专利名称：适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种平面框架式金属结构的组焊通用装置领域，具体为一种由横梁及纵梁组成的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置。
背景技术：
目前国内各型大功率交流电力机车的顶盖结构形式基本类似，如图1所示，主要由主纵梁1、横梁8、小纵梁17等组成框架，框架上焊接蒙皮、安装各种设备的薄壳式金属结构，不同型号顶盖的横梁及小纵梁间距尺寸及数量、所安装设备有所变化。目前各型顶盖骨架组焊为一种车型一套骨架胎模的模式，其中每套骨架焊接胎膜制造费用约20万。随着市场业务的不断拓展，生产的交流车种类逐渐增多，类似框架式结构焊接仍然需要重复投入工装制作费用，因此，骨架组焊胎模的制造费用居高不下，并需要大量的场地来存放及防护未在用骨架组焊胎模，维护费用增加。
实用新型内容为了增加现有各型号大功率交流传动电力机车顶盖型式的框架式结构的组焊胎模通用性，降低相类似框架式结构焊接的工装制作费用和维护费用，本实用新型旨在提供一种适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，该柔性装置可以解决外形及尺寸相差不大 (结构形式基本类似，仅仅梁体定位尺寸、梁体数量有区别)，但其组成平面框架梁体的数量、位置有所不同的同一系列金属结构件的焊接胎膜通用性问题，降低生产成本与维护成本。为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是所述适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，包括至少两根主纵梁和至少两根横梁，所述主纵梁和横梁通过可拆卸连接件相连接；所述横梁上装有多个定位块，所述横梁和主纵梁组成的框架通过可拆卸连接件装在多根支撑梁上；所述主纵梁或/和横梁上装有多个快速夹支撑，每个快速夹支撑上装有一个用于装夹组焊框架梁体的快速夹。为了增加框架的稳定性，所述横梁之间连接有多根小纵梁。所述可拆卸连接件为强力角件，通过强力角件，可以根据需要将横梁和纵梁在合适的位置安装在一起。所述快速夹通过法兰螺母和T形螺栓安装在快速夹支撑上，所述横梁上装有定位块安装座，该定位块安装座上装有固定定位块，所述组焊框架梁体置于固定定位块与所述快速夹之间，该组焊框架梁体一侧设有可相对固定定位块移动的活动定位块。所述固定定位块上开有移动销槽，所述活动定位块上装有移动销，该移动销的一端装在所述移动销槽中。所述横梁与定位块安装座之间，横梁与快速夹支撑之间，主纵梁与快速夹支撑之间，横梁与强力角件之间，主纵梁与强力角件之间，均装有不锈钢垫板。进一步地，所述不锈钢垫板的厚度不小于1mm，此不锈钢垫板还用于定位模块高度一致性调整。所述法兰螺母和T形螺栓均由不锈钢材质制成。因此型材与碳钢各模块之间电化学腐蚀被大大降低，可延长装置使用寿命。所述相邻两根支撑梁之间的距离小于ail，一般为Im 1.5m，用于增加装置刚性， 上述每个支撑梁具有一个具有螺纹副调高(含锁紧)的支撑脚，支撑脚下端设有蹄脚，确保各梁体在工作状态下(均载500公斤)，下挠度小于0. 3毫米/米，框架焊平面度较好。本实用新型各部件之间的连接均采用螺纹(法兰螺母和T形螺栓)连接，由此横梁可在主纵梁上根据需要进行变位。各种用于组焊框架梁体的定位、焊缝的支撑、快速夹均可在主纵梁、横梁上进行变位。所述主纵梁两端设置横梁定位基准，用于横梁快速安装，定位。用于组焊框架梁体定位的活动定位块可在脱模中向后退位，可移动式定位模块的定位块在所组焊结构向上脱模过程中实现小范围后移，实现快捷脱模。组焊框架梁体对接部位采用铜垫板结构，组焊框架梁体均使用快速夹进行夹紧。藉由上述结构，本实用新型使用带T形槽铝合金型材及相关联接件组成由两根主纵梁，多根横梁构成主体结构。该装置的主纵梁、横梁和小纵梁均使用铝型材作为主体材质，轻便、易人工调整主体结构。纵梁与横梁通过强力角件连接，横梁数量根据所组焊金属结构件的形状确定。该装置主纵梁上具有横梁起步定位基准。各梁体之间、相关模块与梁体之间的联接均使用T型螺母、螺杆、压板形式。主纵梁两端设置组装定位基准，用于确保横梁、主纵梁快速准确的定位、安装。该装置的横梁、纵梁上可根据所组焊结构安装可变位梁体支撑、可移动式定位模块、焊缝区域支撑模块、快速压紧模块等。横梁及主纵梁上安装可移动式定位模块、焊缝区域支撑模块、快速压紧模块，实现不同结构尺寸金属框架结构焊接定位、压紧装置的通用化。本装置中各可移动式定位模块、焊缝区域支撑模块、快速压紧模块的主体零件材质为碳钢。其安装在铝型材上时在型材与模块之间增加Imm不锈钢材质垫板，使用不锈钢螺杆、螺母，降低铝材与各模块电化学腐蚀。该装置焊缝区域支撑模块具有铜垫板支撑所焊结构的焊缝。该装置快速压紧模块选用具有自锁功能的标准快速夹对所焊结构进行压紧。本装置的主纵梁、横梁尺寸可根据所组焊金属结构具体确定，但应注意主纵梁、横梁每隔1. 5米左右增加一个可调高度支撑脚，用于增加装置刚性。本装置中定位模块中定位块在组焊框架后的脱模过程中与产品随动并退位，实现快速、便捷脱模。该装置能满足组焊框架梁体的定位尺寸公差带1mm、各梁体组成平面的平面度2 毫米/平方米的制作要求。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1)本实用新型采用高强度铝镁合金，结构强度大，结构重量小，手工换型工作强度小。2)本实用新型的各梁体之间采用相应的型材连接件连接，梁体的变位只需将联接件螺栓拧松即可。装置安装牢固、制作成本低。3)本实用新型的两主纵梁两端设置横梁定位基准，装置的横梁在纵梁上安装快捷、准确。[0026]4)该实用新型中各梁体间设置具有调高功能的支撑脚，各梁体安装后的挠度小于 0. 3毫米/米，框架焊平面度较好。5)本实用新型上的各梁体定位装置的活动定位块在顶盖框架焊接完成后的脱模 过程中可向后退位，顶盖框架焊接后的脱模方便，整个脱模过程对装置基本无影响。6)本实用新型上梁体上安装的各种模块均使用不锈钢垫板进行铝材与模块(碳 钢)隔离。具有各定位模块调高功能，且降低铝材与碳钢模块之间电化学腐蚀，延长装置使 用寿命。7)本实用新型配备快速夹对所组焊框架进行夹紧，降低所组焊框架焊接变形。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步阐述。
图1是现有的电カ机车的顶盖结构形式示意图；图2是本实用新型一种实施例的结构原理图；图3是图2的俯视图；图4是图3的A-A剖视图；图5是图3的B-B剖视图；图6是图2的F处局部放大图；图7是本实用新型所述强カ角件的结构示意图；图8是本实用新型所述T型螺栓和法兰螺母的结构示意图。在图中1-纵梁； 2-蹄脚；3-端面连接板； 4-支撑梁；5，11，14-強力角件；6-快速夹支撑； 7，9，15-不锈钢垫板；8-横梁； 10-定位块； 12-T型螺栓；13-法兰螺母；16-铜垫板；17-小纵梁； 18-专用圆头螺母；19-快速夹；23-定位块移动销；24-定位块移动销槽； 25-活动定位块；26-固定定位块； 27-组焊框架梁体；28-定位块安装座；L-活动定位块25在顶盖脱模过程中向上运动的距离；D-活动定位块25向后退位尺寸； X-脱模方向；Y-活动定位块25的退位方向。
具体实施方式
一种适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，如图2和3所示，包括由高强度铝 型材制成的两根主纵梁1和两根横梁8，其中横梁8选取类似0YU-8-80120形式截面，主纵 梁1选取类似0YU-8-100100形式截面，两根主纵梁1的长度根据所组焊钢结构框架长度确 定，主纵梁1通过强カ角件5、T形螺杆12和螺母13安装多根横梁8，满足不同车型的顶盖 骨架的横梁8与主纵梁1定位需要。为实现横梁8快速定位，在两主纵梁1上设置定位基 准。为了增加框架的稳定性，如图4所示，所述横梁8之间连接有多根小纵梁17。所述 主纵梁1或横梁8上均装有多个快速夹支撑6，也可以在主纵梁1或横梁8上同时安装快速夹支撑6，每个快速夹支撑6上通过螺栓连接一个用于装夹组焊框架梁体27的快速夹19， 该快速夹19和快速夹支撑6可以根据需要移动到合适的位置安装，用于装夹组焊框架梁体 27。如图6所示，所述横梁8与定位块安装座28之间，横梁8与快速夹支撑6之间，主纵梁1与快速夹支撑6之间，横梁8与强力角件5之间，主纵梁1与强力角件5之间，均装有不锈钢垫板15。所述强力角件5的结构示意图如图7所示。本装置在胎模横梁8及主纵梁1上根据需要安装活动定位块安装座观，用于组焊框架梁体27的定位，本装置中所有组焊框架梁体27均设置2个定位点，每个定位点由1个活动式定位模块组成。本实用新型所述强力角件形式如图7所示，所述专用的T形螺杆12和螺母13的形式如图8所示，本实用新型装置整体结构形式如图2和图3所示。装置中所使用铝型材上的T形槽是梁体之间安装、各功能模块安装的基础。装置中所有梁体之间的安装通过专用联接件及螺母进行、各功能模块与梁体之间的安装均通过功能模块上设置合适的安装孔配合铝型材上T形槽及专用螺母进行。铝型材截面形式及惯性矩影响装置自身刚性，过大的截面虽然能提供较高的刚性，但其自身也会更重，不利于人工移位作业。通过增加梁体支撑点可提高装置整体刚度， 在本装置中所选铝型材的相邻两个支撑点之间的间距一般控制在1500mm左右，可使所选型号铝型材梁体在工况下(自重加上约300公斤顶盖框架重量)的挠度小于0. 3mm，满足顶盖框架焊接平面度小于Imm的工艺要求。为确保顶盖框架与盖板焊接时平面度，需要在组焊框架梁体组焊时控制各组焊框架梁体与盖板焊接面的一致性。简单来说，就是需要在该装置上确保所定位的组焊框架梁体高度的一致性。本装置为消除各功能模块制作公差及梁体本身挠度和制作误差对顶盖梁体等高定位的影响，采取在梁体与各功能模块之间增减薄不锈钢垫板15方式进行定位块 10等高调整，不锈钢垫板15组成结构示意图如图5所示。本装置中，为实现精确定位在每个梁体均布置两个以上定位块10。本装置为解决定位块10数量多，结构焊接后脱模较困难的问题，将定位块10结构设计如图5中所示，使活动定位块25在顶盖脱模过程中，向上运动距离L，L 一般为20毫米，可沿图5中8°斜度向后退位尺寸D，D 一般为2. 9毫米左右，使所组焊框架梁体27可轻松脱模。为减少顶盖骨架焊接过程中变形，本装置中设置了标准快速夹用于各组焊框架梁体27压紧。为消除顶盖骨架在焊接中应力及焊接后脱模时对该装置的横梁8间距的影响，在各横梁8间采用连接板进行间距固定，各横梁8连接板安装位置根据顶盖具体形式确定。本实用新型在工作时，如图2和图3所示。按照所需组焊的框架横梁8、纵梁数量、 定位尺寸将本装置安装。在工作时，组焊框架梁体27在活动定位块25的定位情况及快速夹19压紧状态如附图5所示。组焊框架梁体27完成焊接后脱模时，将先松掉所有快速夹19，再行使用吊具将组焊框架梁体27从本装置上吊出。[0064]可能的替代方案(1)本装置中的梁体结构及材质也可使用其他金属材料加工出相应的T型槽。但其制造成本相对铝型材较高。(2)本装置中的活动定位模块形式可直接使用固定定位。不过替代方案适用组焊框架梁体的高度相对小些。本方案中可适用组焊框架梁体截面为IOOmmX IOOmm及以上的角钢。(3)本装置的各种梁体之间的安装、梁体与模块之间的安装也可使用液压、风压等其它方式。但相对成本会增高。上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型， 而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
权利要求1.一种适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，包括至少两根主纵梁(1)和至少两根横梁(8)，所述主纵梁(1)和横梁(8)通过可拆卸连接件相连接；所述横梁(8)上装有多个定位块(10)，所述横梁(8)和主纵梁(1)组成的框架通过可拆卸连接件装在多根支撑梁 (4)上；所述主纵梁(1)或/和横梁(8)上装有多个快速夹支撑(6)，每个快速夹支撑(6) 上装有一个用于装夹组焊框架梁体(XT)的快速夹(19)。
2.根据权利要求1所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述横梁( 之间连接有多根小纵梁(17)。
3.根据权利要求1所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述可拆卸连接件为强力角件(5，11，14)。
4.根据权利要求1所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述快速夹(19)通过法兰螺母(13)和T形螺栓(12)安装在快速夹支撑(6)上，所述横梁 (8)上装有定位块安装座( )，该定位块安装座08)上装有固定定位块( )，所述组焊框架梁体(XT)置于固定定位块06)与所述快速夹(19)之间，该组焊框架梁体(XT) 一侧设有可相对固定定位块06)移动的活动定位块05)。
5.根据权利要求4所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述固定定位块06)上开有移动销槽(M)，所述活动定位块05)上装有移动销(M)，该移动销04)的一端装在所述移动销槽(24)中。
6.根据权利要求4所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述法兰螺母(1 和T形螺栓(1 均由不锈钢材质制成。
7.根据权利要求1所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述相邻两根支撑梁⑷之间的距离小于an。
8.根据权利要求1 7之一所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述横梁(8)与定位块安装座08)之间，横梁(8)与快速夹支撑(6)之间，主纵梁 ⑴与快速夹支撑(6)之间，横梁⑶与强力角件(5)之间，主纵梁⑴与强力角件(5)之间，均装有不锈钢垫板(15)。
9.根据权利要求8所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述不锈钢垫板(15)的厚度不小于1mm。
10.根据权利要求1 7之一所述的适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，其特征在于，所述支撑梁(4)具有螺纹副调高的支撑脚(18)。
专利摘要本实用新型公开了一种适应平面框架式金属结构组焊的柔性装置，属于平面框架式金属结构的组焊通用装置领域，为了解决组焊胎模的通用性问题，降低焊接的工装制作费用和维护费用，本实用新型包括至少两根主纵梁和至少两根横梁，所述主纵梁和横梁通过可拆卸连接件相连接；所述横梁上装有定位块，所述横梁和主纵梁组成的框架通过可拆卸连接件装在支撑梁上；所述主纵梁或/和横梁上装有多个快速夹支撑，每个快速夹支撑上装有一个快速夹。本实用新型可以解决外形及尺寸相差不大，但其组成平面框架梁体的数量、位置有所不同的同一系列金属结构件的焊接胎膜通用性问题，降低了生产成本与维护成本。
文档编号B23K37/04GK202174385SQ201120285478
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者尹保亮, 梁红波, 毛军明, 王希营, 郭建勋 申请人:南车株洲电力机车有限公司