造业的快速发展，焊接已经成为现代工业制造过程中不可缺少的一部分，在航天、船舶及轨道车辆等制造过程中占着重要的地位。由于焊接是一个局部加热的特殊冶金过程，非刚性构件在焊接过程中不可避免的会产生焊接变形，导致产品尺寸发生变化，直接影响产品质量。

现有技术中，轨道行业主要通过工装压卡的方式控制非刚性构件焊接变形。首先针对不同的构件，需要设计并制作与该构件匹配的支撑工装，在焊接时，将非刚性构件装配在该支撑工装上，再使用夹具将构件压卡在工装上，调整焊枪的工艺参数将构件进行焊接，焊接完成后，拆除夹具与工装。

采用工装压卡的方法控制非刚性构件在焊接过程中的焊接变形，针对不同的构件需要设计不同的压卡工装，浪费了大量的人力与物力，提高了产品成本，延长了产品生产周期。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于非刚性构件的焊接结构，不仅可以有效控制焊接变形，易于在不同的构件上实现，可以节省生产成本并减短生产周期。

本实用新型提供一种基于非刚性构件的焊接结构，包括：构件主体，至少两个单件，其中，

在第一焊接状态下，所述至少两个单件的一端与所述构件主体的同一侧点焊连接，所述两个单件的另一端为无约束状态；

在第二焊接状态下，所述至少两个单件的另一端均与一个连接部段焊连接，所述至少两个单件的一端与所述构件主体的一侧满焊连接，所述第二焊接状态为所述第一焊接状态之后的状态；其中，所述段焊连接为可拆卸焊接。

可选的，各所述单件的结构相同。

可选的，所述连接部与每个单件的段焊位置相同。

可选的，所述单件为框架结构，所述连接部与每个单件的一边框的中部连接。

可选的，所述单件为线型结构，所述连接部与每个单件的连接处位于每个单件的第一位置，所述第一位置为所述单件的中点至所述单件的无约束端之间的任一位置。

可选的，所述单件的个数为两个，所述单件为板状结构，所述连接部的一端连接一单件的中心，所述连接部的另一端连接另一单件的中心。

可选的，所述连接部为连接梁。

可选的，所述连接梁为管状连接梁。

可选的，所述连接部的横截面为正方形或圆形。

可选的，所述段焊的长度为20-30mm。

本实用新型提供的基于非刚性构件的焊接结构，包括：构件主体，至少两个单件，其中，在第一焊接状态下，至少两个单件的一端与构件主体的同一侧点焊连接，两个单件的另一端为无约束状态；通过在第一焊接状态下的非刚性焊接结构上添加段焊连接部，使得第一焊接状态下的非刚性焊接结构变为第二焊接状态下的刚性焊接结构，有效地控制了非刚性焊接结构中单件与主体满焊过程中的焊接变形，且连接部为可拆卸焊接，在将连接部拆卸后，得到最终的焊接结构。本实用新型不需要针对不同的结构设计工装压卡，只需增加可拆卸的连接部，就可以避免非刚性构件的焊接结构在焊接过程中的焊接变形现象，易于在不同的构件上实现，并可以节省生产成本并减短生产周期。

附图说明

图1为非刚性构件焊接结构的示意图一；

图2为图1对应的刚性构件焊接结构的示意图；

图3为非刚性构件焊接结构的示意图二；

图4为图3对应的刚性构件焊接结构的示意图；

图5为图3对应的连接部与单件的连接位置示意图；

图6为管状连接梁示意图一；

图7为管状连接梁示意图二。

附图标记说明：

筋板-1、2、4、5、6、7；

端板-3；

组焊件-8、9；

端梁-10；

焊缝-AA1、BB1、CC1、DD1、4F4F1、5G5G1、6H6H1、7J7J1、8K8K1、9L9L1；

连接点-E、E1、4-4、5-5、6-6、7-7、8-8、9-9。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实施例提供一种基于非刚性构件的焊接结构，不需要通过工装压卡的方法，就可以防止非刚性构件的焊接变形。在本实施例中，该焊接结构包括构件主体和至少两个单件。

在第一焊接状态下，至少两个单件的一端与构件主体的同一侧点焊连接，两个单件的另一端为无约束状态。此时，焊接结构为非刚性焊接结构。

在第二焊接状态下，至少两个单件的另一端均与一个连接部段焊连接，此时，焊接结构为刚性焊接结构，在此基础上，至少两个单件的一端与构件主体的一侧满焊连接，然后拆除连接部，由此完成了非刚性构件的焊接。

在本实施例中，以动车组车体为例，该构件主体可以为端板、端梁、端墙、底座、地板等构件，该单件可以为筋板，筋梁、面板、组焊件等构件。

本实用新型提供的基于非刚性构件的焊接结构，包括：构件主体，至少两个单件，其中，在第一焊接状态下，至少两个单件的一端与构件主体的同一侧点焊连接，两个单件的另一端为无约束状态；通过在第一焊接状态下的非刚性焊接结构上添加段焊连接部，使得第一焊接状态下的非刚性焊接结构变为第二焊接状态下的刚性焊接结构，有效地控制了非刚性焊接结构中单件与主体满焊过程中的焊接变形，且连接部为可拆卸焊接，在将连接部拆卸后，得到最终的焊接结构，本实施例不需要针对不同的结构设计工装压卡，只需增加可拆卸的连接部，就可以避免非刚性构件的焊接结构在焊接过程中的焊接变形现象，易于在不同的构件上实现，并可以节省生产成本并减短生产周期。

实施例一

图1为非刚性构件焊接结构的示意图一；图2为图1对应的刚性构件焊接结构的示意图。

在本实施例中，以构件主体为端板，单件为筋板进行详细说明。

如图1-2所示，本实施例中，焊接构件包括：端板3、筋板1和筋板2。

本实施例中，如图1所示，筋板1和筋板2的一端与端板3同一侧进行点焊连接，将筋板1和筋板2固定在端板3上，筋板1和筋板2的另一端在X方向处于无约束状态，此时该焊接结构处于第一焊接状态下，由于在焊接过程中没有对其X方向的约束，在将筋板1和筋板2的一端与端板3通过焊缝AA1、BB1、CC1、DD1进行满焊焊接时会出现X方向自由变形现象。

如图2所示，为了防止满焊过程中自由变形现象的发生，在筋板1和筋板2处于无约束状态的另一端上分别选取E点和E1点作为连接部的焊接位置，先将连接部分别与筋板1和筋板2进行段焊连接，对筋板1和筋板2的处于无约束状态的另一端进行约束，此时筋板1、筋板2与端板3组成的构件为刚性焊接结构。再将筋板1、筋板2与端板3的焊缝AA1、BB1、CC1、DD1进行满焊时，筋板1和筋板2在X方向上由于有了连接部的约束，很难发生X方向上平面度变形，此时焊接结构处于第二焊接状态。

进一步的，连接部与筋板1和筋板2进行段焊连接时，段焊的长度为20-30mm。本实施例采用段焊方式，且段焊的长度短，相对于满焊方式在焊接过程中产生了相对少的热量，进一步减少了焊接过程中由于大量热量集中释放造成的构件的焊接变形。

且该段焊连接为可拆卸焊接。具体的，段焊的连接部可进行拆卸，在进行拆卸操作之前，首先判断该连接部在下道工艺是否被使用，即连接部拆除后，是否会对筋板1和筋板2在下一下道工艺中产生影响。若该连接部在下道工艺中不被使用，则该连接部在下道工艺拆除；若该连接部在下道工艺中被使用，则该连接部在最后一道工艺拆除。

进一步的，构件中单件的结构相同，为框架结构，且连接部与每个单件的段焊位置相同，其中，连接部与每个单件的一边框的中部相连。

本实施例中，筋板1和筋板2的结构相同，均为框架结构，且连接部与筋板1和筋板2的段焊位置相同，连接部与筋板1和筋板2的一边框的中部连接，本实施例中均连接在筋板1和筋板2底边框的中部。同理，也可连接在上边框的中部，本实施例不做限制。

在段焊过程中，由于焊接结构相同且焊接位置对称，有效地平衡了连接部段焊在E点和E1点产生的应力，进一步减少了该构件在焊接过程中的焊接变形。

进一步的，在上述筋板1、筋板2与端板3的焊缝AA1、BB1、CC1、DD1进行满焊时，根据焊接顺序原则排除合理的焊接顺序再对构件进行焊接。由于该非刚性构件焊接结构只包括端板3和筋板1、筋板2，因此在满焊焊接时，可以先焊接焊缝AA1，再焊接焊缝BB1，或者可以先焊接焊缝BB1，再焊接焊缝AA1，或同时对焊缝AA1和焊缝BB1进行对称焊接，本实施例对此不做限制。

本实施例通过在非刚性构件焊接结构的筋板1和筋板2的另一端添加段焊连接部，使得该非刚性焊接结构变为刚性焊接结构，有效地控制了该非刚性构件焊接结构在焊接过程中的焊接变形，且构件中筋板1和筋板2的结构相同，连接部与筋板1和筋板2的段焊位置相同，有效地平衡了连接部段焊在段焊处产生的应力，进一步减少了该构件的在焊接过程中的焊接变形。且段焊连接为可拆卸焊接，易于在不同的构件上实现，并可以节省生产成本并减短生产周期。

实施例二

图3为非刚性构件焊接结构的示意图二；图4为图3对应的刚性构件焊接结构的示意图；图5为图3对应的连接部与单件的连接位置示意图；图6为管状连接梁示意图一；图7为管状连接梁示意图二。

在本实施例中，以构件主体为端梁，单件为筋板进行详细说明。

本实施例中，如图3-5所示，车体端部缓冲梁结构包括：端梁10，筋板4、筋板5、筋板6和筋板7。其中，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7为线型结构。

本实施例中，如图3所示，在组焊筋板4、筋板5、筋板6、筋板7与端梁10时，由于筋板4、筋板5、筋板6、筋板7的另一端处于无约束状态，在焊接过程中会出现X方向自由变形现象。

现有技术中，为了防止焊接过程中，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7在X方向自由变形，采用工装压卡方式，设计并制造与该构件单件相同的支撑工装，同时将筋板4、筋板5、筋板6、筋板7装配在工装上并使用夹具进行压卡，再焊接焊缝4F4F1、5G5G1、6H6H1、7J7J1；或者采用简单工装先对筋板4、筋板5进行压卡，先焊接焊缝4F4F1、5G5G1，再将该工装进行拆除，利用同样的方法再对筋板6、筋板7进行焊接。操作复杂且需要多次拆卸工装。

本实施例中，如图3所示，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7的一端与端梁10同一侧进行点焊连接，将筋板4、筋板5、筋板6、筋板7固定在端梁10上，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7的另一端在X方向处于无约束状态，此时该焊接结构处于第一焊接状态下，由于在焊接过程中没有对其X方向的约束，在将筋板4、筋板5、筋板6、筋板7的一端与端梁10通过焊缝4F4F1、5G5G1、6H6H1、7J7J1进行满焊焊接时会出现X方向自由变形现象。

如图4所示，为了控制在焊接过程中筋板4、筋板5、筋板6、筋板7的另一端在X方向上的自由变形，在筋板4、筋板5、筋板6、筋板7的另一端分别选取连接点作为连接部的焊接位置。

其中，本实施例中，单件为线型结构，连接部与每个单件的连接处位于每个单件的第一位置，该第一位置为单件的中点至单件的无约束端之间的任一位置，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7为线型结构，且连接部在筋板4、筋板5、筋板6、筋板7上的连接点的第一位置相同。如图5中4-4点、5-5点、6-6点、7-7点。

进一步的，连接部与筋板4、筋板5、筋板6、筋板7进行段焊连接时，段焊的长度为20-30mm。本实施例采用段焊方式，且段焊的长度短，相对于满焊方式在焊接过程中产生了相对少的热量，进一步避免了焊接过程中由于大量热量集中释放造成的构件的焊接变形。

将连接部分别与筋板4、筋板5、筋板6、筋板7在连接点处进行段焊连接，形成了焊面M和M1。由此对筋板4、筋板5、筋板6、筋板7处于无约束状态的另一端进行约束，此时筋板4、筋板5、筋板6、筋板7与端梁10组成的构件为刚性焊接结构构件。再将筋板4、筋板5、筋板6、筋板7与端梁10的焊缝4F4F1、5G5G1、6H6H1、7J7J1进行满焊时，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7在X方向上由于有了连接部的约束，很难发生X方向上平面度变形。

本实施例中，在段焊过程中，由于焊接结构相同且焊接位置对称，有效地平衡了连接部段焊在4-4点、5-5点、6-6点、7-7点产生的应力，减少了该构件的焊接变形。

在上述筋板4、筋板5、筋板6、筋板7与端梁10的焊缝4F4F1、5G5G1、6H6H1、7J7J1进行满焊时，根据焊接顺序原则排除合理的焊接顺序再对构件进行焊接。按照焊接顺序原则中的“由中间向两侧对称进行焊接”，先对筋板5、筋板6与端梁10之间的焊缝5G5G1、6H6H1进行满焊焊接，再对筋板4、筋板7与端梁10之间的焊缝4F4F1、7J7J1进行满焊焊接。这种由中间向两侧对称进行焊接进一步的控制了满焊过程中筋板4、筋板5、筋板6、筋板7焊接变形。

进一步的，本实施例中，如图6所示，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7的连接部为连接梁，进一步的，为管状连接梁12，且该管状连接梁12的横截面为方形。根据不同的单件结构，也可设置不同的管状连接梁的形状，如圆形，平行四边形等，本实施例对此不做限制。

本实施例中使用管状连接梁，在将管状连接梁12在4-4点、5-5点、6-6点、7-7点处与筋板4、筋板5、筋板6、筋板7进行段焊时，其段焊过程中释放的热量可以通过管状连接梁中的中空部分向外有效释放，进一步消除了由于大量热量集中释放造成的构件的焊接变形。

本实施例中，段焊管状连接梁12可拆除，由于端部缓冲梁须在底架上组焊，筋板4、筋板5、筋板6、筋板7需要与地板上的其他筋板进行对焊，为了保证筋板4、筋板5、筋板6、筋板7之间距离的固定，管状连接梁12须在其组焊到地板后再进行拆除。

本实施例所产生的技术效果与实施例一相同，在此不做赘述，具体可参照实施例一的描述。

实施例三

在本实施例中，以构件主体为端梁，单件为组焊件进行详细说明。

在本实施例中，如图3-5所示，车体端部缓冲梁结构包括：端梁10，组焊件8、组焊件9。其中，组焊件8、组焊件9为板状结构。

如图3所示，组焊件8、组焊件9的一端与端梁10同一侧进行点焊连接，将组焊件8、组焊件9固定在端梁10上，组焊件8、组焊件9的另一端在X方向处于无约束状态，且组焊件8、组焊件9与端梁10之间呈现相同的角度，此时该焊接结构处于第一焊接状态下，由于在焊接过程中没有对其X方向的约束，在将组焊件8、组焊件9的一端与端梁10通过焊缝8K8K1、9L9L1进行满焊焊接时会出现X方向自由变形现象以及相对于端梁10的角变形。

如图4所示，为了控制在焊接过程中组焊件8、组焊件9的另一端在X方向上的自由变形，且为了控制组焊件8、组焊件9与端梁10之间呈一定角度，在组焊件8、组焊件9的另一端分别选取连接点作为连接部的焊接位置。

本实施例中，单件的个数为两个，单件为板状结构，连接部的一端连接一单件的中心，连接部的另一端连接另一单件的中心。

其中，连接部为管状连接梁11，由于组焊件8、组焊件9为板状结构，且二者之间呈现一定的角度，该管状连接梁11呈锥形结构。管状连接梁11的两端呈现的角度和组焊件8、组焊件9与端梁10之间的角度相同。管状连接梁11的一端连接组焊件8的中心，另一端连接组焊件9的中心，由于管状连接梁11的两端呈现的角度和组焊件9与端梁10之间的角度相同，使得在段焊过程中管状连接梁11的两端可以与组焊件8、组焊件9紧密连接。连接点如图5中8-8点、9-9点所示。

进一步的，由于管状连接梁11为空管状，在与焊件8、组焊件9板状结构进行段焊时，需要在管状连接梁11两端的呈现环状的横截面上相同的位置进行段焊。

本实施例中，在段焊过程中，由于焊接结构相同且焊接位置对称所产生技术效果与实施例一种相同，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。

将管状连接梁11分别与组焊件8、组焊件9在8-8点、9-9点处进行段焊连接，形成了焊面N和N1。由此对组焊件8、组焊件9处于无约束状态的另一端进行约束，此时组焊件8、组焊件9与端梁10组成的构件为一个约束构件。再将组焊件8、组焊件9与端梁10的焊缝8K8K1、9L9L1进行满焊时，组焊件8、组焊件9在X方向上由于有了管状连接梁11的约束，很难发生X方向上平面度变形和相对于端梁10的角变形。

在上述组焊件8、组焊件9与端梁10的焊缝8K8K1、9L9L1进行满焊时，根据焊接顺序原则排除合理的焊接顺序再对构件进行焊接。由于该车体端部缓冲梁结构另一部位构件只包括主体构件端梁10和两个单件组焊件8、组焊件9，因此在满焊焊接时，可以先焊接焊缝8K8K1，再焊接焊缝9L9L1，或者可以先焊接焊缝9L9L1，再焊接焊缝8K8K1，或同时对焊缝AA1和焊缝BB1进行对称焊接，本实施例对此不做限制。

本实施例中，段焊管状连接梁11可拆除，由于组焊件8，组焊件9须在车体组成工序与端墙(附图中未示出)组焊。为了保证组焊件8、组焊件9与端梁10之间呈现相同的角度一定，管状连接梁11须在车体组焊完成后拆除。

本实施例所产生的技术效果与实施例一相同，在此不做赘述，具体可参照实施例一的描述。

在上述的实施例中，给出了构件主体和单件的可能的结构，对于其它结构的实现方式，与上述实施例类似，本实施例不再一一举例说明。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。