专利名称：焊接定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接定位装置，尤其涉及一种汽车车架纵梁的焊接定位机构，属
于机械制造技术领域。
背景技术：
汽车的车架纵梁是汽车车架的重要组成部分，车架纵梁的扭曲度将直接影响整个
汽车车架的稳定性和汽车的成品率。由于现有的车架纵梁均是通过焊接方式成型的，而且
车架纵梁总成的焊接过程中采用的焊接方法大多为二氧化碳气体保护焊(即(A焊)，焊接
后车架纵梁存在一定的焊接变形，主要包括两个方面一方面是焊接后车架纵梁由头至尾
的扭曲变形，另一方面是焊接后车架纵梁两端弯曲、中部下凹的扭曲变形。 因此，汽车车架纵梁的焊接变形将减低汽车车架的稳定性，造成汽车的安全隐患。
而且，对于车架纵梁总成焊接形变的缺陷，目前尚没有较好的解决方案。
发明内容
本发明提供一种焊接定位装置，用以解决解决车架纵梁焊接过程中的扭曲变形问 题，实现车架纵梁焊接过程无形变。
本发明实施例提供一种焊接定位装置，包括 —定位平台，以及依次并排固设在所述定位平台上的多个定位机构；
所述定位机构包括与所述定位平台固接的底座，所述底座上设置有一垂直安装的 固定板；所述固定板的上端面的一端部位置上设置有一下支撑块，所述下支撑块与所述固 定板之间设置有一下垫片；在所述下支撑块的侧面、所述固定板上还设置有与所述下支撑 块垂直的侧固定支撑块； 所述下支撑块的正上方设置有一与所述下支撑块平行的上活动支撑块；所述上 活动支撑块与上压紧臂的固定端连接；所述上压紧臂的旋转端与第一联动装置枢接，并在 所述第一联动装置中的第一传动装置的作用下，在所述上压紧臂的固定端产生向下的压紧 力； 所述侧固定支撑块的正对面设置有一侧活动支撑块，所述侧活动支撑块与侧压紧
臂的固定端连接；所述侧压紧臂的旋转端与第二联动装置枢接，并在所述第二联动装置中
的第二传动装置的作用下，在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力； 所述下支撑块、所述上活动支撑块、所述侧固定支撑块和所述侧活动支撑块围设
成定位空间；所述多个定位机构的多个定位空间形成用于固定被焊接部件的定位轨道；且
所述定位平台上由中部至边缘位置处的定位机构中的所述下垫片的厚度依次递减。 如上所述的焊接定位装置，其中，所述上压紧臂的旋转端与第一联动装置枢接，并
在所述第一联动装置中的第一传动装置的作用下，在所述上压紧臂的固定端产生向下的压
紧力具体为 所述上压紧臂的旋转端与第一传动臂枢接，所述第一传动臂与呈三角形的第二传
4动臂的第一角端部枢接，所述第二传动臂的第二角端部、第三角端部分别与所述固定板、第 一传动装置的汽缸连接杆枢接；所述第一传动装置的汽缸连接杆通过向上推动所述第二传 动臂，将所述上压紧臂的旋转端、所述第二传动臂的第一角端部和第二角端部三者保持在 同一条直线上，以在所述上压紧臂的固定端产生向下的压紧力。 如上所述的焊接定位装置，其中，所述侧压紧臂的旋转端与第二联动装置枢接，并 在所述第二联动装置中的第二传动装置的作用下，在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压 紧力具体为 所述侧压紧臂的旋转端与第三传动臂枢接，所述第三传动臂与呈三角形的第四传 动臂的第一角端部枢接，所述第四传动臂的第二角端部、第三角端部分别与所述固定板、第 二传动装置的汽缸连接杆枢接；所述第二传动装置的汽缸连接杆通过向上推动所述第四传 动臂，将所述侧压紧臂的旋转端、所述第四传动臂的第一角端部和第二角端部三者保持在 同一条直线上，以在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力。 如上所述的焊接定位装置，其中，所述侧固定支撑块与所述固定板之间还设置有
一第一侧垫片。 如上所述的焊接定位装置，其中，所述上压紧臂与所述上活动支撑块之间设置有 一上垫片。 如上所述的焊接定位装置，其中，所述侧压紧臂与所述侧活动支撑块之间设置有
一第二侧垫片。 如上所述的焊接定位装置，其中，所述第一传动装置为第一气缸，所述第二传动装 置为第二气缸。进一步地，所述第一气缸和所述第二气缸通过连接板与所述固定板固接。
如上所述的焊接定位装置，其中，所述定位平台的两个端部位置上，设置有用于限 制所述被焊接部件前后移动的限位装置。 如上所述的焊接定位装置，其中，所述定位平台上中部至边缘位置处的定位机构 中的所述下垫片的厚度相差10-20mm。 如上所述的焊接定位装置，其中，位于所述定位平台上中部位置的定位机构中的 所述下垫片的厚度为15mm，位于所述定位平台上边缘位置的定位机构中不设置所述下垫 片。 本发明提供的焊接定位装置，将待焊接的车架纵梁夹设在多个定位机构所形成的 定位轨道中，并采用全包围方式分段定位夹紧车架纵梁，并结合定位平台上由中部至边缘 位置处的定位机构中的下垫片的厚度依次递减的设计特点，减少焊接变形，可以有效控制 车架纵梁焊接过程中的扭曲变形问题，提高车架纵梁产品的质量状态。
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为本发明焊接定位装置实施例结构示意图。
图2为本发明焊接定位装置中定位机构立体结构示意图。
5
图3为本发明焊接定位装置中定位机构平面结构示意图。 附图标记
定位平台-l; 定位机构-2; 车架纵梁-3;
底座-21 ; 固定板-22 ; 下支撑块-23 ;
下垫片-24; 侧固定支撑块-25;第一侧垫片-26;
上活动支撑块-27 ;上垫片-28 ; 上压紧臂-29 ; 第一传动臂-30; 第二传动臂-31; 第一气缸-32; 侧活动支撑块-33;第二侧垫片-34; 定位螺栓_35 ; 第一角端部-311 ; 第二角端部-312 ;第三角端部-313 ; 旋转端-291。
具体实施例方式
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。 本发明各实施例针对现有技术中车架纵梁总成焊接形变的缺陷，提供一种解决方
案即提供一种汽车车架纵梁焊接夹具的定位夹紧方案，以保证汽车车架纵梁在焊接过程中
尽可能小的变形。针对车架纵梁在焊接过程中出现的前后扭曲变形以及上下扭曲变形的特
点，通过采取的一种特殊的焊接夹具将待焊接的车架纵梁夹设在其内，并在焊接夹具上预
先根据变形的趋势设计反变形措施，减少焊接变形，可以有效控制车架纵梁焊接过程中的
扭曲变形问题，提高车架纵梁产品的质量状态。 图l为本发明焊接定位装置实施例结构示意图，如图l所示，该焊接定位装置包括 一定位平台l，如图所示该定位平台1呈长方形水平平台，定位平台1下表面通过螺栓固接 在地面上。定位平台1的上表面为水平表面，其上设置有多个定位机构2，所述的多个定位 机构2依次并排排列在定位平台1的上表面上，并根据待焊接的车架纵梁3的形状摆放相 应的位置，每个定位机构2夹设车架纵梁的一部分，多个定位机构2则将整个车架纵梁3完 全包围在其内。这样，便限制了车架纵梁3在定位平台1的上表面上的上下和左右方向的 移动。进一步地，为了限制车架纵梁3在定位平台1的上表面上的前后方向移动，定位平台 1的上表面的两个端部位置上还设置有用于限制所述被焊接部件前后移动的限位装置，例 如在定位平台1两端设置定位螺栓35，定位螺栓35穿设在车架纵梁3的端部将车架纵梁3 定位在定位平台1上。这样，车架纵梁3便被完全限位在定位平台1上的多个定位机构2 中。 图2为本发明焊接定位装置中定位机构立体结构示意图，图3为本发明焊接定位 装置中定位机构平面结构示意图，如图2和图3所示，由于焊接定位装置中的多个定位机构 结构一致，因此本实施例中仅以一个定位机构为例进行说明。 该定位机构2包括与定位平台1固接的底座21，定位机构2通过底座21螺接在 定位平台1上，底座21可以为三角座等。底座21上设置有固定板22，该固定板22相对于 底座21垂直安装。固定板22的上端面的一端部位置上设置有一下支撑块23，下支撑块23呈立方体结构，其上表面水平。下支撑块23与固定板22之间设置有一下垫片24。由于下 支撑块23固定在固定板22上，因此本实施例中通过设置下垫片24来调节下支撑块23的 高度，以调节其上承载的车架纵梁的局部高度。 在下支撑块23的侧面、固定板22上还设置有侧固定支撑块25，该侧固定支撑块 25与下支撑块23垂直，也是固定设置的不可移动。侧固定支撑块25用于限制车架纵梁向 侧方向的移动。 该定位机构2还包括一上活动支撑块27，该上活动支撑块27设置在下支撑块23 的正上方，也呈立方体结构其下表面水平，且与下支撑块23平行，用于与下支撑块23 —同 将待焊接的车架纵梁在上下方向夹设在定位机构2中。上活动支撑块27与上压紧臂29的 固定端连接。上压紧臂29包括一固定端和一旋转端，上活动支撑块27设置在上压紧臂29 的固定端的下表面上，上压紧臂29的旋转端与第一联动装置枢接，第一联动装置中包括一 第一传动装置例如第一气缸32，上压紧臂29可以在第一气缸32的作用下，在上压紧臂29 的固定端产生向下的压紧力，以压紧架设在定位机构2的待焊接的车架纵梁。本实施例中 涉及第一传动装置和第二传动装置可以为气缸或其它可动态调节行程的传动设备，本发明 各实施例仅以第一传动装置为第一气缸，第二传动装置为第二气缸为例进行说明。
该定位机构2还包括一侧活动支撑块33，该侧活动支撑块33设置在侧固定支撑块 25的正对面。这样，下支撑块23、上活动支撑块27、侧固定支撑块25和侧活动支撑块33围 设成一定位空间，车架纵梁的一部分被夹设在该定位空间中定位。侧活动支撑块33在侧方 向上压紧车架纵梁，其上压紧力的产生与上活动支撑块27产生向下的压紧力的原理相同， 侧向压紧结构也与上述的垂直方向压紧结构完全相同，具体地，侧活动支撑块33与侧压紧 臂的固定端连接，侧压紧臂的旋转端与第二联动装置枢接，并在第二联动装置中的第二传 动装置的作用下，在侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力。 进一步地，由于每个定位机构2均通过下支撑块23、上活动支撑块27、侧固定支撑 块25和侧活动支撑块33围设成一定位空间，这样，多个定位机构2形成的多个定位空间便 形成了一个用于固定被焊接部件即车架纵梁3的定位轨道，而且该定位轨道可以随着车架 纵梁3的走势而设定。 本发明提供的焊接定位装置，为防止焊接过程中的扭曲变形，是将待焊接的车架 纵梁夹设在多个定位机构所形成的定位轨道中，并采用全包围方式分段定位夹紧车架纵 梁。而且在设计焊接定位装置的过程中，为减小车架纵梁上下方向焊接变形，在焊接定位装 置上预先根据变形的趋势设计反变形措施。具体可以是预先分析纵梁总成变形趋势，在设 计制作焊接定位装置时，给与相反方向的变形调整量。根据车架纵梁放置状态，车架纵梁总 成具有两端弯曲的变形趋势，因此设计焊接定位装置时，要保证定位型面按照中间高、两端 低的凸形设计。因此，本实施例中可以通过在不同位置处的定位机构设置不同厚度的下垫 片，来调节局部高度实现中间高、两边低的设计目的，具体为将定位平台1上由中部至边缘 位置处的定位机构2中的下垫片24的厚度依次递减，这样整个焊接定位装置所形成的用于 承载定位待焊接车架纵梁的定位轨道，便满足中间高、两边低的设计要求；避免了车架纵梁 在焊接过程出现的两端弯曲的扭曲变形。 本发明提供的焊接定位装置，将待焊接的车架纵梁夹设在多个定位机构所形成的 定位轨道中，并采用全包围方式分段定位夹紧车架纵梁，并结合定位平台上由中部至边缘位置处的定位机构中的下垫片的厚度依次递减的设计特点，减少焊接变形，可以有效控制 车架纵梁焊接过程中的扭曲变形问题，提高车架纵梁产品的质量状态。 如图1和图2所示，上述实施例中第一联动装置和第二联动装置的结构完全相同， 因此以下仅详细介绍一下上压紧臂29的旋转端与第一联动装置枢接，并在所述第一联动 装置中的第一气缸32的作用下，在上压紧臂29的固定端产生向下的压紧力的具体结构及 工作原理。 上压紧臂29的旋转端291与第一传动臂30枢接，第一传动臂30与第二传动臂31 的第一角端部311枢接；所述的第二传动臂31呈三角形，且具有三个角端部，分别为第一 角端部311、第二角端部312和第三角端部313。第二传动臂31的第二角端部312、第三角 端部313分别与固定板22、第一气缸32的汽缸连接杆枢接。当第一气缸32的汽缸连接杆 通过向上推动第二传动臂31的第三角端部313时，由于第二传动臂31的三个角端部与是 通过枢接的方式与其他部件连接，因此第一气缸32的汽缸连接杆向上推动第三角端部313 后，通过第二传动臂31和上压紧臂29的联动枢接结构，使得上压紧臂29在固定端产生向 下的压紧力。此时，上压紧臂的旋转端291、第二传动臂31的第一角端部311和第二角端部 312三者保持在同一条直线上，构成自锁机构。本实施例中为防止焊接变形中定位机构失 效，定位机构采用上述自锁功能机构，由于在锁止时定位机构一端的三个点形成一条直线， 所以在对上压紧臂29在固定端施加向上力时，不能打开定位机构的端部，保证压紧。
进一步地，所述侧压紧臂的旋转端与第二联动装置枢接，并在所述第二联动装置 中的第二传动装置的作用下，在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力具体为所述侧 压紧臂的旋转端与第三传动臂枢接，所述第三传动臂与呈三角形的第四传动臂的第一角端 部枢接，所述第四传动臂的第二角端部、第三角端部分别与所述固定板、第二传动装置的汽 缸连接杆枢接；所述第二传动装置的汽缸连接杆通过向上推动所述第四传动臂，将所述侧 压紧臂的旋转端、所述第四传动臂的第一角端部和第二角端部三者保持在同一条直线上， 以在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力。具体结构和工作原理与上述完全相同，此 处不再赘述。 如图3所示的，下支撑块23、上活动支撑块27、侧固定支撑块25和侧活动支撑块 33围设成一定位空间用于定位承载车架纵梁3，并通过固定板22和下支撑块23之间设置 的下垫片24调节定位平面的高度。在上述的各焊接定位装置实施例中，侧固定支撑块25 与固定板22之间还设置有一第一侧垫片26 ;上压紧臂与所述上活动支撑块之间设置有一 上垫片28 ;侧压紧臂与侧活动支撑块33之间设置有一第二侧垫片34。可以通过调节四个 方向的垫片的厚度来调节车架纵梁在定位机构中的承载位置。 进一步地，本实施例中第一传动装置和第二传动装置可以通过连接板与固定板固 接，使得整个定位机构一体化。 应用本发明提供的焊接定位装置定位车架纵梁，来实现焊接的过程包括首先确 定车架纵梁焊接时可能发生的焊接形变尺寸，据此调节焊接定位装置中部和两端定位面 的高度，具体可以通过调节下垫片实现，达到最佳的反变形效果。例如预计焊接形变量在 10-20mm的范围内，因此可以将定位平台上中部至边缘位置处的定位机构中的下垫片的厚 度相差10-20mm，并且从中部到两侧依次减低，形成线形变化。然后将带焊接的车架纵梁放 置在焊接定位装置上多个定位机构形成的定位轨道中进行定位。最后进行焊接，焊接的过程为了避免受力不均，可以采取对车架纵梁总成进行分段跳跃焊接的方式进行。 根据经验可知，汽车的车架纵梁焊接形变量在15mm左右，因此应用本实施例提供
的焊接定位装置进行焊接定位时，调节下垫片高度，使得满足焊接定位装置的中部比两侧
高15mm。具体可以采用以下简便方式处理，例如在中部设置15mm厚的下垫片，并在两边依
次设置厚度不同的下垫片，且下垫片厚度依次递减；两端部位置处可以不设置下垫片，以满
足焊接定位装置的中部比两侧高15mm的目的。 本发明提供的焊接定位装置，针对车架纵梁在焊接过程中出现的前后扭曲变形以 及上下扭曲变形的特点，通过采取的一种特殊的焊接定位装置将待焊接的车架纵梁夹设在 其内，并在焊接定位装置上预先根据变形的趋势设计中部定位面高、两端部定位面低的特 殊结构，有效地控制了车架纵梁焊接过程中的扭曲变形问题，提高了车架纵梁产品的质量 状态。 最后应说明的是以上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精 神和范围。
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权利要求
一种焊接定位装置，其特征在于，包括一定位平台，以及依次并排固设在所述定位平台上的多个定位机构；所述定位机构包括与所述定位平台固接的底座，所述底座上设置有一垂直安装的固定板；所述固定板的上端面的一端部位置上设置有一下支撑块，所述下支撑块与所述固定板之间设置有一下垫片；在所述下支撑块的侧面、所述固定板上还设置有与所述下支撑块垂直的侧固定支撑块；所述下支撑块的正上方设置有一与所述下支撑块平行的上活动支撑块；所述上活动支撑块与上压紧臂的固定端连接；所述上压紧臂的旋转端与第一联动装置枢接，并在所述第一联动装置中的第一传动装置的作用下，在所述上压紧臂的固定端产生向下的压紧力；所述侧固定支撑块的正对面设置有一侧活动支撑块，所述侧活动支撑块与侧压紧臂的固定端连接；所述侧压紧臂的旋转端与第二联动装置枢接，并在所述第二联动装置中的第二传动装置的作用下，在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力；所述下支撑块、所述上活动支撑块、所述侧固定支撑块和所述侧活动支撑块围设成定位空间；所述多个定位机构的多个定位空间形成用于固定被焊接部件的定位轨道；且所述定位平台上由中部至边缘位置处的定位机构中的所述下垫片的厚度依次递减。
2. 根据权利要求1所述的焊接定位装置，其特征在于，所述上压紧臂的旋转端与第一联动装置枢接，并在所述第一联动装置中的第一传动装置的作用下，在所述上压紧臂的固定端产生向下的压紧力具体为所述上压紧臂的旋转端与第一传动臂枢接，所述第一传动臂与呈三角形的第二传动臂的第一角端部枢接，所述第二传动臂的第二角端部、第三角端部分别与所述固定板、第一传动装置的汽缸连接杆枢接；所述第一传动装置的汽缸连接杆通过向上推动所述第二传动臂，将所述上压紧臂的旋转端、所述第二传动臂的第一角端部和第二角端部三者保持在同一条直线上，以在所述上压紧臂的固定端产生向下的压紧力。
3. 根据权利要求1所述的焊接定位装置，其特征在于，所述侧压紧臂的旋转端与第二联动装置枢接，并在所述第二联动装置中的第二传动装置的作用下，在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力具体为所述侧压紧臂的旋转端与第三传动臂枢接，所述第三传动臂与呈三角形的第四传动臂的第一角端部枢接，所述第四传动臂的第二角端部、第三角端部分别与所述固定板、第二传动装置的汽缸连接杆枢接；所述第二传动装置的汽缸连接杆通过向上推动所述第四传动臂，将所述侧压紧臂的旋转端、所述第四传动臂的第一角端部和第二角端部三者保持在同一条直线上，以在所述侧压紧臂的固定端产生侧向的压紧力。
4. 根据权利要求1或2或3所述的焊接定位装置，其特征在于，所述侧固定支撑块与所述固定板之间还设置有一第一侧垫片。
5. 根据权利要求1或2或3所述的焊接定位装置，其特征在于，所述上压紧臂与所述上活动支撑块之间设置有一上垫片。
6. 根据权利要求1或2或3所述的焊接定位装置，其特征在于，所述侧压紧臂与所述侧活动支撑块之间设置有一第二侧垫片。
7. 根据权利要求1或2或3所述的焊接定位装置，其特征在于，所述第一传动装置为第一气缸，所述第二传动装置为第二气缸。
8. 根据权利要求7所述的焊接定位装置，其特征在于，所述第一气缸和所述第二气缸通过连接板与所述固定板固接。
9. 根据权利要求1或2或3所述的焊接定位装置，其特征在于，所述定位平台的两个端部位置上，设置有用于限制所述被焊接部件前后移动的限位装置。
10. 根据权利要求1或2或3所述的焊接定位装置，其特征在于，所述定位平台上中部至边缘位置处的定位机构中的所述下垫片的厚度相差10-20mm。
11. 根据权利要求1或2或3所述的焊接定位装置，其特征在于，位于所述定位平台上中部位置的定位机构中的所述下垫片的厚度为15mm，位于所述定位平台上边缘位置的定位机构中不设置所述下垫片。
全文摘要
本发明提供一种焊接定位装置，为防止焊接过程中的扭曲变形，是将待焊接的车架纵梁夹设在多个定位机构所形成的定位轨道中，并采用全包围方式分段定位夹紧车架纵梁。而且在设计焊接定位装置的过程中，为减小车架纵梁上下方向焊接变形，在焊接定位装置上预先根据变形的趋势设计反变形措施。针对车架纵梁总成具有两端弯曲的变形趋势，将焊接定位装置中的定位型面设置成中间高、两端低的凸形设计，减少焊接变形，可以有效控制车架纵梁焊接过程中的扭曲变形问题，提高车架纵梁产品的质量状态。
文档编号B23K37/04GK101733606SQ20091024166
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者杨建华, 杨玉霞, 王文侠, 王晓军 申请人:北汽福田汽车股份有限公司