CN109366075A - 设备舱弯梁组焊工装及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于列车技术领域，公开一种设备舱弯梁组焊工装及其焊接方法，包括具有支腿的支架、设于支架上方并可容纳弯梁的仿形模块，仿形模块上表面的弧度与弯梁弯曲弧度适配，仿形模块外周表面设有可插入支架的支腿使仿形模块处于不同角度状态的支撑机构。本组焊工装将仿形模块和支架设计为可拆卸连接，可实现仿形模块的随时跟换，即可根据弯梁的型号规格选择合适的仿形模块安装至支架上，增强工装的通用性；同时通过设置支撑机构使仿形模块实现不同角度调节来进行焊接，利于控制焊接精度。

Description

设备舱弯梁组焊工装及其焊接方法

技术领域

本发明涉及列车技术领域，具体地，涉及一种应用于高速动车箱体式设备舱弯梁的组焊工装及其焊接方法。

背景技术

动车组，全称动车组列车，是现代火车的一种类型，由至少两节带驱动力的车厢（简称动车）和若干节不带牵引力的车厢（简称拖车）共同组成。

动车组运行速度快，设备集中分布在车底，为了使设备在车辆运行过程中免受雨雪、风沙等异物的碰撞和干扰，动车组设置了设备舱为设备提供保护，其中弯梁是设备舱骨架中非常重要的连接部件，而现有的框架式车设备舱根据不同车型的需要，需设计不同规格的弯梁，生产过程中需根据不同规格的弯梁设计制作焊接工装，最终将造成工装的闲置和资源的浪费。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种通用性强、焊接精度高的设备舱弯梁组焊工装。

本发明同时提供一种采用所述设备舱弯梁组焊工装进行弯梁焊接的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种设备舱弯梁组焊工装，包括具有支腿的支架、设于支架上方并可容纳弯梁的仿形模块，仿形模块上表面的弧度与弯梁弯曲弧度适配，仿形模块外周表面设有可插入支架的支腿使仿形模块处于不同角度状态的支撑机构。

进一步地，支撑机构包括对称设于仿形模块两侧的支撑杆和与支撑杆固定相接的限位盘，支撑杆连接在限位盘的中心，支架的支腿数量与限位盘数量相等且位置对应，支腿端部具有与支撑杆外周适配的凹槽供支撑杆穿过，支腿侧表面与限位盘端面贴合，限位盘端面沿周向布置有多个贯通孔，支腿朝向限位盘的侧表面上设有定位孔；支撑机构还包括一销轴，仿形模块的角度通过销轴插入定位孔和不同位置的贯通孔来调节。

更进一步地，贯通孔数量为8个，贯通孔在限位盘上均布。

进一步地，仿形模块包括两块平行布置的弯梁仿形板、两块分别连接两弯梁仿形板端部的定位板、至少两块平行布置的连接两弯梁仿形板中段部分的筋板，筋板、定位板均与弯梁仿形板垂直布置，两块定位板分别与焊接前的弯梁两端端面贴合。

更进一步地，焊接前的弯梁端面与定位板之间通过C型夹固定贴合。

再进一步地，两块筋板在长度方向对应位置处均沿筋板板面延伸出一个限位凸起，限位凸起设置位置偏向任一弯梁仿形板。

更进一步地，两块弯梁仿形板之间在靠近定位板处还设有定位条与弯梁两端底部接触。

更进一步地，两块筋板顶部之间接有盖板，盖板与筋板顶部平齐。

再进一步地，筋板与定位条之间的弯梁仿形板中段部分还设有与筋板平行的固定板。

一种采用如上所述的设备舱弯梁组焊工装焊接弯梁的方法，包括如下步骤：

S1.根据弯梁型号，选择合适的仿形模块安装至支架上，在安装销轴前先360°旋转仿形模块，确认是否翻转顺畅；

S2.将弯梁放至工装上，弯梁两端端面与两块定位板贴合，弯梁侧边底部靠紧筋板上的限位凸起，采用C型夹将弯梁两端与定位板装夹紧固；

S3.对弯梁进行点焊，翻转仿形模块并采用销轴固定翻转状态，将所有焊缝转换成PA或PB位置完成焊接；

S4.所有焊缝焊接后，将弯梁随工装静置25～35分钟，等焊缝冷却且应力消除后，拆卸C型夹，将弯梁脱胎。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本组焊工装将仿形模块和支架设计为可拆卸连接，可实现仿形模块的随时跟换，即可根据弯梁的型号规格选择合适的仿形模块安装至支架上，增强工装的通用性；同时通过设置支撑机构使仿形模块实现不同角度调节来进行焊接，利于控制焊接精度；

2）工装设计新颖、结构简单，其中支腿端部设置凹槽供支撑杆作随意旋转，再通过销轴与贯通孔及定位孔配合实现仿形模块的角度调节固定，整体操作方便，能实现快速组装定位、有效减小焊接变形、实现全位置焊接等多种功能，既节省了大量工装调校时间，保证了弯梁焊接质量，同时又能降低劳动强度，有效提高生产效率；

3）仿形模块的结构综合考虑了弯梁的结构特征，弯梁可很好地定位在仿形模块上，配合C型夹的使用，仿形模块在带动弯梁翻转调整角度的过程中不会发生侧翻，此外，C型夹可对弯梁起到减小焊接变形的效果；

4）工装的两块定位板设计为与焊接前的弯梁两端端面贴合，具体来说，定位板的位置设置是预先考虑了弯梁焊接时的纵向收缩变形，能保证弯梁焊完后的整体尺寸；

5）筋板上的限位凸起可为弯梁定位提供横向定位基准，此后在仿形模块翻转时，弯梁不会产生横向滑移；

6）本工装高度适中，焊接作业人员可以坐着完成焊接，符合人体工程学，大大降低了操作工人的劳动强度。

附图说明

图1为实施例1所述的弯梁中部结构示意图；

图2为实施例1所述的弯梁整体结构示意图；

图3为实施例1所述的设备舱弯梁组焊工装的立体结构图；

图4为实施例1所述的支架的结构示意图；

图5为实施例1所述的仿形模块的结构示意图；

图6为实施例1所述的设备舱弯梁组焊工装进行弯梁焊接的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

提供一种高速动车箱体式设备舱弯梁组焊工装，弯梁结构如图2所示，图1为弯梁中部结构，图2为采用本工装将弯梁中部与两端焊接完成后的弯梁整体结构，如图3所示，本工装包括具有支腿11的支架1、设于支架1上方并可容纳弯梁的仿形模块2，仿形模块上表面的弧度与弯梁弯曲弧度适配，仿形模块2外周表面设有可插入支架的支腿11使仿形模块处于不同角度状态的支撑机构21。

其中，支撑机构21包括对称设于仿形模块两侧的支撑杆211和与支撑杆固定相接的限位盘212，事实上，仿形模块两侧的支撑杆211即为一根横向贯穿仿形模块整体的杆，支撑杆211端部连接在限位盘212的中心；如图3和图4所示，支架的支腿11数量与限位盘212数量相等且位置对应，支腿11端部具有与支撑杆外周适配的凹槽111供支撑杆211穿过，本实施例的限位盘212由两个子限位盘组成，两个子限位盘呈间距布置在支撑杆211上，两者之间的间距稍稍大于支腿11厚度，支腿的凹槽部位正好嵌入该间距内，此时，支腿11两个侧表面分别与两个子限位盘的端面贴合，两个子限位盘端面沿周向对应布置有多个贯通孔A，支腿11在与限位盘重合的部位处设有一个贯通型定位孔B；支撑机构还包括一销轴213，仿形模块2的角度通过销轴213插入定位孔B和不同位置的贯通孔A来调节。

为避免仿形模块在进行角度调节时脱出支腿凹槽111，宜将凹槽111设计为深U型凹槽，此外，凹槽111与支撑杆211外周形成间隙配合，以确保支撑杆可在凹槽内实现360度灵活翻转。

为便于在弯梁焊接时所有焊缝转换成PA或PB位置完成焊接，本实施例工装中贯通孔A数量设为8个，贯通孔A在限位盘212上以支撑杆中心为基准均布。

销轴213为加工件，其具有两段直径不等的圆柱段，直径小些的圆柱段长度完全贯穿贯通孔A和定位孔B到位，销轴的这种不等径设计可避免仿形模块在翻转过程中销轴随意轴向移动而不被发觉。

支架1还包括与地面或工作台接触的两根横梁12、连接两根横梁的连接梁13和两根竖直设置在连接梁上立柱14，两条支腿11分别设置在两根立柱14顶端，横梁12底部设有垫板15，以保证工装与地面或工作台接触良好，确保工装的平稳性和精度，横梁12与连接梁13在交接处设有角撑16，立柱14与连接梁13在连接处设有角板17，角撑16和角板17的设置可加强横梁、连接梁和立柱之间的连接强度，对支架1整体起到稳定作用。

仿形模块2为异形结构，如图3和图5所示，其包括两块平行布置的弯梁仿形板22、两块分别连接两弯梁仿形板端部的定位板23、至少两块平行布置的连接两弯梁仿形板中段部分的筋板24，筋板24、定位板23均与弯梁仿形板22垂直布置，两块定位板23分别与焊接前的弯梁两端端面贴合。

具体地，弯梁仿形板22中段部分的侧表面弧度与弯梁弯曲弧度一致，筋板顶部与其和弯梁仿形板连接处的顶部平齐，两块筋板顶部之间接有盖板25，盖板25与筋板24顶部平齐，相当于弯梁是架设在筋板和盖板上，同时通过两块定位板23对其两端面抵接来放置的。

为确保弯梁在仿形模块发生翻转时，仍能稳定架设在筋板24上，可采用C型夹3将弯梁的两个端部分别与定位板固定，图6示出了弯梁装夹在工装上的状态，C型夹3需在弯梁焊接前安装，因为弯梁在焊接过程中会产生纵向收缩变形，即在针对成品弯梁规格选取仿形模块时，需选择仿形模块的两块定位板之间的距离相对于成品弯梁两端长度来说要放量4mm左右，这一说法与前文的“焊接前的弯梁两端端面与两块定位板贴合”的描述是一致的，在弯梁两端端面与定位板23贴合的状态下安装好C型夹3，可减小后续弯梁的焊接变形，同时仿形模块2在带动弯梁翻转调整角度的过程中，弯梁也不会发生侧翻。

如图5所示，两块筋板24在长度方向对应位置处均沿筋板板面延伸出一个限位凸起241，限位凸起设置位置偏向任一弯梁仿形板，该限位凸起241可为弯梁定位提供横向定位基准，此后在仿形模块2翻转时，弯梁不会产生横向滑移。优选地，限位凸起241为矩形凸起，以便与弯梁产生更大的接触面积，进一步确保弯梁的可靠定位。

两块弯梁仿形板22之间在靠近定位板处还设有定位条26与弯梁两端底部接触，定位条26用于托住弯梁两端，防止弯梁发生倾斜滑落。

为进一步为弯梁提供稳定支撑，筋板24与定位条26之间的弯梁仿形板中段部分还设有与筋板平行的固定板27，固定板顶部也与其和弯梁仿形板连接处的顶部平齐，弯梁底部与固定板接触。

两块弯梁仿形板22底部还连接有一整块底板28，确保仿形模块的整体结构稳定。

支架1的材质为碳钢，工装整体宽度为700～850mm，横梁长度为700～800mm，立柱高度为750～900mm，操作者可坐着操作，两根立柱之间间距为400～500mm，所有筋板和固定板之间的间距约80～120mm。

本工装中支架1为通用部分，仿形模块2为可根据弯梁规格进行更换的部分。

本实施例的设备舱弯梁组焊工装焊接弯梁的方法包括以下步骤：

S1.根据弯梁型号，选择合适的仿形模块安装至支架上，具体来说，合适的仿形模块是指其两块定位板可与焊接前的弯梁两端端面贴合，将仿形模块两个子限位盘之间的支撑杆卡入支腿凹槽中，在安装销轴前先360°旋转仿形模块，确认是否翻转顺畅；

S2.将弯梁中部和弯梁两端手动组装好后放至工装上，组装好的弯梁两端端面与两块定位板贴合，弯梁侧边底部靠紧筋板上的限位凸起，采用C型夹将弯梁两端与定位板装夹紧固；

S3.核对关键尺寸：①弯梁中部与筋板、固定板贴合紧密，任一位置间隙不能大于1mm；②弯梁中部一侧与筋板上的矩形限位凸起之间的间隙不能大于0.5mm；③弯梁两端端面与定位板贴合的间隙小于0.5mm；④弯梁两端相对于仿形模块居中放置，即弯梁两端在仿形模块横向宽度方向的两侧余量一致为20mm，确认以上尺寸后对弯梁进行点焊固定，先焊弯梁上表面焊缝，然后翻转仿形模块并采用销轴固定翻转状态，焊下表面焊缝，以减少焊接变形，保证整体尺寸，最后再通过翻转进行内侧U型焊缝的焊接，在这个过程中需将所有焊缝转换成PA或PB位置完成焊接，弯梁上的焊缝如图2所示；

S4.所有焊缝焊接后，将弯梁随工装静置25～35分钟，等焊缝冷却且应力消除后，拆卸C型夹，将弯梁脱胎。

本发明提供的工装结构简单、设计新颖、操作方便、通用性强，还能有效的控制焊接形变，实现定位和防焊接变形双重功能，通过翻转角度，实现全位置焊接，高度适中，符合人体工程学，既可保证焊接质量，降低劳动强度，也可节省大量的组装调校时间，提高生产效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，包括具有支腿的支架、设于支架上方并可容纳弯梁的仿形模块，仿形模块上表面的弧度与弯梁弯曲弧度适配，仿形模块外周表面设有可插入支架的支腿使仿形模块处于不同角度状态的支撑机构。

2.根据权利要求1所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，支撑机构包括对称设于仿形模块两侧的支撑杆和与支撑杆固定相接的限位盘，支撑杆连接在限位盘的中心，支架的支腿数量与限位盘数量相等且位置对应，支腿端部具有与支撑杆外周适配的凹槽供支撑杆穿过，支腿侧表面与限位盘端面贴合，限位盘端面沿周向布置有多个贯通孔，支腿朝向限位盘的侧表面上设有定位孔；支撑机构还包括一销轴，仿形模块的角度通过销轴插入定位孔和不同位置的贯通孔来调节。

3.根据权利要求2所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，贯通孔数量为8个，贯通孔在限位盘上均布。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，仿形模块包括两块平行布置的弯梁仿形板、两块分别连接两弯梁仿形板端部的定位板、至少两块平行布置的连接两弯梁仿形板中段部分的筋板，筋板、定位板均与弯梁仿形板垂直布置，两块定位板分别与焊接前的弯梁两端端面贴合。

5.根据权利要求4所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，焊接前的弯梁端面与定位板之间通过C型夹固定贴合。

6.根据权利要求5所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，两块筋板在长度方向对应位置处均沿筋板板面延伸出一个限位凸起，限位凸起设置位置偏向任一弯梁仿形板。

7.根据权利要求6所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，两块弯梁仿形板之间在靠近定位板处还设有定位条与弯梁两端底部接触。

8.根据权利要求6所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，两块筋板顶部之间接有盖板，盖板与筋板顶部平齐。

9.根据权利要求7所述的设备舱弯梁组焊工装，其特征在于，筋板与定位条之间的弯梁仿形板中段部分还设有与筋板平行的固定板。

10.一种采用如权利要求6～9任意一项所述的设备舱弯梁组焊工装焊接弯梁的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.根据弯梁型号，选择合适的仿形模块安装至支架上，在安装销轴前先360°旋转仿形模块，确认是否翻转顺畅；

S2.将弯梁放至工装上，弯梁两端端面与两块定位板贴合，弯梁侧边底部靠紧筋板上的限位凸起，采用C型夹将弯梁两端与定位板装夹紧固；

S3.对弯梁进行点焊，翻转仿形模块并采用销轴固定翻转状态，将所有焊缝转换成PA或PB位置完成焊接；

S4.所有焊缝焊接后，将弯梁随工装静置25～35分钟，等焊缝冷却且应力消除后，拆卸C型夹，将弯梁脱胎。