轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形工装及其方法与流程

本发明针对轨道车辆的侧墙门立柱的焊接，提出了一种焊接预置反变形的工装及其方法，属于机械设计技术领域。

背景技术：

随着轨道车辆的高速与产业化发展，在轨道车辆车体制造领域，铝合金材料越来越多地被广泛使用。

不同车型的铝合金侧墙门框在组焊过程中，具有焊接区域小、焊缝数量多且密集的特点。大门立柱内侧的多组加强筋板两侧封闭的角焊缝、焊缝的立体空间分布及铝合金本身的物理性质，促使铝合金焊缝及母材金属的膨胀或收缩存在不同步和不平衡，使得焊缝区域残余应力的局部应变累积或多处应变叠加而最终导致焊接变形，导致大门立柱向侧墙内侧倾斜2～3mm,使门立柱相对于侧墙外表面的垂直度超差和门立柱整体平面度超差，而且还会诱发错边、未熔合和裂纹等焊缝缺陷的产生，降低结构的承载能力。

在侧墙门立柱组焊过程中，为了保证门口宽度的尺寸，以往是通过人为作用在门口上方和下方增加两根撑杆，焊接完成后撤掉撑杆再通过火焰调修处理对焊接变形区域进行矫正。门立柱一般均以中厚铝合金材质为主，对门立柱的焊接变形往往需要进行两次或两次以上的局部火焰调修，使产品质量难于保证，严重时会导致产品报废；另一方面增加了调修工作量和调修矫正难度，降低了生产效率。因此，以往的这种门立柱安装定位方法和火焰调修方式使产品质量难于保证，生产效率大大降低。

有鉴于此，特提出如下改进方案。

技术实现要素：

本发明所述轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形工装及其方法，在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种通用性好、速度快、效率高的侧墙门立柱组焊定位工装。

本发明的目的在于，在可控的范围内，提高一次性焊接工作质量。

另一发明目的是，灵活安放反变形工装以提高整体实用性。

为上述发明目的，所述轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形工装主要包括：

由门口区域的侧墙定位机构，门立柱焊接预置反变形工装机构与工装定位机构组成；其中，

所述门口区域的侧墙定位机构由侧墙工装立柱，侧墙工装横梁，侧墙工装纵梁，侧墙边梁固定支架和侧墙定位夹臂组成；

所述门立柱焊接预置反变形工装机构由大门立柱定位装置，小门立柱定位装置，门立柱定位辅助装置组成；

所述工装定位机构是由门立柱定位工装定位销，门立柱定位工装定位柱和卡钳组成。

如上基本方案，门口区域的侧墙定位机构能够保证侧墙完全地贴紧于侧墙工装表面，保证焊接后的门立柱轮廓度和侧墙轮廓度的一致性。门立柱焊接预置反变形工装机构作为一个整体工装，

可根据不同车型、不同侧墙门口设置部位的不同，可通过吊运灵活地安放反变形工装，操作灵活，实用性强。

针对大门立柱定位装置的补充优化方案，其由大门立柱夹紧定位块，卡钳，大门立柱定位工装支撑柱，门立柱定位工装横梁，门立柱水平定位块，滑槽，垫板组成。

针对门立柱定位辅助装置的补充优化方案，其由自旋转螺栓，定位撑杆，滑动轨道，滑动轨道定位销，门立柱定位工装纵梁及门立柱定位工装横梁组成。

针对小门立柱定位装置的补充优化方案，其由小门立柱定位工装支撑柱，小门立柱夹紧定位块，门立柱定位工装横梁，门立柱水平定位块，滑槽，垫板组成。

如上述门立柱焊接预置反变形工装机构，采用在侧墙门口大门立柱的外侧实施垫板预置反变形与卡钳固定压紧相结合的反变形方式，将焊接变形控制在允许的范围之内，使产品能一次性焊接合格。

大门立柱定位工装支撑柱随着定位工装的滑动轨道同步滑动，避免了外界的干扰因素对定位的影响，便于整体调整及控制，从而保证门口宽度尺寸的一致性。

基于上述轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形工装的应用，本发明同时实现了一种焊接预置反变形的工艺方法，主要包括以下实施步骤：

将组焊后的侧墙单元置于所述焊接预置反变形工装上；

对门口区域的侧墙边梁通过门口区域侧墙边梁固定支架，对称地进行刚性夹紧定位；

将所述焊接预置反变形工装机构整体地置于门口区域侧墙工装纵梁上，通过门立柱定位工装定位销和门立柱定位工装定位柱进行定位并锁紧，通过卡钳再次对所述焊接预置反变形工装机构进行刚性固定；

通过滑动轨道定位销对滑动轨道锁紧；

将大、小门立柱组对安装，通过门立柱水平定位块分别对大、小门立柱进行水平定位，使门立柱外框与侧墙型材外表面处在同一平面上；

匹配合适的工艺放量，测量门口上方和下方的间距尺寸，并调整门立柱与侧墙型材坡口焊缝的间隙尺寸，然后进行门立柱与侧墙型材的坡口焊缝定位段焊；

将垫板对称地贴放于大门立柱夹紧定位块的表面；

调整定位撑杆，使贴放于大门立柱夹紧定位块表面的垫板与大门立柱外侧面紧密贴合，并通过锁紧定位孔进行刚性锁紧；

通过卡钳的紧固使大门立柱的上方与大门立柱夹紧定位块贴合；

按工艺要求的焊接顺序，对大门立柱、小门立柱与侧墙型材的坡口焊缝和大门立柱内侧的加强筋板焊缝进行焊接，焊接完成待冷却至室温下，松开大门立柱上方用于紧固的卡钳和定位撑杆；

分别测量检查门口区域尺寸、门口上方和下方的间距尺寸、门立柱相对于侧墙外表面的垂直度和门立柱整体平面度。

综上内容，本发明轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形工装及其方法具有以下优点与有益效果：

1、采用预置反变形和固定压紧相结合的方式，将焊接变形控制在允许的范围之内，使产品能一次性焊接合格，明显地提高工作效率，降低工作强度。

2、可根据不同车型、不同侧墙门口设置部位的不同，可通过吊运灵活地安放反变形工装，操作灵活，实用性强。

附图说明

图1是轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形工装的结构示意图；

图2是用于门口区域侧墙的定位夹紧机构示意图；

图3是图1中b部的局部放大示意图；

具体实施方式

实施例1，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

所述轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形工装，由门口区域的侧墙定位机构100，门立柱焊接预置反变形工装机构200与工装定位机构300组成。

其中，所述门口区域的侧墙定位机构100由侧墙工装立柱1，侧墙工装横梁3，侧墙工装纵梁2，侧墙边梁固定支架4和侧墙定位夹臂5组成；

所述门立柱焊接预置反变形工装机构200由大门立柱定位装置，小门立柱定位装置，门立柱定位辅助装置组成；大门立柱定位装置是由大门立柱夹紧定位块6，卡钳7，大门立柱定位工装支撑柱8，门立柱定位工装横梁9，门立柱水平定位块11，滑槽12，垫板23组成。门立柱定位辅助装置是由自旋转螺栓10，定位撑杆13，滑动轨道15，滑动轨道定位销18，门立柱定位工装纵梁21及门立柱定位工装横梁22组成。小门立柱定位装置是由小门立柱定位工装支撑柱16，小门立柱夹紧定位块17，门立柱定位工装横梁9，门立柱水平定位块11，滑槽12，垫板23组成；

所述工装定位机构300是由门立柱定位工装定位销19，门立柱定位工装定位柱20和卡钳7组成。

所述轨道车辆侧墙门立柱焊接预置反变形方法是，将组焊后的侧墙单元吊放于侧墙工装上，对门口区域的侧墙边梁通过边梁固定支架4对称刚性夹紧定位，根据图2所示，使侧墙外侧紧靠于工装表面，保证侧墙轮廓度的要求；

根据图1所示，将门立柱焊接预置反变形工装机构吊运至侧墙工装纵梁2上，通过门立柱定位工装定位销19和门立柱定位工装定位柱20，将反变形工装机构定位并锁紧，并通过卡钳7再次对其刚性固定；

检查定位反变形工装机构的滑槽12和滑动轨道定位销18的锁紧情况，确保滑动轨道15状态良好；

吊运大、小门立柱进行组对，通过门立柱水平定位块11对大、小门立柱水平定位，使门立柱外框与侧墙外表面处在同一平面上，确保焊接完成后侧墙轮廓度和门立柱轮廓度的一致性，定位段焊前测量门口上方和下方的间距尺寸，保证两门立柱焊接完成后的间距满足门口宽度的尺寸要求；

同时调整工艺放量，使门立柱与侧墙坡口焊缝的间隙尺寸满足焊接工艺参数要求，然后进行门立柱与侧墙的坡口焊缝定位段焊及加强筋板的定位段焊；

根据图3所示，将3mm的不锈钢垫板对称贴放于大门立柱夹紧定位块的表面，距离下方侧墙外表面距离50mm，不锈钢板的厚度依据大门立柱相对于侧墙外表面的高度适当调整；

推动大门立柱定位工装支撑柱8使其与门立柱外侧面紧密贴合，调整定位撑杆13使3mm的不锈钢垫板贴紧于大门立柱侧面，并通过锁紧定位孔14进行刚性锁紧；

再次测量大、小门立柱的上方和下方间距，确保满足门口间距尺寸要求，通过卡钳7的紧固使大门立柱的上方与大门立柱夹紧定位块6完全贴实；

按工艺要求的焊接顺序，对门立柱与侧墙的坡口焊缝和大门立柱内侧的加强筋板焊缝进行焊接，焊接完成待冷却至室温下，松开大门立柱上方用于紧固的卡钳7和锁紧定位撑杆13；

测量技术要求的门口区域尺寸：门口上方和下方的间距尺寸、门立柱相对于侧墙外表面的垂直度和门立柱整体平面度。

反变形工装将焊接变形控制在允许的范围之内，使产品能一次性焊接合格，同时该工装可根据不同车型侧墙门口位置的不同，灵活吊运安放门立柱焊接预置反变形工装机构，操作灵活，实用性强，明显的提高了工作效率，降低了工作强度，取得了预期的效果。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。