CN106736138A - 一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装及组焊工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装及组焊工艺方法，包括翻转机构，包括翻转底座、电机、主动轮，可带动平台进行360°翻转；平台机构由端梁、侧梁、小横梁、大横梁、中梁组成，平台的侧梁上安装上部压紧机构，大横梁安装下部承载机构；上部压紧机构包括立柱、横梁、液压缸和压头，用来压紧顶棚的上表面；下部承载机构包括液压底座、承载鞍、限位挡，用来承载顶棚下表面。本发明将组装胎位与翻焊胎位双合二为一，节省场地及工序流转时间，避免工序流转过程对顶棚造成的尺寸偏差或碰撞，并可根据产品形状需要预置相应反变形和更改上下压头和承载装置，具有较小焊接变形量，并减少胎位、吊具、防护用品的使用，保证产品质量，节约成本。

Description

一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装及组焊工艺方法

技术领域

本发明涉及组焊工装及工艺，具体涉及一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装及组焊工艺方法。

背景技术

轨道货车重载轻量化是行业的发展趋势，铝合金型材以其高强度和自重轻的特点，被广泛应用于货车的顶棚、端侧墙等部件。车体的顶棚所使用的是一种三维空间形状铝合金型材拼接而成，由于形状较为复杂，并且有圆弧，无法一次挤压成型，只能分段挤压，再采取拼接的形式组成大部件。

货车顶棚一般都是圆弧形，在没有专用工装保证焊接质量的情况下，铝合金型材只能放在通用平台上焊接正面焊缝，然后翻转工件，在焊接另外180°，由于铝合金材质的原因，不适宜在其表面点焊工艺撑，并且货车顶棚的焊缝是总长度超过40m直线型焊缝，易产生应力集中，变形量大，焊接后由于应力作用使焊缝朝一个方向发生扭曲变形。不使用工装夹具，变形难以控制，后续需大量的手工调修才能生产出合格的产品。

现有技术的技术方案：

现有的轨道交通地铁顶棚组焊工装是分开的两个不同的工装，组装胎和翻焊胎。组装胎位是在平台上添加基准、夹紧固定等装置，将需要拼接的顶棚吊入组装胎位，按尺寸组装，定位焊后，再将顶棚调入翻焊胎进行焊接。此流程原理上没有问题，但在实际生产过程中存在较多问题。首先顶棚体积、重量较大，并且组装胎只进行少量的定位焊焊接，所以在调运过程中尺寸极容易发生变化，并且容易刮碰损伤，其次翻焊胎的夹紧装置一般只能保证顶棚不脱落，没有压紧装置，无法控制焊接过程中产生的变形。以出口智利的CLS76水泥熟料漏斗车为例，该车的顶棚为宽1.8m， 长11.1m，平均高度156mm，板厚为4mm的铝合金型材。 三部分弧形型材在长度方向上进行组焊，若沿顶棚对称线发生1°收缩变形，宽度就会缩小25mm，导致顶棚与车体无法匹配。

现有的工装存在以下问题：1、物料调运易造成错位、损伤、不安全，影响质量；2、需多个胎膜、吊具共同完成组焊，占用较多资源；3、焊后需要调校，效率低，成本高。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种将组装与翻焊两道工序融合在一个工装之中，保证组装尺寸，有效的防止了调运过程中产生的错位、损伤的等问题，并减小了焊接变形量，保证产品质量的弧形铝合金型材拼接的组焊工装及组焊工艺方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，其特征在于，包括工作平台，设置在工作平台一端或两端能够完成整个工装平台的翻转工作的翻转机构；设置在工装平台上的上部压紧机构，对被加工弧形型材进行上部压沿；设置在上部压紧机构下方的下部承载机构对被加工弧形型材底部支撑和外侧限位。

在上述的一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，所述工作平台包括端梁、侧梁、小横梁、大横梁、中梁；所述端梁为两根，平行设置，并与中梁垂直固定在中梁两端；侧梁为两根，平行设置，并与端梁垂直固定在中梁两端；大横梁同时与侧梁和中梁垂直固定，并固定在中梁的中部，两端分别与侧梁固定；小横梁包括若干根，相互平行设置，两端固定在侧梁和中梁上。

在上述的一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，所述翻转机构包括两个底座，至少其中一个底座上安装电机，电机带动主动轮，工作平台两端通过主轴与主动轮配接，从而通过主动轮带动整个工作平台旋转。

在上述的一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，所述上部压紧机构设置在平台的侧梁上，包括立柱，立柱的上端连接横梁，采用套筒轴方式连接，横梁可沿连接轴进行旋转，打开后方便被加工弧形型材的调运，横梁中部下方安装液压缸，液压缸下部安装不锈钢材质的弧形压头，可对被加工弧形型材进行上部压沿；下部承载机构设置在平台的大横梁上，包括承载底座，在承载底座上安装可拆卸的承载鞍，外侧螺栓连接限位挡，对被加工弧形型材底部支撑和外侧限位。

一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装的组焊工艺方法，其特征在于，包括：

步骤1，固定工装平台机构；将平台机构翻转至水平，保证机构横梁、侧梁、中梁、端梁处于同一水平面，然后锁定翻转机构或者关闭电机，固定底座，对平台机构基准点进行测量校核，调整下部承载机构，使所有承载鞍处于同一水平位置。

步骤2，被加工弧形型材吊入平台；先调入右侧的被加工弧形型材，再调入中间的被加工弧形型材，将中间被加工弧形型材两侧组装部分插入第一部分和第三部分，保证被加工弧形型材与下部承载机构各部件贴沿，再调节被加工弧形型材各部分之间的组装尺寸及间隙，组装并紧固限位挡。

步骤3，关闭上部压紧机构；将上部压紧机构的横梁沿立柱轴向方向旋转，使被加工弧形型材两侧的横梁在同一直线上，并与被加工弧形型材轴向方向垂直，插上安全销，锁紧横梁；打开液压，将压头压在被加工弧形型材的上表面，保证被加工弧形型材与不锈钢压头和承载鞍贴沿，并检测相关尺，进行调整。

步骤4，对被加工弧形型材正反面焊缝进行点焊固定后，焊接被加工弧形型材上面两条焊缝，可保证两台焊机从中间相两侧同时焊接，焊接正面焊缝后，检测被加工弧形型材的挠度及变形情况，根据检测值，调整承载鞍及限位挡的尺寸及位置，预制反面焊缝的变形大小；

步骤5，开启翻转机构电源，通过翻转机构使平台翻转180°，焊接被加工弧形型材内侧两条焊缝；

步骤6，完成焊接后，将平台再翻到正面，关掉电源，待焊缝冷却后，松开上部压紧机构和限位挡，将上部压紧机构的横梁旋转至两侧，将整个被加工弧形型材吊出工装，完成组焊。

因此，本发明具有如下优点：1、通过更换压头和承载鞍，可组焊任意曲面铝合金被加工弧形型材；2、将组装胎位与翻焊胎位双合二为一，节省场地及工序流转时间；3、避免工序流转过程造成的尺寸偏差或碰撞，并可根据需要预置反变形，较小焊接变形量；4、本工装减少胎位、吊具、防护用品的使用，节约成本。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为图1的左视结构示意图。

图3为图1的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，翻转机构1、翻转底座1.1、电机1.2、主动轮1.3、上部压紧机构2、立柱2.1、横梁2.2、液压缸2.3、压头2.4、下部承载机构3、液压底座3.1、承载鞍3.2、限位挡3.3、平台机构4、端梁4.1侧梁4.2、小横梁4.3、大横梁4.4、中梁4.5。

实施例：

下面以被加工弧形型材为货车顶棚为例，进行说明。

一、本发明的工装结构包括：

1. 翻转机构：翻转机构的底座上安装电机，电机带动主动轮，已完成整个工装平台的翻转工作；

2. 上部压紧机构：上部压紧机构安装在平台的侧梁上，立柱的上端连接横梁，采用套筒轴方式连接，横梁可沿连接轴进行旋转，打开后方便顶棚的调运，横梁中部下方安装液压缸，液压缸下部安装不锈钢材质的弧形压头，可对顶棚进行上部压沿；

3. 下部承载机构：下部承载机构安装在平台的大横梁上，在承载底座上安装可拆卸的承载鞍，外侧螺栓连接限位挡，对顶棚底部支撑和外侧限位。

4.平台机构：平台为顶棚的组装的承载机构，由端梁、侧梁、小横梁、大横梁、中梁组焊连接而成。

在本发明中：

1、利用本组焊工装将顶棚组装和翻焊工序在一个胎膜内完成，每辆货车有一个顶棚，生产节拍为每一班4小时一辆车。

2、翻转机构采用重量较大的翻转底座连接地面，保持整个工装的稳定性，底座外侧的电机连接平台中梁，保证翻焊过程平稳；

3、上部压紧机构采用液压油缸进行施压，将不锈钢压头平稳压沿顶棚上表面，保持顶棚上下没有活动间隙和翻焊时的稳定性；

4、下部承载机构为顶棚圆弧内腔承载面，接触面为不锈钢材质，避免与顶棚造成物料污染、腐蚀；液压底座、限位挡与平台机构为螺栓连接，方便拆卸与调整。

5、平台机构具有一定的钢度，是整个工装的组装平面和基准面，整个平台采用传统的底架中、横梁机构组焊而成，能够承受组装过程中顶棚的重量及上部压紧机构的压力而保证整个平台不会发生变形，从而保证组装尺寸。

6、此工装采取了模块化设计，每部分功能相对独立；工装可以根据产品结构尺寸变化增减上部压紧机构和下部承载机构的数量，并根据顶棚弧度的形状及大小更换压头或承载鞍。

二、铁路货车铝合金顶棚组焊工艺如下：

固定工装平台机构—调整下部承载机构水平位置—依次吊入顶棚部件—开启上部压紧机构—焊接顶棚正面焊缝—检测尺寸调节下部承载机构—工装翻转180°—焊接顶棚内侧焊缝—将工装翻回正面冷却至室温—打开上部压紧机构—调出顶棚。

具体包括：

1、固定工装平台机构；将平台机构翻转至水平，保证机构横梁、侧梁、中梁、端梁处于同一水平面，然后锁定翻转机构或者关闭电机，固定底座，对平台机构基准点进行测量校核，调整下部承载机构，使所有承载鞍处于同一水平位置。

2、顶棚吊入平台；先调入右侧的顶棚，再调入中间的顶棚，将中间顶棚两侧组装部分插入第一部分和第三部分，保证顶棚与下部承载机构各部件贴沿，再调节顶棚各部分之间的组装尺寸及间隙，组装并紧固限位挡。

3、关闭上部压紧机构；将上部压紧机构的横梁沿立柱轴向方向旋转，使顶棚两侧的横梁在同一直线上，并与顶棚轴向方向垂直，插上安全销，锁紧横梁；打开液压，将压头压在顶棚的上表面，保证顶棚与不锈钢压头和承载鞍贴沿，并检测相关尺，进行调整。

4、对顶棚正反面焊缝进行点焊固定后，焊接顶棚上面两条焊缝，可保证两台焊机从中间相两侧同时焊接，焊接正面焊缝后，检测顶棚的挠度及变形情况，根据检测值，调整承载鞍及限位挡的尺寸及位置，预制反面焊缝的变形大小；

5、开启翻转机构电源，通过翻转机构使平台翻转180°，焊接顶棚内侧两条焊缝；

6、完成焊接后，将平台再翻到正面，关掉电源，待焊缝冷却后，松开上部压紧机构和限位挡，将上部压紧机构的横梁旋转至两侧，将整个顶棚吊出工装，完成组焊。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了翻转机构1、翻转底座1.1、电机1.2、主动轮1.3、上部压紧机构2、立柱2.1、横梁2.2、液压缸2.3、压头2.4、下部承载机构3、液压底座3.1、承载鞍3.2、限位挡3.3、平台机构4、端梁4.1 侧梁4.2、小横梁4.3、大横梁4.4、中梁4.5。等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，其特征在于，包括工作平台，设置在工作平台一端或两端能够完成整个工装平台的翻转工作的翻转机构；设置在工装平台上的上部压紧机构，对被加工弧形型材进行上部压沿；设置在上部压紧机构下方的下部承载机构对被加工弧形型材底部支撑和外侧限位。

2.根据权利要求1所述的一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，其特征在于，所述工作平台包括端梁、侧梁、小横梁、大横梁、中梁；所述端梁为两根，平行设置，并与中梁垂直固定在中梁两端；侧梁为两根，平行设置，并与端梁垂直固定在中梁两端；大横梁同时与侧梁和中梁垂直固定，并固定在中梁的中部，两端分别与侧梁固定；小横梁包括若干根，相互平行设置，两端固定在侧梁和中梁上。

3.根据权利要求1所述的一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，其特征在于，所述翻转机构包括两个底座，至少其中一个底座上安装电机，电机带动主动轮，工作平台两端通过主轴与主动轮配接，从而通过主动轮带动整个工作平台旋转。

4.根据权利要求1所述的一种弧形铝合金型材拼接的组焊工装，其特征在于，所述上部压紧机构设置在平台的侧梁上，包括立柱，立柱的上端连接横梁，采用套筒轴方式连接，横梁可沿连接轴进行旋转，打开后方便被加工弧形型材的调运，横梁中部下方安装液压缸，液压缸下部安装不锈钢材质的弧形压头，可对被加工弧形型材进行上部压沿；下部承载机构设置在平台的大横梁上，包括承载底座，在承载底座上安装可拆卸的承载鞍，外侧螺栓连接限位挡，对被加工弧形型材底部支撑和外侧限位。

5.一种采用权利要求1所述的弧形铝合金型材拼接的组焊工装的组焊工艺方法，其特征在于，包括：

步骤1，固定工装平台机构；将平台机构翻转至水平，保证机构横梁、侧梁、中梁、端梁处于同一水平面，然后锁定翻转机构或者关闭电机，固定底座，对平台机构基准点进行测量校核，调整下部承载机构，使所有承载鞍处于同一水平位置；

步骤2，被加工弧形型材吊入平台；先调入右侧的被加工弧形型材，再调入中间的被加工弧形型材，将中间被加工弧形型材两侧组装部分插入第一部分和第三部分，保证被加工弧形型材与下部承载机构各部件贴沿，再调节被加工弧形型材各部分之间的组装尺寸及间隙，组装并紧固限位挡；

步骤3，关闭上部压紧机构；将上部压紧机构的横梁沿立柱轴向方向旋转，使被加工弧形型材两侧的横梁在同一直线上，并与被加工弧形型材轴向方向垂直，插上安全销，锁紧横梁；打开液压，将压头压在被加工弧形型材的上表面，保证被加工弧形型材与不锈钢压头和承载鞍贴沿，并检测相关尺，进行调整；

步骤4，对被加工弧形型材正反面焊缝进行点焊固定后，焊接被加工弧形型材上面两条焊缝，可保证两台焊机从中间相两侧同时焊接，焊接正面焊缝后，检测被加工弧形型材的挠度及变形情况，根据检测值，调整承载鞍及限位挡的尺寸及位置，预制反面焊缝的变形大小；

步骤5，开启翻转机构电源，通过翻转机构使平台翻转180°，焊接被加工弧形型材内侧两条焊缝；

步骤6，完成焊接后，将平台再翻到正面，关掉电源，待焊缝冷却后，松开上部压紧机构和限位挡，将上部压紧机构的横梁旋转至两侧，将整个被加工弧形型材吊出工装，完成组焊。