CN109676299A - 一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，包括框架、枕粱压紧装置、纵向限位装置、横向限位装置和基准调节装置；所述枕梁压紧装置设置在框架上用于压紧枕梁，所述纵向限位装置设置在框架上用于对枕梁进行纵向方向的限位，所述横向限位装置设置在框架上用于对枕梁进行横向方向的限位，所述基准调节装置位于框架的内侧面，基准调节装置与枕粱压紧装置一一对应设置，用以调节枕粱的放置高度。一种地铁轨道车辆枕梁焊接方法，包括焊前工装调整、枕粱焊接组装，焊后静置消除应力。本发明提供的焊接工装结构简单、设计新颖、操作方便，通用性强，配合焊接方法，同时实现了工件定位和减少焊接变形的双重功能，大大提高了生产效率。

Description

一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装及其焊接方法
技术领域
本发明涉及地铁轨道列车技术领域，具体涉及一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装及其焊接方法。
背景技术
枕梁作为地铁轨道列车中最为关键的部件，是列车车体与转向架连接的平台,传递垂向载荷,并将转向架的驱动力传至整个车体。枕梁焊缝都是厚板焊缝，且主体结构为铝合金材质，在结构的横向和纵向都会产生收缩变形，收缩量不易控制。而地铁轨道车辆对焊接的质量要求非常严格，如何提高铝合金车体焊后质量、尺寸精度和焊接效率，一直是铝合金精加工技术持续提升的关键难题。
同时，近年来不同项目的地铁轨道车辆结构大不相同，导致了枕梁结构也发生了较大的尺寸和结构变化。目前的枕梁组焊工装结构较为单一，即对每种不同的枕梁的焊接均需要单独的一套工装来实现，造成工装的类型繁多，导致生产成本高，而且每个工装只能单一用于一种规格的枕粱，通用性差。
综上所述，急需一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装及其焊接方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装及其焊接方法，以解决枕梁焊接工装种类繁多，通用性差以及枕梁焊接产生收缩变形造成质量不合格的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，包括框架、枕粱压紧装置、纵向限位装置、横向限位装置和基准调节装置；所述枕梁压紧装置设置在框架上用于压紧枕梁，所述纵向限位装置设置在框架上用于对枕梁进行纵向方向的限位，所述横向限位装置设置在框架上用于对枕梁进行横向方向的限位，所述基准调节装置位于框架的内侧面，基准调节装置与枕粱压紧装置一一对应设置，用以调节枕粱的放置高度；
所述框架包括横梁和纵梁，横梁和纵梁首尾连接组成矩形结构；
所述基准调节装置包括底板座一、底板座二、管型材、固定板四和垫板三；底板座一和底板座二上具有相互匹配的子母槽结构，通过两个底座板的相对移动实现高度调节；底板座一固定在横梁上，底板座二与管型材的端面固定连接，固定板四位于管型材另一端部上方，垫板三与固定板四相连。
优选地，所述框架上设有连接管，连接管固定在纵梁的外侧，以便于焊接工装的搬运。
优选地，所述横梁和纵梁的材质均为Q235钢板，厚度为10mm，横梁的长度为3000～3500mm，纵梁的长度为1100～1200mm。
优选地，所述枕粱压紧装置包括悬臂杆、加强板和T型螺栓；悬臂杆垂直固定在横梁上，加强板两端分别固定有套筒和螺纹套；加强板通过套筒套设在悬臂杆上，用插销固定；T型螺栓与螺纹套的螺纹相匹配。
优选地，所述悬臂杆上固定有定位环，用以限制套筒向下滑动。
优选地，所述纵向限位装置包括筋板一、固定板一和垫板一；筋板一相互垂直的两个面分别与横梁和固定板一固定，垫板一通过螺栓固定在固定板一上。
优选地，所述横向限位装置包括筋板二、固定板二、固定板三和垫板二，筋板二相互垂直的两个面分别与固定板二和固定板三固定，固定板二通过螺栓与纵梁固定，纵梁上设有多组与固定板二相匹配的螺纹孔，用以调节固定板二的安装位置，垫板二通过螺栓固定在固定板三上。
优选地，所述垫板一、垫板二和垫板三的材质均采用铝材。
本发明提供了一种地铁轨道车辆枕梁焊接方法，采用上述焊接工装，具体焊接方法包括如下步骤：
步骤一、枕梁焊接前对焊接工装进行整体校检：根据枕梁的高度对基准调节装置进行调节，使所有基准调节装置的垫板三均位于同一水平面，然后根据枕梁长度尺寸对枕梁横向限位装置进行调节，保证横向限位装置的垫板二的右端面位于同一平面，再根据枕梁的焊接形式和结构对焊接工装进行工艺放量，用以抵消该部件焊接横向焊接变形和纵向焊接变形；
步骤二、对枕梁进行焊接组装：通过枕梁压紧装置对枕梁进行预压紧，通过橡胶锤进行微调，保证枕梁在横向方向和纵向方向分别与纵向限位装置和横向限位装置进行贴合，测量枕梁的对称度；将枕梁压紧装置的T型螺栓进行旋紧，保证枕梁背面与基准调节装置贴合，测量枕梁反变形量；对枕梁对接区域进行段焊固定，然后按焊接顺序对枕梁焊缝进行打底填充盖面，先填充枕梁背面焊缝，再填充枕梁正面焊缝；
步骤三、枕梁焊缝焊接后，将枕梁静置，等焊缝冷却并且应力消除后，将枕梁压紧装置的T型螺栓进行松开，再将枕梁进行脱胎。
优选地，所述步骤一中，预先对所述焊接工装设置横向和纵向反变形，以弥补枕梁焊接收缩变形。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的焊接工装采用了可活动的基准调节装置，通过基准调节装置和横向限位装置调节来配合不同高度和长度枕梁的装配，可满足不同枕梁的焊接需求，兼容性强，降低了劳动强度，也节省了大量工装调校时间，大大提高了生产效率；另外，基准调节装置的底座板采用子母槽和螺杆进行固定，结构更加稳定，能很好的实现枕梁在横向方向的反变形。
(2)本发明提供的焊接工装能有效的控制枕梁焊接形变，保证枕梁焊接的焊接质量和精度。该焊接工装通过布置枕梁压紧装置，将枕梁刚性固定，并通过预先对工装进行反变形设置，从而保证枕梁平面度。同时通过横向限位装置和纵向限位装置，保证了枕梁的对称度和枕梁两端的平整度。
(3)本发明提供的焊接工装结构简单、设计新颖、操作方便，通用性强，同时实现了工件定位和减少焊接变形的双重功能。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是焊接工装整体结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是图1中焊接工装和枕粱的装配结构示意图；
图4是图1中的框架结构示意图；
图5是图1中的枕粱压紧装置结构示意图；
图6是图1中的纵梁限位装置结构示意图；
图7是图1中的横梁限位装置结构示意图；
图8是图1中的基准调节装置结构示意图；
图9是图8的右视图；
其中，1、框架，1.1、横梁，1.2、纵梁，1.3、连接管，2、枕粱压紧装置，2.1、悬臂杆，2.2、加强板，2.3、T型螺栓，2.4、套筒，2.5、螺纹套，2.6、定位环，3、纵向限位装置，3.1、筋板一，3.2、固定板一，3.3、垫板一，4、横向限位装置，4.1、筋板二，4.2、固定板二，4.3、固定板三，4.4、垫板二，5、基准调节装置，5.1、底板座一，5.2、底板座二，5.3、管型材，5.4、固定板四，5.5垫板三，6、枕粱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1～图9，一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装包括框架1、枕粱压紧装置2、纵向限位装置3、横向限位装置4和基准调节装置5；所述枕梁压紧装置2设置在框架1上(图1中，框架的两条长边上各设置了四组枕梁压紧装置2)，所述纵向限位装置3位于框架1的长度方向的一侧，所述横向限位装置4位于框架1的宽度方向的一侧，所述基准调节装置5位于框架的内侧面，基准调节装置5与枕粱压紧装置2一一对应设置，用以调节枕粱的放置高度。纵向限位装置3和横向限位装置4均设置两组。
如图4所示，所述框架1包括横梁1.1和纵梁1.2，横梁1.1和纵梁1.2首尾连接组成矩形结构；所述框架1上设有连接管1.3，连接管1.3固定在纵梁的外侧，以便于焊接工装的搬运。所述横梁1.1和纵梁1.2的材质均为Q235钢板，厚度为10mm，横梁1.1的长度为3000～3500mm，纵梁1.2的长度为1100～1200mm。
如图5所示，所述枕粱压紧装置2包括悬臂杆2.1、加强板2.2和T型螺栓2.3；悬臂杆2.1垂直固定在横梁1.1上，加强板2.2两端分别固定有套筒2.4和螺纹套2.5；加强板2.2通过套筒2.4套设在悬臂杆2.1上，用插销2.6固定；T型螺栓2.3与螺纹套2.5的螺纹相匹配。所述悬臂杆2.1上固定有定位环2.7，用以限制套筒2.4向下滑动。
如图6所示，所述纵向限位装置3包括筋板一3.1、固定板一3.2和垫板一3.3；筋板一3.1相互垂直的两个面分别与横梁和固定板一3.2固定，垫板一3.3通过螺栓固定在固定板一3.2上。所述垫板一3.3的材质采用铝材。
如图7所示，所述横向限位装置4包括筋板二4.1、固定板二4.2、固定板三4.3和垫板二4.4，筋板二4.1相互垂直的两个面分别与固定板二4.2和固定板三4.3固定；固定板二4.2通过四个螺栓与纵梁1.2固定，如图1所示，对应一组横向限位装置4，纵梁1.2上设有三组(6个)与固定板二4.2相匹配的螺纹孔，用以调节固定板二4.2的安装位置，满足不同长度的枕粱装配需求，垫板二4.4通过螺栓固定在固定板三4.3上。所述垫板二4.4的材质采用铝材。
如图8、图9所示，所述基准调节装置5包括底板座一5.1、底板座二5.2、管型材5.3、固定板四5.4和垫板三5.5；底板座一5.1和底板座二5.2上具有相互匹配的子母槽结构，通过两个底座板的相对移动实现高度调节，位置调整后用螺杆进行固定；底板座一5.1固定在横梁1.1上，底板座二5.2与管型材5.3的端面固定连接，固定板四5.4位于管型材5.3另一端部上方，垫板三5.5与固定板四5.4相连。所述垫板三5.5的材质采用铝材。
一种地铁轨道车辆枕梁的焊接方法，采用了上述一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，具体包括如下步骤：
步骤一、枕梁6焊接前对焊接工装进行整体校检：根据枕梁的高度对基准调节装置5进行调节使所有基准调节装置5的垫板三5.5的上端面(枕梁与垫板三的上端面相接触)均位于同一水平面，然后根据枕梁长度尺寸对枕梁横向限位装置4进行调节保证横向限位装置4的垫板二4.4的右端面位于同一平面，再根据枕梁6的焊接形式和结构对焊接工装进行工艺放量，用以抵消该部件焊接横向焊接变形和纵向焊接变形；其中，预先对所述焊接工装设置横向和纵向反变形，以弥补枕梁6焊接收缩变形。
步骤二、对枕梁6进行焊接组装：通过枕梁压紧装置2对枕梁6进行预压紧，通过橡胶锤进行微调，保证枕梁6在横向方向和纵向方向分别与纵向限位装置和横向限位装置进行贴合，测量枕梁6的对称度小于3mm；将枕梁压紧装置2的T型螺栓2.3进行旋紧，保证枕梁6背面与基准调节装置5贴合，测量枕梁6反变形在2mm；对枕梁6对接区域进行段焊固定，然后按焊接顺序对枕梁6焊缝进行打底填充盖面，先填充枕梁6背面焊缝，再填充枕梁6正面焊缝。枕梁6装配在焊接工装上如图3所示。
步骤三、枕梁6焊缝焊接后，将枕梁6静置4-5小时，等焊缝冷却并且应力消除后，将枕梁压紧装置2的T型螺栓2.3进行松开，再将枕梁6进行脱胎。
上述一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，采用了可活动的基准调节装置，通过基准调节装置和横向限位装置的调节来配合不同高度和长度枕梁的装配，可满足不同枕梁的焊接需求，兼容性强，降低了劳动强度，也节省了大量工装调校时间，大大提高了生产效率；另外，基准调节装置的底座板采用子母槽和螺杆进行固定，能很好的实现枕梁在横向方向的反变形。
上述一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，能有效的控制枕梁焊接形变，保证枕梁焊接的焊接质量和精度。该焊接工装通过布置枕梁压紧装置，将枕梁刚性固定，并通过预先对工装进行反变形设置，从而保证枕梁平面度。同时通过横向限位装置和纵向限位装置，保证了枕梁的对称度和枕梁两端的平整度。
上述一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，结构简单、设计新颖、操作方便，通用性强，同时实现了工件定位和减少焊接变形的双重功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，包括框架(1)、枕粱压紧装置(2)、纵向限位装置(3)、横向限位装置(4)和基准调节装置(5)；所述枕梁压紧装置(2)设置在框架(1)上用于压紧枕梁，所述纵向限位装置(3)设置在框架(1)上用于对枕梁进行纵向方向的限位，所述横向限位装置(4)设置在框架(1)上用于对枕梁进行横向方向的限位，所述基准调节装置(5)位于框架的内侧面，基准调节装置(5)与枕粱压紧装置(2)一一对应设置，用以调节枕粱(6)的放置高度；
所述框架(1)包括横梁(1.1)和纵梁(1.2)，横梁(1.1)和纵梁(1.2)首尾连接组成矩形结构；
所述基准调节装置(5)包括底板座一(5.1)、底板座二(5.2)、管型材(5.3)、固定板四(5.4)和垫板三(5.5)；底板座一(5.1)和底板座二(5.2)上具有相互匹配的子母槽结构，通过两个底座板的相对移动实现高度调节；底板座一(5.1)固定在横梁(1.1)上，底板座二(5.2)与管型材(5.3)的端面固定连接，固定板四(5.4)位于管型材(5.3)另一端部上方，垫板三(5.5)与固定板四(5.4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，所述框架(1)上设有连接管(1.3)，连接管(1.3)固定在纵梁的外侧，以便于焊接工装的搬运。
3.根据权利要求2所述的一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，所述横梁(1.1)和纵梁(1.2)的材质均为Q235钢板，厚度为10mm，横梁(1.1)的长度为3000～3500mm，纵梁(1.2)的长度为1100～1200mm。
4.根据权利要求3所述的一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，所述枕粱压紧装置(2)包括悬臂杆(2.1)、加强板(2.2)和T型螺栓(2.3)；悬臂杆(2.1)垂直固定在横梁(1.1)上，加强板(2.2)两端分别固定有套筒(2.4)和螺纹套(2.5)；加强板(2.2)通过套筒(2.4)套设在悬臂杆(2.1)上，用插销固定；T型螺栓(2.3)与螺纹套(2.5)的螺纹相匹配。
5.根据权利要求4所述的一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，所述悬臂杆(2.1)上固定有定位环(2.6)，用以限制套筒(2.4)向下滑动。
6.根据权利要求5所述的一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，所述纵向限位装置(3)包括筋板一(3.1)、固定板一(3.2)和垫板一(3.3)；筋板一(3.1)相互垂直的两个面分别与横梁和固定板一(3.2)固定，垫板一(3.3)通过螺栓固定在固定板一(3.2)上。
7.根据权利要求6所述的一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，所述横向限位装置(4)包括筋板二(4.1)、固定板二(4.2)、固定板三(4.3)和垫板二(4.4)，筋板二(4.1)相互垂直的两个面分别与固定板二(4.2)和固定板三(4.3)固定，固定板二(4.2)通过螺栓与纵梁(1.2)固定，纵梁(1.2)上设有多组与固定板二(4.2)相匹配的螺纹孔，用以调节固定板二(4.2)的安装位置，垫板二(4.4)通过螺栓固定在固定板三(4.3)上。
8.根据权利要求7所述的一种地铁轨道车辆枕梁通用焊接工装，其特征在于，所述垫板一(3.3)、垫板二(4.4)和垫板三(5.5)的材质均采用铝材。
9.一种地铁轨道车辆枕梁焊接方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任意一项所述的焊接工装，具体焊接方法包括如下步骤：
步骤一、枕梁(6)焊接前对焊接工装进行整体校检：根据枕梁的高度对基准调节装置(5)进行调节，使所有基准调节装置(5)的垫板三(5.5)均位于同一水平面，然后根据枕梁长度尺寸对枕梁横向限位装置(4)进行调节，保证横向限位装置(4)的垫板二(4.4)的右端面位于同一平面，再根据枕梁(6)的焊接形式和结构对焊接工装进行工艺放量，用以抵消该部件焊接横向焊接变形和纵向焊接变形；
步骤二、对枕梁(6)进行焊接组装：通过枕梁压紧装置(2)对枕梁(6)进行预压紧，通过橡胶锤进行微调，保证枕梁(6)在横向方向和纵向方向分别与纵向限位装置和横向限位装置进行贴合，测量枕梁(6)的对称度；将枕梁压紧装置(2)的T型螺栓(2.3)进行旋紧，保证枕梁(6)背面与基准调节装置(5)贴合，测量枕梁(6)反变形量；对枕梁(6)对接区域进行段焊固定，然后按焊接顺序对枕梁(6)焊缝进行打底填充盖面，先填充枕梁(6)背面焊缝，再填充枕梁(6)正面焊缝；
步骤三、枕梁(6)焊缝焊接后，将枕梁(6)静置，等焊缝冷却并且应力消除后，将枕梁压紧装置(2)的T型螺栓(2.3)进行松开，再将枕梁(6)进行脱胎。
10.根据权利要求9所述的一种地铁轨道车辆枕梁的焊接方法，其特征在于，所述步骤一中，预先对所述焊接工装设置横向和纵向反变形，以弥补枕梁(6)焊接收缩变形。
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