CN111558802B - 一种h型构架焊接变形控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种H型构架焊接变形控制装置及控制方法，包括：夹具体、定位臂固定装置及弹簧筒固定装置；所述夹具体为承载H型构架的主体框架结构，其上分别安装有定位臂固定装置、横梁固定装置及弹簧筒固定装置；所述定位臂固定装置包括第一顶紧器，在定位臂焊接过程中所述第一顶紧器顶紧侧梁定位臂抑制梁体扭曲往外侧变形；所述弹簧筒固定装置包括第二顶紧器，在内侧环焊缝填充焊接后调整所述第二顶紧器预紧力顶紧横梁，预制往内侧的反变形。通过夹具体、定位臂固定装置、弹簧筒固定装置的共同作用，通过固定侧梁组成、定位臂各件，达到刚性约束的作用，实现控制焊接变形。

Description

一种H型构架焊接变形控制装置及控制方法

技术领域

本公开属于焊接变形控制工装技术领域，尤其涉及一种H型构架焊接变形控制装置及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

轨道车辆动车组、地铁及铁路客车转向架构架包括H型构架，H型构架组成结构主要由横梁组成、侧梁组成、垂向减振器座、空气弹簧支撑梁等部件组成，各零部件通过焊缝连接，发明人在研究中发现，该结构焊接变形存在以下特点：

1)焊缝不对称，侧梁外侧焊接空气弹簧支撑梁，焊接后侧梁有往外侧变形趋势(单侧2～3mm)；侧梁刚度偏梁体下方，环焊缝焊接后梁体Z向翘曲(单侧2～3mm)；

2)由于侧梁变形复杂，导致侧梁定位臂扭曲，加工量不足。

上述焊接变形由于焊接过程不均匀的加热、冷却，导致焊接结构不可避免的出现焊接变形，焊接变形通常需要通过机械、火焰，或者是两者相结合的方式进行矫形，从而获得合格的尺寸。

焊接件的矫形是焊接产品生产过程中最大的浪费，不仅增加产品的制造周期，目前每组构架的调修时间约3小时，需要两人，按12辆/天产能规划下，每天调修时间共计为72小时；并且由于机械、火焰调修，使焊接产品母材塌陷，焊缝产生裂纹及组织硬化的风险，影响产品的运行安全。

目前，针对构架的焊接变形工装中，主要为针对单独的侧梁的组装及焊接工装，侧梁与H型构架在结构上及焊接要求上属于完全不同的构架结构，因此，目前的焊接变形工装无法满足H型构架结构特点的焊接变形控制需求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种H型构架焊接变形控制装置，通过刚性约束、反变形功能设置等，实现了对H型构架焊接变形的有效控制。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一方面，公开了一种H型构架焊接变形控制装置，包括：

夹具体、定位臂固定装置及弹簧筒固定装置；

所述夹具体为承载H型构架的主体框架结构，其上分别安装有定位臂固定装置及弹簧筒固定装置；

所述定位臂固定装置包括第一顶紧器，所述第一顶紧器用于顶紧定位臂；

所述弹簧筒固定装置包括第二顶紧器，所述第二顶紧器用于顶紧弹簧筒。

在定位臂焊接过程中所述第一顶紧器顶紧侧梁定位臂抑制梁体扭曲往外侧变形；

在内侧环焊缝填充焊接后调整所述第二顶紧器预紧力顶紧弹簧筒，预制往内侧的反变形。

另一方面，公开了一种H型构架焊接变形控制装置的控制方法，其特征是，包括：

将构架装夹移动至夹具体，调整弹簧筒位置，使弹簧筒中线与刻度尺中线对齐，固定夹紧构架；

构架内环焊缝焊接填充后，调整弹簧筒固定装置及第二顶紧器，往内侧预制反变形。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、本公开的上述H型构架焊接变形控制装置通过夹具体、定位臂固定装置、弹簧筒固定装置的共同作用，通过固定侧梁组成、定位臂各件，达到刚性约束的作用，实现控制焊接变形。

2、本公开的H型构架焊接变形控制装置，用于轨道车辆动车组、地铁及铁路客车转向架构架焊接变形控制，该装置依据构架焊接变形规律，通过刚性约束、反变形功能设置等手段，实现了对H型构架焊接变形的有效控制，采用该装置H型构架一步焊接后变形量不超过2.5mm，基本实现了H型构架的免调修，缩短了H型构架制造周期、成本，提升了产品的质量。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例H型构架焊接变形控制装置主视图；

图2为本公开实施例H型构架焊接变形控制装置俯视图；

图3(a)-图3(b)为本公开实施例夹具体主视图及俯视图；

图4(a)-图4(b)为本公开实施例定位臂固定装置主视图及俯视图；

图5(a)-图5(b)为本公开实施例横梁固定装置主视图及俯视图；

图6(a)-图6(b)为本公开实施例横梁顶紧装置主视图及俯视图；

图7(a)-图7(b)为本公开实施例弹簧筒固定装置主视图及俯视图；

图8(a)-图8(c)为本公开实施例中部可调支撑主视图、俯视图、剖视图；

图9为本公开实施例弹簧筒及刻度尺使用状态示意图；

图10为本公开实施例使用状态使用图；

图11为本公开实施例第一安装板与安装大盘的安装示意图；

图中，1、夹具体；2、定位臂固定装置；3、横梁固定装置；4、横梁顶紧装置；5、弹簧筒固定装置；6、中部可调支撑；

1-1、边梁，1-2、安装大盘，1-3、定位臂固定装置座，1-4、第一竖梁，1-5、第二竖梁，1-6、横梁，1-7、第一安装板；

2-1、第一顶紧器，2-2、定位臂安装座；

3-1、横梁压块，3-2、螺母，3-3、螺杆，3-4、横梁立柱，3-5、固定块；

4-1、横梁安装座，4-2、第三顶紧器；

5-1、弹簧筒压块，5-2、螺栓，5-3、弹簧筒立柱，5-4、第二顶紧器，5-5、第二安装板；

6-1、第三安装板，6-2、调节螺母，6-3、调节螺栓，6-4、定位螺栓，6-5、定位板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

参见附图1、2所示,本实施例公开了一种H型构架焊接变形控制装置，由夹具体1、定位臂固定装置2、横梁固定装置3、横梁顶紧装置4、弹簧筒固定装置5、中部可调支撑6组成。

本实施例子技术方案针对构架焊接变形主要是构架环焊缝及侧梁外侧空簧支撑梁焊缝焊接导致侧梁变形，通过固定横梁组成、侧梁组成、定位臂各件，达到刚性约束的作用，实现控制焊接变形。

本申请附图1、2所示的为H型构架焊接变形控制装置为最优的实施例子。在一实施例子中，H型构架焊接变形控制装置可选择夹具体1、定位臂固定装置2、弹簧筒固定装置5，上述夹具体1、定位臂固定装置2、弹簧筒固定装置5的配合也可实现对H型构架焊接变形控制，在上述组成的基础上，为了更好的实现对横梁固定，可增加横梁固定装置3，或为了更好的实现对横梁顶紧，可增加横梁顶紧装置4，或为了装置的额高度可调，可增加中部可调支撑6。

在具体实施例子中夹具体的具体结构参见附图3(a)-图3(b)所示，夹具体整体为对称框架结构，两个相对布置的边梁1-1及两个相对布置的第一竖梁1-4构成夹具体的外框架结构，横梁位于两个相对布置的边梁1-1之间且两端固定在第一竖梁1-4上，夹具体的中部且位于横梁上设置有安装大盘1-2，装置通过夹具体安装大盘与构架二轴转胎连接，实现焊接过程中变位。

在上述实施例子中，夹具体作为整个装置的主体结构，基于装夹H型构架结构特点，H型构架主要的焊接变形趋势，采用整体框架式结构，框架式结构整体上与H型构架相匹配，并确保整体结构的刚性，夹具体结构由方钢管及钢板焊接而成，最后通过整体加工预制各安装座连接口；定位臂固定装置、横梁固定装置、横梁顶紧装置、弹簧筒固定装置、中部可调支撑通过螺栓连接的方式固定于夹具体。第一竖梁带刻度，可以看到弹簧筒尺寸,参见附图9所示，弹簧筒装夹在夹具上，通过第一竖梁上刻度尺，可以看出弹簧筒偏移情况，便于施加预紧力，预制反变形。

在一优选的实施例子中，横梁1-6的数量为两个，且横梁之间相互平行，在横梁与两个相对布置的边梁之间分别连接有第二竖梁1-5，第二竖梁的数量为四个，两两第二竖梁在一条直线上，也可以不在一条直线上，当两两第二竖梁交错布置时，整体上依然为相对中心的对称结构。

更为详细实施例子，边梁采用160x160x5方管，中部可调支撑安装于边梁，安装大盘采用22mm钢板，构架二轴转胎通过安装大盘连接，在边梁上设置有定位臂固定装置座1-3，数量为四个，与H型构架定位臂数量一致，第一竖梁采用160x160x5方管，弹簧筒固定装置通过螺栓连接安装于第一竖梁，第二竖梁采用60x60x3方管，用于强化夹具体刚度，横梁采用160x160x5方管，夹具体主体承载结构，第一安装板(见图11)采用16mm钢板，横梁顶紧装置安装在第一安装板1-7上面。

在具体实施例子中，关于定位臂固定装置的结构参见附图4(a)-图4(b)所示，定位臂固定装置包括第一顶紧器2-1及定位臂安装座2-2，第一顶紧器安装在定位臂安装座上，定位臂安装座过螺栓与夹具体定位臂固定装置座连接，针对定位臂焊接过程中梁体扭曲往外侧变形，该装置第一顶紧器用于顶紧侧梁定位臂，防止侧梁梁体扭转变形。

在一优选的实施例子中，第一顶紧器包括TR32螺杆，与螺杆配合的活动顶紧头，活动顶紧头也称为活动压头，活动压头确保顶紧过程与侧梁定位臂的贴合，避免构架焊接过程中侧梁外翻，最终实现顶紧侧梁定位臂。

定位臂安装座采用钢板焊接组成，可依据构架不同结构形式、定位臂高度进行模块化更换，实现更换不同高度的座，提高了结构的柔性。

在具体实施例子中，关于横梁固定装置的结构参见附图5(a)-图5(b)所示，横梁固定装置两个，两个横梁固定装置对称焊接在夹具体上，具体焊接在夹具体的横梁上，包括横梁压块3-1、横梁立柱3-4、固定块3-5，将横梁压块分别固定在相对布置的立柱上，两个相对布置的立柱之间且位于横梁压块下方设置有固定块，固定块采用V型设计，方便构架快速装夹、定位，横梁压块用于压紧横梁，V型压块固定横梁管不串动，通过V型压块定位实现构架的快速装夹、横梁夹紧定位。

在一优选的实施例子中，利用螺母3-2、螺杆3-3将横梁压块分别固定在相对布置的立柱上，在两个相对布置的立柱固定横梁压块的一端开有孔，在横梁压块开设有孔穿过螺杆，螺杆的一端与立柱配合连接，螺杆的另一端与螺母配合，利用孔、螺杆、螺母的配合实现横梁压块与立柱的固定连接，螺母规格为Tr32，螺杆规格为Tr32，横梁压块为由30mm45号钢焊接而成。

在具体实施例子中，关于横梁顶紧装置的结构参见附图6(a)-图6(b)所示，横梁顶紧装置包括横梁安装座4-1及设置在安装座上的第二顶紧器4-2，横梁顶紧装置焊接在夹具体上，具体将横梁安装座安装在夹具体的第一安装板上面，该装置主要用于防止H型构架焊接时窜动。

具体的，横梁安装座采用钢板焊接结构，第三顶紧器包括顶紧螺杆及与顶紧螺杆配合的活动压头，顶紧螺杆为Tr32螺杆，第二顶紧器利用顶紧螺杆与其配合活动压头用于顶紧弹簧筒防止串动。

在具体实施例子中，关于弹簧筒固定装置的结构参见附图7(a)-图7(b)所示，弹簧筒固定装置为两个，两个弹簧筒固定装置分别安装在夹具体相对布置的第一竖梁上，弹簧筒固定装置刻划中心线确保安装精度，用于固定侧梁弹簧筒，在内侧环焊缝填充焊接后，需要依据第一竖梁上参考刻度调整预紧力，预制往内侧的反变形，见附图10，刻度尺能反应弹簧筒尺寸，理论情况下图10中A1、A2尺寸应该是一致的，为了预制反变形需要内侧A2比A1小2mm。

具体的，弹簧筒固定装置包括弹簧筒压块5-1、弹簧筒立柱5-3、第二安装板5-5、第二顶紧器5-4，压块的两侧分别固定在弹簧筒立柱上，弹簧筒立柱位于第二安装板上，在相对布置的弹簧筒立柱上分别安装有第三顶紧器，压块用于弹簧筒压紧，第三顶紧器用于顶紧横梁防止串动。第二安装板通过螺栓与夹具体连接。

在一优选的实施例子中，利用螺栓(包括螺母、螺杆)将弹簧筒压块分别固定在相对布置的弹簧筒立柱上，在两个相对布置的弹簧筒立柱固定弹簧筒压块的一端开有孔，在弹簧筒压块开设有孔穿过螺杆，螺杆的一端与弹簧筒立柱配合连接，螺杆的另一端与螺母配合，利用孔、螺杆、螺母的配合实现弹簧筒压块与弹簧筒立柱的固定连接，螺母规格为Tr32，螺杆规格为Tr32，弹簧筒压块为由45号钢焊接而成。

第三顶紧器包括顶紧螺杆及与顶紧螺杆配合的活动压头，顶紧螺杆为Tr32螺杆，第三顶紧器利用顶紧螺杆与其配合活动压头用于顶紧横梁防止串动。

在具体实施例子中，关于中部可调支撑的结构参见附图8(a)-图8(c)所示，中部可调支撑为两个，两个中部可调支撑分别设置在相对布置的夹具体边梁中部位置，用于支撑侧梁，中部可调支撑与侧梁压紧装置定位面尺寸，可依据不同车型高度进行柔性化调节。

中部可调支撑包括第三安装板6-1、调节部件、定位部件、定位板，第三安装板固定在夹具体边梁中部位置，第三安装板与定位板之间通过调节部件连接，第三安装板与定位板之间的距离通过调节部件进行调节，第三安装板与定位板之间还设置有定位部件，用于确保定位板位置固定。

在一优选的实施例子中，调节部件采用调节螺栓6-3及调节螺母6-2，调节螺栓及调节螺母为两组，对称布置在第三安装板与定位板6-5，调节螺母与调节螺栓配合调整定位板高度，适合不同高度的H型构架安装，定位部件采用定位螺栓6-4，定位螺栓的数量为两个，位于两组调节部件之间。

实施例二

基于上述实施例子中的一种H型构架焊接变形控制装置，该实施例子公开了H型构架焊接变形控制方法，包括：

构架装夹至夹具体，调整弹簧筒位置，使弹簧筒中线与刻度尺中线对齐，固定夹紧构架，构架内环焊缝焊接填充后，调整弹簧筒固定装置5-4、第二顶紧器，往内侧预制2mm反变形。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (12)

1.一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，包括：

夹具体、定位臂固定装置及弹簧筒固定装置；

所述夹具体为承载H型构架的主体框架结构，其上分别安装有定位臂固定装置及弹簧筒固定装置；

所述定位臂固定装置包括第一顶紧器，所述第一顶紧器用于顶紧定位臂；

所述弹簧筒固定装置包括第二顶紧器，所述第二顶紧器用于顶紧弹簧筒；

所述夹具体的第一竖梁设置有刻度，基于该刻度测量弹簧筒尺寸，看出弹簧筒偏移情况，便于施加预紧力，预制反变形。

2.如权利要求1所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，两个相对布置的边梁及两个相对布置的第一竖梁构成所述夹具体的外框架结构，横梁位于两个相对布置的边梁之间且两端固定在第一竖梁上。

3.如权利要求2所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，所述夹具体的中部且位于横梁上设置有安装大盘，通过夹具体安装大盘与构架二轴转胎连接，实现焊接过程中变位。

4.如权利要求2所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，所述横梁与两个相对布置的边梁之间分别连接有第二竖梁。

5.如权利要求2所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，所述边梁安装有中部可调支撑。

6.如权利要求5所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，所述中部可调支撑包括第三安装板、调节部件、定位部件、定位板，第三安装板固定在夹具体边梁中部位置，所述第三安装板与定位板之间的距离通过安装在其之间的调节部件进行调节，第三安装板与定位板之间还设置有将定位板位置固定的定位部件。

7.如权利要求2所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，所述边梁上设置有定位臂固定装置座，与H型构架定位臂数量一致，所述定位臂固定装置座上安装定位臂固定装置。

8.如权利要求2所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，所述弹簧筒固定装置安装于所述第一竖梁，所述弹簧筒固定装置与H型构架弹簧筒数量一致。

9.如权利要求1所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，还包括横梁固定装置，所述横梁固定装置安装在夹具体上；

所述横梁固定装置包括横梁压块、横梁立柱、固定块，所述横梁压块分别固定在相对布置的横梁立柱上，两个相对布置的立柱之间且位于横梁压块下方设置有固定块。

10.如权利要求9所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，所述固定块采用进行横梁装夹、定位的V型结构，横梁压块用于压紧横梁。

11.如权利要求1所述的一种H型构架焊接变形控制装置，其特征是，还包括横梁顶紧装置，所述横梁顶紧装置包括横梁安装座及设置在安装座上的第三顶紧器，所述安装座固定在夹具体上，所述第三顶紧器用于顶紧横梁防止串动。

12.基于权利要求1-11任一项所述的一种H型构架焊接变形控制装置的控制方法，其特征是，包括：

将构架装夹移动至夹具体，调整弹簧筒位置，使弹簧筒中线与刻度尺中线对齐，固定夹紧构架；

构架内环焊缝焊接填充后，调整弹簧筒固定装置及第二顶紧器，往内侧预制反变形。

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