一种液冷式侧墙焊接胎具及使用方法与流程

1.本发明属于铁路货车车体制造领域，更具体地，涉及一种液冷式侧墙焊接胎具及使用方法。


背景技术：

2.目前国内各铁路货车制造企业中，侧板焊后波浪变形较大是普遍存在的问题，侧板焊后平面度最大达30mm左右，严重影响产品外观质量，各企业没有有效的工艺手段和工艺装备解决该问题，现有的侧墙焊接支撑胎具仅仅是单一的支撑胎面，只具备支撑和传输作用，对于焊接后的侧板外观质量无法保证。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种液冷式侧墙焊接胎具及使用方法，在对侧墙进行焊接时，通过冷却机构对侧柱位置及时降低焊接温度，减小工件的焊接热输入，还通过压紧机构对侧柱进行刚性固定和约束，减小焊接时变形量，从而解决侧板焊接后出现平面度过大的问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种液冷式侧墙焊接胎具，侧墙包括侧板和间隔焊接在所述侧板上的侧柱，包括：
5.支撑机构，所述支撑机构包括多个胎面支撑部，多个所述胎面支撑部用于支撑所述侧板；
6.冷却机构，所述冷却机构包括多个冷却组件，所述冷却组件设置于相邻两个所述胎面支撑部之间，所述冷却组件用于与所述侧板接触，所述冷却组件的位置与所述侧柱的位置相对应；
7.传输机构，可升降设置在所述支撑机构的一侧，所述传输机构升起后能够将所述侧板抬起并传输；
8.压紧机构，活动设置在所述支撑机构的上方，所述压紧机构上设置有焊接组件，当所述压紧机构对所述侧柱压紧时，所述焊接组件对所述侧墙进行焊接；
9.控制单元，与所述传输机构、所述冷却机构、所述压紧机构和所述焊接组件连接。
10.可选地，所述支撑机构的至少一侧设置有多个导向滚轮。
11.可选地，所述冷却机构包括：
12.冷却液储存箱；
13.循环总管，一端与所述冷却液储存箱连接，所述循环总管上设置有循环泵；
14.多个循环支管，多个循环支管的一端与所述循环总管的另一端连接，所述循环支管的另一端分别与所述冷却组件连接。
15.可选地，所述冷却组件包括多个冷却块和多个支撑弹簧，所述冷却块内部设置有冷却腔，所述冷却腔通过进液柔性管和出液柔性管与所述循环支管连接，所述冷却块的底部设置有多个支撑弹簧。
16.可选地，所述支撑弹簧设置有四个，所述支撑弹簧沿周向均匀设置在所述冷却块的底部，所述冷却块的顶面在所述支撑弹簧的作用下高于所述胎面支撑部的顶面10～20mm。
17.可选地，所述传输机构包括：
18.第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴的两端分别设置有一个第一链轮，所述第二传动轴的两端分别设置有一个第二链轮；
19.两条传输链，每条所述传输链与一个所述第一链轮和一个所述第二链轮配合；
20.顶升板，设置在每条所述传输链的内部；
21.顶升气缸，所述顶升气缸的输出端与所述顶升板的下侧连接；
22.驱动电机，用于驱动所述第一传动轴转动。
23.可选地，所述第一传动轴上设置有第三链轮，所述驱动电机的输出端上设置有第四链轮，所述第三链轮和所述第四链轮通过传动链连接。
24.可选地，多个所述胎面支撑部呈矩形阵列式排布，在横向上相邻两个所述胎面支撑部之间形成两个第一安装槽，两个所述传输链分别可升降地设置在两个所述第一安装槽内，在纵向上的相邻两个所述胎面支撑部之间形成多个第二安装槽，每个所述第二安装槽内并排设置有多个所述冷却组件。
25.可选地，所述压紧机构包括龙门架，所述龙门架上设置有多个下压气缸，所述焊接组件为焊接机械手，所述下压气缸能够对所述侧柱向下压紧。
26.本发明还提供了一种液冷式侧墙焊接胎具的使用方法，利用上述的液冷式侧墙焊接胎具，该方法包括：
27.将待焊接的侧墙输送至升起的传输机构，传输机构将待焊接的侧墙传输到位，传输机构落下将待焊接的侧墙落在支撑机构上，侧柱位于冷却组件的正上方；
28.压紧机构移动至第一根侧柱的上方，压紧机构将第一根侧柱下压至与冷却组件贴合；
29.焊接组件对第一根侧柱进行焊接，焊接完成后压紧机构升起再移动至下一根侧柱的上方，循环上述作业流程；
30.所有侧柱焊接完成后，传输机构将侧墙顶起并传输至下一工位，等待下一个待焊接的侧墙输送至传输机构上。
31.本发明提供了一种液冷式铁路货车侧墙焊接支撑胎具及使用方法，其有益效果在于：该支撑胎具通过压紧机构压紧侧柱，对其进行刚性固定和约束，减小焊接时变形量，保证侧柱在焊接过程中保持压紧状态，通过冷却块对侧柱进行冷却，达到冷却功能的效果，通过冷却液的循环流动带走侧柱位置的焊接热，避免侧板的平面度变化过大，形成波浪变形。
32.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
33.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
34.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种液冷式侧墙焊接胎具的结构示意图。
35.图2示出了根据本发明的一个实施例的一种液冷式侧墙焊接胎具上放置侧墙的示意图。
36.图3示出了图2的侧面的局部示意图。
37.图4示出了根据本发明的一个实施例的一种液冷式侧墙焊接胎具的端面的结构示意图。
38.图5示出了根据本发明的一个实施例的冷却机构的结构示意图。
39.图6示出了根据本发明的一个实施例的冷却块底部的结构示意图。
40.图7示出了根据本发明的一个实施例的传输机构的结构示意图。
41.图8示出了根据本发明的一个实施例的一种液冷式侧墙焊接胎具的焊接时示意图。
42.附图标记说明：
43.1、侧墙；2、侧板；3、侧柱；4、胎面支撑部；5、传输机构；6、导向滚轮；7、冷却液储存箱；8、循环总管；9、循环泵；10、循环支管；11、冷却块；12、进液柔性管；13、出液柔性管；14、支撑弹簧；15、第一传动轴；16、第一链轮；17、传输链；18、顶升板；19、顶升气缸；20、驱动电机；21、第三链轮；22、传动链；23、龙门架；24、下压气缸；25、焊接机械手。
具体实施方式
44.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
45.本发明提供了一种液冷式侧墙焊接胎具，侧墙包括侧板和间隔焊接在侧板上的侧柱，包括：
46.支撑机构，支撑机构包括多个胎面支撑部，多个胎面支撑部用于支撑侧板；
47.冷却机构，冷却机构包括多个冷却组件，冷却组件设置于相邻两个胎面支撑部之间，冷却组件用于与侧板接触，冷却组件的位置与侧柱的位置相对应；
48.传输机构，可升降设置在支撑机构的一侧，传输机构升起后能够将侧板抬起并传输；
49.压紧机构，活动设置在支撑机构的上方，压紧机构上设置有焊接组件，当压紧机构对侧柱压紧时，焊接组件对侧墙进行焊接；
50.控制单元，与传输机构、冷却机构、压紧机构和焊接组件连接。
51.具体的，该支撑胎具包括支撑机构和冷却机构，冷却组件设置在多个胎面支撑部之间，控制单元向传输机构发送指令，将侧墙传送至支撑机构正上方后将其放下，然后冷却机构刚好处于侧柱的正下方处，再将压紧机构移动至侧柱位置，压紧机构对侧柱进行向下压紧，让侧墙与胎面支撑部相贴合，同时冷却组件能够与侧柱紧紧贴合，这样起到了刚性固定的作用，避免侧墙在焊接时处于自由状态，防止侧墙出现焊接变形，然后通过焊接组件对侧墙进行焊接，侧柱的焊接部分热量被冷却机构持续不断的带走，对侧柱进行降温，避免侧板出现焊接变形的问题。
52.可选地，支撑机构的至少一侧设置有多个导向滚轮。
53.具体的，在支撑机构的侧向设置导向滚轮，保证传输机构对侧墙进行传送时，使侧墙移动方向正确，当侧墙移动至支撑机构正上方后，通过导向滚轮对侧墙下落的方向进行控制引导，使侧墙与胎面支撑部完全贴合，侧墙上的侧柱位置也与冷却组件正好对应，保证冷却效果。
54.可选地，冷却机构包括：
55.冷却液储存箱；
56.循环总管，一端与冷却液储存箱连接，循环总管上设置有循环泵；
57.多个循环支管，多个循环支管的一端与循环总管的另一端连接，循环支管的另一端分别与冷却组件连接。
58.具体的，在冷却机构中包括一个冷却液储存箱，冷却液通过循环泵从循环总管送至各个循环支管内，再由循环支管泵送至每个冷却组件，保证侧柱位置的焊接热能够被冷却组件持续的带走，保证侧柱位置的温度不会升高；冷却液储存箱用于储存冷却液和将冷却液进行散热降温，在循环泵工作时，冷却液储存箱内的冷却液被泵送至循环总管和循环支管内，经过循环后再次回到冷却液储存箱内，冷却液储存箱内设置有散热装置，将回收的冷却液温度降低，以便再次对侧柱进行循环降温。
59.可选地，冷却组件包括多个冷却块和多个支撑弹簧，冷却块内部设置有冷却腔，冷却腔通过进液柔性管和出液柔性管与循环支管连接，冷却块的底部设置有多个支撑弹簧。
60.可选地，支撑弹簧设置有四个，支撑弹簧沿周向均匀设置在冷却块的底部，冷却块的顶面在支撑弹簧的作用下高于胎面支撑部的顶面10～20mm。
61.具体的，在冷却组件中通过支撑弹簧对冷却块进行底部支撑，在侧墙没有输出至支撑机构上前，冷却块的上表面略高于胎面支撑部的上表面，当侧墙与支撑机构相贴合时，在支撑弹簧的作用下，冷却块能够沿竖直方向被压下去并与侧柱位置相贴合，使冷却块能够给侧柱位置持续降温；在冷却块下端还设置有进液柔性管和出液柔性管，保证冷却液能够顺利的流经冷却腔。
62.可选地，传输机构包括：
63.第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴的两端分别设置有一个第一链轮，第二传动轴的两端分别设置有一个第二链轮；
64.两条传输链，每条传输链与一个第一链轮和一个第二链轮配合；
65.顶升板，设置在每条传输链的内部；
66.顶升气缸，顶升气缸的输出端与顶升板的下侧连接；
67.驱动电机，用于驱动第一传动轴转动。
68.具体的，在传输机构中顶升气缸通过顶升板带动传输链实现升降移动，在需要将侧墙进行平移输送时，顶升气缸升起，驱动电机驱动传输链转动带着上方的侧墙实现平移，当侧墙移动至支撑机构正上方时，驱动电机停止工作，顶升气缸下降将侧墙落在支撑机构上，该传输机构结构简单，运行稳定。
69.可选地，第一传动轴上设置有第三链轮，驱动电机的输出端上设置有第四链轮，第三链轮和第四链轮通过传动链连接。
70.具体的，在传输机构中，第一传动轴为主动转动，而第二传动轴为被动转动，通过传动链将驱动电机的转动动力传递至第一传动轴上，第一传动轴再通过两条传输链带动第
二传动轴转动，实现侧墙的平移，保证侧墙移动过程稳定。
71.可选地，多个胎面支撑部呈矩形阵列式排布，在横向上相邻两个胎面支撑部之间形成两个第一安装槽，两个传输链分别可升降地设置在两个第一安装槽内，在纵向上的相邻两个胎面支撑部之间形成多个第二安装槽，每个第二安装槽内并排设置有多个冷却组件。
72.具体的，胎面支撑部呈矩形阵列排布，在多个胎面支撑部之间形成两个第一安装槽和多个第二安装槽，第一安装槽沿支撑机构的长度方向设置，第二安装槽沿支撑机构的宽度方向设置，第一安装槽内安装有传输链，这样侧墙就能够被顺利的从支撑机构的一端被移动至支撑机构的上方，而在第二安装槽内安装有冷却组件，这样在侧墙落在支撑机构上时，侧柱的位置正好能够落在冷却组件上，便于对侧柱位置进行降温；另外，将传输机构和冷却机构设置在支撑机构之中，缩小了该支撑胎具的占用空间。
73.可选地，压紧机构包括龙门架，龙门架上设置有多个下压气缸，焊接组件为焊接机械手，下压气缸能够对侧柱向下压紧。
74.在一个实施例中，在支撑机构的两侧设置有两条轨道，龙门架横跨于支撑机构之上并滑动设置在轨道上，龙门架上设置有3个下压气缸，下压气缸能够对侧柱进行均匀施压，保证侧柱与冷却块完全贴合，提高冷却效果；龙门架的横梁两侧对称设置有两个焊接机械手，可以沿龙门横梁移动，对侧墙进行焊接。
75.本发明还提供了一种液冷式侧墙焊接胎具的使用方法，利用上述的液冷式侧墙焊接胎具，该方法包括：
76.将待焊接的侧墙输送至升起的传输机构，传输机构将待焊接的侧墙传输到位，传输机构落下将待焊接的侧墙落在支撑机构上，侧柱位于冷却组件的正上方；
77.压紧机构移动至第一根侧柱的上方，压紧机构将第一根侧柱下压至与冷却组件贴合；
78.焊接组件对第一根侧柱进行焊接，焊接完成后压紧机构升起再移动至下一根侧柱的上方，循环上述作业流程；
79.所有侧柱焊接完成后，传输机构将侧墙顶起并传输至下一工位，等待下一个待焊接的侧墙输送至传输机构上。
80.具体的，该焊接胎具在焊接时，需要先将侧墙通过传输机构进行移动，并且输送至胎面支撑部上，然后通过压紧机构将侧柱进行压紧，这样在下压气缸和侧墙自重的双重作用下，支撑弹簧被压缩，侧墙与冷却块紧密贴合，再进行侧柱对称焊接，冷却块内不断循环的冷却液能够带走侧柱焊接部位的热输入，以此减小焊接变形。
81.实施例
82.如图1至图8所示，本发明提供了一种液冷式侧墙焊接胎具，侧墙1包括侧板2和间隔焊接在侧板上的侧柱3，包括：
83.支撑机构，支撑机构包括多个胎面支撑部4，多个胎面支撑部4用于支撑侧板2；
84.冷却机构，冷却机构包括多个冷却组件，冷却组件设置于相邻两个胎面支撑部4之间，冷却组件用于与侧板2接触，冷却组件的位置与侧柱3的位置相对应；
85.传输机构5，可升降设置在支撑机构的一侧，传输机构5升起后能够将侧板2抬起并传输；
86.压紧机构，活动设置在支撑机构的上方，压紧机构上设置有焊接组件，当压紧机构对侧柱3压紧时，焊接组件对侧墙1进行焊接；
87.控制单元，与传输机构5、冷却机构、压紧机构和焊接组件连接。
88.在本实施例中，支撑机构的至少一侧设置有多个导向滚轮6。
89.在本实施例中，冷却机构包括：
90.冷却液储存箱7；
91.循环总管8，一端与冷却液储存箱7连接，循环总管8上设置有循环泵9；
92.多个循环支管10，多个循环支管10的一端与循环总管8的另一端连接，循环支管10的另一端分别与冷却组件连接。
93.在本实施例中，冷却组件包括多个冷却块11和多个支撑弹簧14，冷却块11内部设置有冷却腔，冷却腔通过进液柔性管12和出液柔性管13与循环支管10连接，冷却块11的底部设置有多个支撑弹簧14。
94.在本实施例中，支撑弹簧14设置有四个，支撑弹簧14沿周向均匀设置在冷却块11的底部，冷却块11的顶面在支撑弹簧的作用下高于胎面支撑部4的顶面10～20mm。
95.在本实施例中，传输机构5包括：
96.第一传动轴15和第二传动轴，第一传动轴15的两端分别设置有一个第一链轮16，第二传动轴的两端分别设置有一个第二链轮；
97.两条传输链17，每条传输链17与一个第一链轮16和一个第二链轮配合；
98.顶升板18，设置在每条传输链17的内部；
99.顶升气缸19，顶升气缸19的输出端与顶升板18的下侧连接；
100.驱动电机20，用于驱动第一传动轴15转动。
101.在本实施例中，第一传动轴15上设置有第三链轮21，驱动电机20的输出端上设置有第四链轮，第三链轮21和第四链轮通过传动链22连接。
102.在本实施例中，多个胎面支撑部4呈矩形阵列式排布，在横向上相邻两个胎面支撑部4之间形成两个第一安装槽，两个传输链17分别可升降地设置在两个第一安装槽内，在纵向上的相邻两个胎面支撑部4之间形成多个第二安装槽，每个第二安装槽内并排设置有多个冷却组件。
103.在本实施例中，紧机构包括龙门架23，龙门架23上设置有多个下压气缸24，焊接组件为焊接机械手25，下压气缸24能够对侧柱3向下压紧
104.本发明还提供了一种液冷式侧墙焊接胎具的使用方法，利用上述的液冷式侧墙焊接胎具，该方法包括：
105.将待焊接的侧墙输送至升起的传输机构5，传输机构5将待焊接的侧墙传输到位，传输机构5落下将待焊接的侧墙落在支撑机构上，侧柱3位于冷却组件的正上方；
106.压紧机构移动至第一根侧柱的上方，压紧机构将第一根侧柱下压至与冷却组件贴合；
107.焊接组件对第一根侧柱进行焊接，焊接完成后压紧机构升起再移动至下一根侧柱的上方，循环上述作业流程；
108.所有侧柱焊接完成后，传输机构将侧墙顶起并传输至下一工位，等待下一个待焊接的侧墙输送至传输机构上。
109.综上，该支撑胎具中传输系统5升起后，将侧墙1传输至胎面支撑部4的正上方后，传输系统5下降到位，侧墙1落放至胎面支撑部4上，侧柱3位于冷却块11的正上方，然后龙门架23带着下压气缸24移动至侧柱3位置，将多个下压气缸24的间距调整合适，并对侧柱进行压紧等待焊接，在重力作用和下压气缸24的双重作用下，以及冷却块11下方的支撑弹簧14作用下，侧柱3的焊接部位与冷却块11紧密接触，焊接机械手25对侧墙1开始焊接，冷却液在循环泵9的作用下持续不断在冷却块11中流动，为焊接部位的工件降温，带走焊接时输入工件中的热量。
110.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。