CN110465738B - 分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具 - Google Patents

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Abstract

分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具涉及地铁车辆侧墙焊接辅助装置技术领域，其包括夹具体、移动压紧机构、多个水平压紧器、多个C形夹紧器和多个垂向压紧器；所述夹具体包括多个平行设置的横梁、多个平行设置的纵梁、多个侧向限位板、多个水平压紧器安装座、多个垂向压紧器安装座和多个连接座；所述移动压紧机构包括多个门形框架、垂向丝杠机构和两个直线导轨。利用本发明的分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具，只需要将此通用夹具与操作平台完成一次装夹固定操作，即可适用所有墙板焊接步骤的装夹及定位要求，不同的焊接步骤只需要装夹到夹具的不用位置即可，省时省力，大大提高了侧墙搅拌摩擦焊的工作效率。

Description

分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具
技术领域
本发明涉及地铁车辆侧墙焊接辅助装置技术领域，具体涉及一种分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具。
背景技术
如图1至图3所示，地铁车辆的侧墙13由一号墙板13-1、二号墙板13-2、三号墙板13-3和四号墙板13-4组成，其中，一号墙板13-1为带弧度的墙板，其余墙板均为平直的墙板。使用搅拌摩擦焊技术完成侧墙13的焊接共需要六步：一号墙板13-1和二号墙板13-2的正面焊接；一号墙板13-1和二号墙板13-2的反面焊接；三号墙板13-3和四号墙板13-4的正面焊接；三号墙板13-3和四号墙板13-4的反面焊接；将完成焊接的一号墙板13-1和二号墙板13-2与完成焊接的三号墙板13-3和四号墙板13-4进行正面焊接；将完成焊接的一号墙板13-1和二号墙板13-2与完成焊接的三号墙板13-3和四号墙板13-4进行反面焊接。
目前，侧墙13的焊接夹具一般采用分体夹具完成焊接，即一个夹具完成一步或两步焊接，一共需要设计制造完成五到六个夹具。而搅拌摩擦焊需要将夹具固定在操作平台上完成焊接，这将导致每完成一步焊接就拆卸一次夹具，再安装下一步焊接所需的夹具。这样导致夹具存放空间大，焊接操作步骤繁琐，完成焊接的时间长，工作效率低；并且拆卸夹具存在磨损，对夹具寿命影响很大；同时，每次安装夹具都需要进行调整，费时费力。
发明内容
为了解决现有焊接夹具存在的焊接过程需要多个夹具配合使用，导致夹具所需存放空间大，且焊接时需要频繁拆装夹具，导致操作步骤繁琐，焊接时间长，工作效率低，以及频繁拆卸夹具会降低夹具的使用寿命，且每次安装夹具都需要进行调整，费时费力的技术问题，本发明提供一种分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具，其包括夹具体、移动压紧机构、多个水平压紧器、多个C形夹紧器和多个垂向压紧器；
所述夹具体包括多个平行设置的横梁、多个平行设置的纵梁、多个侧向限位板、多个水平压紧器安装座、多个垂向压紧器安装座和多个连接座，多个横梁与多个纵梁交错垂直固连构成夹具体的基础支撑架，多个连接座对称固连在上述基础支撑架的外圈底部端面上；
每个纵梁的前部端面固连有正向限位板，每个纵梁的后部端面固连有反向限位板，每个纵梁的前部支撑面与侧墙的一号墙板的下表面随形，每个纵梁的中部支撑面为水平面，每个纵梁的后部支撑面与一号墙板的上表面随形；
多个侧向限位板固连在上述基础支撑架边缘处的同一个纵梁的外侧端面上，多个侧向限位板的限位端面共面；多个水平压紧器安装座固连在多个横梁或者多个纵梁的侧端面上，多个垂向压紧器安装座固连在上述基础支撑架前部边缘处的同一个横梁的外侧端面上；
多个水平压紧器的底部一一对应固连在多个水平压紧器安装座上，多个C形夹紧器用于将侧墙的每块墙板与上述基础支撑架辅助夹紧，多个垂向压紧器的底部一一对应固连在多个垂向压紧器安装座上；
所述移动压紧机构包括多个门形框架、垂向丝杠机构和两个直线导轨，两个直线导轨平行设置，多个门形框架均与两个直线导轨垂直设置，且每个门形框架的底部均通过滑块与直线导轨滑动连接；垂向丝杠机构包括多个由丝杆和丝母构成的丝杠结构，垂向丝杠机构的每个丝母固连在门形框架的顶部横梁上，垂向丝杠机构的多个丝杆与多个丝母一一对应螺纹连接。
上述水平压紧器包括垂向支撑座和水平丝杆构成，垂向支撑座的底部固连在水平压紧器安装座上，水平丝杆与垂向支撑座的上部螺纹连接，且二者垂直设置。
本发明的有益效果如下：
1)简化了结构：将原有需要五至六个夹具才能完成的焊接工作，本发明只用一个通用夹具即可完成。
2)占用空间小：将多个夹具合成为一个，避免了多个夹具占用空间大的问题。
3)避免频繁拆卸：一个夹具，一次安装，即可完成所有焊接工作。
4)压紧位置灵活：夹具前后设有直线导轨，移动压紧机构可以在整个操作平台宽度方向任意移动，压紧位置灵活，不受限制。
5)结构实用，适用性强。本夹具在无需添加装置的情况下完全可以适用带弧面墙板的正、反面焊接，兼容性好，可以推广应用到带弧面的多板焊接结构。
附图说明
图1是现有侧墙的结构示意图。
图2是现有侧墙的侧视结构示意图。
图3是图1的爆炸结构示意图。
图4是本发明分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具的结构示意图。
图5是本发明中的夹具体的结构示意图。
图6是图5的侧视结构示意图。
图7是本发明中的移动压紧机构的结构示意图。
图8是本发明中的水平压紧器的结构示意图。
图9是本发明中的C形夹紧器的结构示意图。
图10是利用本发明分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具将一号墙板和二号墙板进行正面装夹后的结构示意图。
图11是利用本发明分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具将完成正面焊接后的一号墙板和二号墙板进行反面装夹后的结构示意图。
图12是利用本发明分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具将三号墙板和四号墙板进行正面装夹后的结构示意图。
图13是利用本发明分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具将完成正面焊接后的三号墙板和四号墙板进行反面装夹后的结构示意图。
图14是利用本发明分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具将完成焊接后的一号墙板和二号墙板，以及完成焊接后的三号墙板和四号墙板进行正面装夹后的结构示意图。
图15是利用本发明分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具将完成正面焊接的一号墙板、二号墙板、三号墙板、四号墙板进行反面装夹后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图4至图15所示，本发明的分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具包括：夹具体、移动压紧机构、多个水平压紧器7、多个C形夹紧器8和多个垂向压紧器9。
所述夹具体包括多个平行设置的横梁1、多个平行设置的纵梁2、多个侧向限位板3、多个水平压紧器安装座4、多个垂向压紧器安装座5和多个连接座6，多个横梁1与多个纵梁2交错垂直固连构成夹具体的基础支撑架，多个连接座6对称固连在上述基础支撑架的外圈底部端面上。
每个纵梁2的前部端面固连有正向限位板2-1，每个纵梁2的后部端面固连有反向限位板2-2，每个纵梁2的前部支撑面与侧墙13的一号墙板13-1的下表面随形，每个纵梁2的中部支撑面为水平面，每个纵梁2的后部支撑面与一号墙板13-1的上表面随形。
多个侧向限位板3固连在上述基础支撑架边缘处的同一个纵梁2的外侧端面上，多个侧向限位板3的限位端面共面；多个水平压紧器安装座4固连在多个横梁1或者多个纵梁2的侧端面上，多个垂向压紧器安装座5固连在上述基础支撑架前部边缘处的同一个横梁1的外侧端面上。
多个水平压紧器7的底部一一对应固连在多个水平压紧器安装座4上，多个C形夹紧器8用于将侧墙13的每块墙板与上述基础支撑架辅助夹紧，多个垂向压紧器9的底部一一对应固连在多个垂向压紧器安装座5上。
所述移动压紧机构包括多个门形框架10、垂向丝杠机构11和两个直线导轨12，两个直线导轨12平行设置，多个门形框架10均与两个直线导轨12垂直设置，且每个门形框架10的底部均通过滑块与直线导轨12滑动连接；垂向丝杠机构11包括多个由丝杆和丝母构成的丝杠结构，垂向丝杠机构11的每个丝母固连在门形框架10的顶部横梁上，垂向丝杠机构11的多个丝杆与多个丝母一一对应螺纹连接。
上述水平压紧器7包括垂向支撑座7-1和水平丝杆7-2构成，垂向支撑座7-1的底部固连在水平压紧器安装座4上，水平丝杆7-2与垂向支撑座7-1的上部螺纹连接，且二者垂直设置。
本发明的分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具使用时，首先利用多个T形螺栓与操作平台14的配合连接，将夹具的全部连接座6和两个直线导轨12都固定在操作平台14上，进而将整个通用夹具固定在操作平台14上；然后，如图10所示，将一号墙板13-1和二号墙板13-2进行正面装夹，装夹时，先将一号墙板13-1的前部通过垫块靠紧全部正向限位板2-1，并将一号墙板13-1的侧部靠紧部分侧向限位板3的限位端面，再利用水平压紧器7和垂向压紧器9将一号墙板13-1压紧，接着将二号墙板13-2的前部靠紧一号墙板13-1，将二号墙板13-2的侧部靠紧侧向限位板3的限位端面，再利用水平压紧器7将二号墙板13-2顶紧，最后将门形框架10移动至一号墙板13-1和二号墙板13-2的上方，利用垂向丝杠机构11将一号墙板13-1和二号墙板13-2垂向压紧，开始实施两块墙板的正面焊接。一号墙板13-1和二号墙板13-2的正面焊接完成后，如图11所示，将一号墙板13-1和二号墙板13-2进行反面装夹，装夹时，将一号墙板13-1的前部通过垫块靠紧全部反向限位板2-2的限位端面，并将一号墙板13-1和二号墙板13-2的侧部靠紧侧向限位板3的限位端面，再利用水平压紧器7和C形夹紧器8将一号墙板13-1和二号墙板13-2压紧，最后将门形框架10移动至一号墙板13-1和二号墙板13-2的上方，利用垂向丝杠机构11将一号墙板13-1和二号墙板13-2垂向压紧，开始实施两块墙板的反面焊接。一号墙板13-1和二号墙板13-2的反面焊接完成后，将焊接在一起的两块墙板从夹具上取下来暂放在一旁，然后，如图12所示，将三号墙板13-3和四号墙板13-4进行正面装夹，装夹时，先将三号墙板13-3和四号墙板13-4放置在夹具基础支撑架的中部水平段上，并利用水平压紧器7将二者的侧部靠紧侧向限位板3的限位端面，再利用水平压紧器7将三号墙板13-3和四号墙板13-4靠紧，最后将门形框架10移动至三号墙板13-3和四号墙板13-4上方，利用垂向丝杠机构11和C形夹紧器8将三号墙板13-3和四号墙板13-4垂向压紧，开始实施两块墙板的正面焊接。三号墙板13-3和四号墙板13-4的正面焊接完成后，如图13所示，将三号墙板13-3和四号墙板13-4进行反面装夹，其装夹过程与二者的正面装夹过程类似，不再重述，装夹完成后开始实施两块墙板的反面焊接。三号墙板13-3和四号墙板13-4的反面焊接完成后，如图14所示，将焊接在一起的两块墙板翻转后正面朝上放置在夹具基础支撑架的中部水平段上，再将焊接在一起的一号墙板13-1和二号墙板13-2放置在夹具基础支撑架的前部，使一号墙板13-1的前部通过垫块靠紧全部正向限位板2-1，并使一号墙板13-1、二号墙板13-2、三号墙板13-3和四号墙板13-4的侧部均靠紧侧向限位板3的限位端面，再利用水平压紧器7、C形夹紧器8和垂向压紧器9将四块墙板压紧，最后将门形框架10移动至二号墙板13-2、三号墙板13-3和四号墙板13-4的上方，利用垂向丝杠机构11将二号墙板13-2、三号墙板13-3和四号墙板13-4垂向压紧，开始实施二号墙板13-2和三号墙板13-3的正面焊接。二号墙板13-2和三号墙板13-3的正面焊接完成后，如图15所示，将焊接在一起的四块墙板反向放置在夹具基础支撑架的后部和中部，使一号墙板13-1的前部通过垫块靠紧全部反向限位板2-2的限位端面，并使四块墙板的侧部均靠紧侧向限位板3的限位端面，再利用水平压紧器7和C形夹紧器8将四块墙板压紧，最后将门形框架10移动至二号墙板13-2、三号墙板13-3和四号墙板13-4的上方，利用垂向丝杠机构11将二号墙板13-2、三号墙板13-3和四号墙板13-4垂向压紧，开始实施二号墙板13-2和三号墙板13-3的反面焊接，进而在本发明的通用夹具上完成四块墙板正反面的全部焊接。
利用本发明的分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具，只需要将此通用夹具与操作平台完成一次装夹固定操作，即可适用所有墙板焊接步骤的装夹及定位要求，不同的焊接步骤只需要装夹到夹具的不用位置即可，省时省力，大大提高了侧墙搅拌摩擦焊的工作效率。

Claims (2)

1.分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具，其特征在于，该夹具包括夹具体、移动压紧机构、多个水平压紧器(7)、多个C形夹紧器(8)和多个垂向压紧器(9)；
所述夹具体包括多个平行设置的横梁(1)、多个平行设置的纵梁(2)、多个侧向限位板(3)、多个水平压紧器安装座(4)、多个垂向压紧器安装座(5)和多个连接座(6)，多个横梁(1)与多个纵梁(2)交错垂直固连构成夹具体的基础支撑架，多个连接座(6)对称固连在上述基础支撑架的外圈底部端面上；
每个纵梁(2)的前部端面固连有正向限位板(2-1)，每个纵梁(2)的后部端面固连有反向限位板(2-2)，每个纵梁(2)的前部支撑面与侧墙(13)的一号墙板(13-1)的下表面随形，每个纵梁(2)的中部支撑面为水平面，每个纵梁(2)的后部支撑面与一号墙板(13-1)的上表面随形；所述一号墙板(13-1)为侧墙(13)中带弧度的墙板；
多个侧向限位板(3)固连在上述基础支撑架边缘处的同一个纵梁(2)的外侧端面上，多个侧向限位板(3)的限位端面共面；多个水平压紧器安装座(4)固连在多个横梁(1)或者多个纵梁(2)的侧端面上，多个垂向压紧器安装座(5)固连在上述基础支撑架前部边缘处的同一个横梁(1)的外侧端面上；
多个水平压紧器(7)的底部一一对应固连在多个水平压紧器安装座(4)上，多个C形夹紧器(8)用于将侧墙(13)的每块墙板与上述基础支撑架辅助夹紧，多个垂向压紧器(9)的底部一一对应固连在多个垂向压紧器安装座(5)上；
所述移动压紧机构包括多个门形框架(10)、垂向丝杠机构(11)和两个直线导轨(12)，两个导轨(12)平行设置，多个门形框架(10)均与两个直线导轨(12)垂直设置，且每个门形框架(10)的底部均通过滑块与直线导轨(12)滑动连接；垂向丝杠机构(11)包括多个由丝杆和丝母构成的丝杠结构，垂向丝杠机构(11)的每个丝母固连在门形框架(10)的顶部横梁上，垂向丝杠机构(11)的多个丝杆与多个丝母一一对应螺纹连接。
2.如权利要求1所述的分块侧墙搅拌摩擦焊整合通用夹具，其特征在于，所述水平压紧器(7)包括垂向支撑座(7-1)和水平丝杆(7-2)构成，垂向支撑座(7-1)的底部固连在水平压紧器安装座(4)上，水平丝杆(7-2)与垂向支撑座(7-1)的上部螺纹连接，且二者垂直设置。
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