CN114603258A - 焊接结构、焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接结构、焊接装置及焊接方法，所述焊接结构包括：第一盖板、第二盖板、腹板和筋板；所述第一盖板和所述第二盖板间隔设置；多个所述腹板沿第一方向间隔设置，并分别与所述第一盖板和所述第二盖板插接配合；多个所述筋板沿第二方向间隔设置，并分别与所述第一盖板和所述第二盖板插接配合；其中，所述第一方向与所述第二方向彼此垂直；所述腹板和所述筋板彼此插接配合。本发明通过将箱型结构采用上、下盖板插接互锁，形成稳定的封闭箱型结构，增大结构的刚性。

Description

焊接结构、焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接结构、焊接装置及焊接方法。

背景技术

车体端部的底架枕梁、牵引梁及转向架构架侧梁是轨道车辆最主要的承载部件，轨道车辆运行过程中承受严苛的交变载荷工况，为保证其良好的承载服役能力，采用多层多道的电弧MAG焊接工艺，电弧焊热输入量大导致焊接变形严重，焊后需要花费大量人力、物力进行调修矫形，造成强度损失和性能下降，增加的背部垫板严重降低了箱型结构的抗疲劳性能。

发明内容

本发明提供一种焊接结构，用以解决现有箱型结构需要进行调修矫形，造成强度损失和性能下降的缺陷，通过将箱型结构采用上、下盖板插接互锁，形成稳定的封闭箱型结构，增大结构的刚性。

本发明还提供一种焊接结构的焊接装置，用以解决现有需要进行人工调修矫形，造成强度损失和性能下降，无法有效抑制焊接变形、反复验证工作量大，无法根据焊接结构变形演变趋势和变化量进行精准、动态调节、反变形效果不良等缺陷，通过在支撑面上设置多点柔性支撑，实现了焊接形变的精细化调控、缺陷精量化抑制、组织性能有效改善，提高了制造精度，降低制造成本，大幅提高了生产效率。

本发明又提供一种焊接装置的焊接方法，用以解决现有存在的无法实现焊接结构焊后免除调修，无法有效抑制焊接变形、反复验证工作量大，无法根据焊接结构变形演变趋势和变化量进行精准、动态调节、反变形效果不良等缺陷，通过调节在支撑面上的多点柔性作用力的大小，实现了零间隙快速精准装配、多点柔性约束及多能场协同高性能焊接，同步实现了焊接变形精细控制、焊接缺陷有效抑制及焊缝组织性能大幅提升的工程目标。

根据本发明第一方面提供的一种焊接结构，包括：第一盖板、第二盖板、腹板和筋板；

所述第一盖板和所述第二盖板间隔设置；

多个所述腹板沿第一方向间隔设置，并分别与所述第一盖板和所述第二盖板插接配合；

多个所述筋板沿第二方向间隔设置，并分别与所述第一盖板和所述第二盖板插接配合；

其中，所述第一方向与所述第二方向彼此垂直；

所述腹板和所述筋板彼此插接配合。

根据本发明的一种实施方式，所述第一盖板的表面设置有：第一插槽和第二插槽；

多个所述第一插槽沿所述第一方向间隔设置，且所述第一插槽与所述腹板一一对应的插接配合；

多个所述第二插槽沿所述第二方向间隔设置，且所述第二插槽与所述筋板一一对应的插接配合；

其中，所述第一插槽和所述第二插槽朝向所述第二盖板的一侧设置有坡口。

具体来说，本实施例提供了一种第一盖板的实施方式，通过设置第一插槽和第二插槽，实现了第一盖板与腹板和筋板的插接配合。

进一步地，在第一插槽和第二插槽朝向第二盖板的一侧设置坡口，便于插接互锁结构零间隙快速精准装配，同时坡口改善了焊缝背部成型，提升焊缝根部熔透，既满足了装配要求、提升了装配效率。

根据本发明的一种实施方式，所述第二盖板的表面设置有：第三插槽和第四插槽；

多个所述第三插槽沿所述第一方向间隔设置，且所述第三插槽与所述腹板一一对应的插接配合；

多个所述第四插槽沿所述第二方向间隔设置，且所述第四插槽与所述筋板一一对应的插接配合；

其中，所述第三插槽和所述第四插槽朝向所述第一盖板的一侧设置有坡口。

具体来说，本实施例提供了一种第二盖板的实施方式，通过设置第三插槽和第四插槽，实现了第二盖板与腹板和筋板的插接配合。

进一步地，在第三插槽和第四插槽朝向第一盖板的一侧设置坡口，便于插接互锁结构零间隙快速精准装配，同时坡口改善了焊缝背部成型，提升焊缝根部熔透，既满足了装配要求、提升了装配效率。

根据本发明的一种实施方式，所述第一盖板、所述第二盖板、所述腹板和所述筋板均由高强度耐候钢制成。

具体来说，本实施例提供了一种焊接结构制作材料的实施方式，随着动车组及城轨列车运行速度的提升，列车轻量化需求更加迫切，采用高强度耐候钢替代普通低合金钢进行轻量化减重设计，利用了高强度耐候钢具有强度高、塑性好、疲劳性能优、经济性好的工程特点。

根据本发明第二方面提供的一种焊接结构的焊接装置，包括：支撑部、焊接部和调节部；

所述支撑部形成有支撑焊接结构的支撑面；

所述焊接部与所述支撑部连接，以实现对所述焊接结构施焊；

所述调节部与所述支撑部连接，并与所述焊接结构的焊接面抵接；

其中，所述焊接部对所述焊接结构在施焊过程中，所述调节部通过调节在所述焊接结构焊接面作用力的大小，实现对所述焊接结构平面度的调控。

根据本发明的一种实施方式，所述支撑部包括：支撑台和驱动单元；

所述支撑台的表面形成所述支撑面；

所述驱动单元与所述支撑台连接，以实现调节所述支撑台的旋转角度。

具体来说，本实施例提供了一种支撑部的实施方式，通过设置支撑台，实现了对焊接结构的支撑，同时通过驱动单元实现了对支撑台的翻转，满足了从不同角度进行焊接的需求。

根据本发明的一种实施方式，所述焊接部为与所述支撑部连接的激光电弧复合焊接机构。

具体来说，本实施例提供了一种焊接部的实施方式，通过激光电弧复合焊与支撑部和调节部进行结合，实现了从产品结构开发、焊接装置研制和焊接工艺调控的整个制造环节进行系统创新，有效破解了传统激光电弧复合焊接封闭箱型结构装配难、效率低、稳定性差的技术壁垒，解决了激光电弧复合焊枪体积大，传统装配方式空间干涉多的工程难题，突破了中厚板激光电弧复合焊接气孔逸出难、背部成型差的技术瓶颈。

根据本发明的一种实施方式，所述调节部包括：磁性单元和传感单元；

多个所述磁性单元设置于所述支撑台，以通过磁性吸附实现所述焊接结构的定位；

多个所述传感单元设置于所述支撑台，以向所述焊接部反馈焊接结构在焊接过程中的焊接参数。

具体来说，本实施例提供了一种调节部的实施方式，在支撑台额度表面，即支撑面设置磁性单元和传感单元，实现了对高强度耐候钢制成的封闭箱型焊接结构的定位，以及在焊接过程中相应参数的获取，实现了焊接变形精细控制、焊接缺陷有效抑制及焊缝组织性能大幅提升的工程目标。

根据本发明第三方面提供的一种基于上述焊接装置的焊接方法，包括：

获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值，其中，所述第一焊接特征值指向所述焊接结构的形变量参数；

根据所述第一焊接特征值生成调控所述焊接结构焊接面形变量的第一调节策略；

根据所述第一调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构进行实时反变形调节。

根据本发明的一种实施方式，所述获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值的步骤中，具体包括：

获取所述焊接结构在焊接过程中的第一形变特征值、第二形变特征值和第三形变特征值，其中，所述第一形变特征值指向所述焊接结构的形变区域参数，所述第二形变特征值指向与所述第一形变特征值对应的形变力参数，所述第二形变特征值指向与所述第一形变特征值对应的摩擦力参数；

根据所述第一形变特征值、所述第二形变特征值和所述第三形变特征值生成所述第一焊接特征值。

具体来说，本实施例提供了一种获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值的实施方式，通过对焊接结构在焊接过程中的形变特征值进行获取，实现相应第一焊接特征值的生成。

根据本发明的一种实施方式，所述根据所述第一焊接特征值生成调控所述焊接结构焊接面形变量的第一调节策略的步骤中，具体包括：

获取对应所述焊接结构焊接面的预设调节区域，并根据所述第一形变特征值提取获取对应的所述预设调节区域内的全部所述调节部；

根据所述第二形变特征值生成基于获取到的每个所述调节部的第一调节特征值，其中，所述第一调节特征值指向对应的所述调节部的吸附力参数；

根据所述第二形变特征值和所述第三形变特征值生成获取到的每个所述调节部的第二调节特征值，其中，所述第二调节特征值指向对应的所述调节部与所述焊接结构之间的摩擦力参数；

根据所述第一调节特征值和所述第二调节特征值生成基于所述预设调节区域的所述第一调节策略。

具体来说，本实施例提供了一种生成调控焊接结构焊接面形变量的第一调节策略的实施方式，根据吸附力参数调节形变区域对应的磁性单元的吸附力大小，进而实现焊接结构在焊接过程中的反变形调节。

进一步地，在调节磁性单元吸附力大小时，还需对摩擦力参数进行监测，避免由于吸附力不足，导致在焊接过程中，焊接结构发生窜动的问题。

根据本发明的一种实施方式，所述根据所述第一调节特征值和所述第二调节特征值生成基于所述预设调节区域的所述第一调节策略的步骤中，具体包括：

构建基于所述焊接结构的数字孪生模型；

根据所述第一调节特征值获得基于所述数字孪生模型的第一孪生调节特征值；

根据所述第二调节特征值获取基于所述数字孪生模型的第二孪生调节特征值；

根据所述第二孪生调节特征值进行判断；

确定所述第二孪生调节特征值满足预设吸附条件，则根据所述第一调节特征值生成所述第一调节策略；

确定所述第二孪生调节特征值不满足预设吸附条件，则根据所述第二调节特征值生成所述第一调节策略。

具体来说，本实施例提供了一种生成基于预设调节区域的第一调节策略的实施方式，通过构建数字孪生模型，实现了对焊接结构的反变形量进行计算，对支撑台和焊接结构之间的吸附力参数进行校验，避免发生由于磁性单元吸附力不足，导致焊接结构在支撑台发生窜动的问题。

根据本发明的一种实施方式，所述根据所述第一调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构进行实时反变形调节的步骤中，具体包括：

获取所述焊接结构的即时焊接区域，对所述即时焊接区域和所述预设调节区域进行动态拟合；

获取基于所述动态拟合的第一即时调节区域和第二即时调节区域，其中，所述第一即时调节区域为所述第一形变特征值对应的区域，所述第二即时调节区域为所述第一即时调节区域周边预设范围内的区域；

获取所述第二即时调节区域内的磁场畸变参数，并进行判断；

确定所述磁场畸变参数不满足预设畸变阈值，则根据所述预设畸变阈值生成所述第一调节策略。

具体来说，本实施例提供了一种对焊接结构进行实时反变形调节的实施方式，通过对焊接结构形变区域周边预设范围内的磁场进行监测，避免由于调节形变区域对应的磁性单元，进而带来对周边区域磁场扰动过大的问题，保证焊接质量，满足复合焊接过程焊接变形动态调控进而保证焊接位置准确、增强焊接稳定性的工程需求。

根据本发明的一种实施方式，所述根据所述第一调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构进行实时反变形调节的步骤之后，具还体包括：

获取所述焊接结构在焊接过程中的第二焊接特征值和第三焊接特征值，其中，所述第二焊接特征值指向所述焊接结构的焊接轨迹参数，所述第三特征值指向所述焊接结构的熔池参数；

根据所述第二焊接特征值和所述第三焊接特征值生成调控所述调节部磁场方向的第二调节策略；

根据所述第二调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构的熔池进行实时的磁场搅动。

具体来说，本实施例提供了一种对焊接结构的熔池进行实时的磁场搅动的实施方式，通过利用磁性单元产生的交变磁场作用，与激光电弧复合焊接的激光、电弧能量场进行耦合调控，有效抑制了等离子体，增大了激光电弧复合焊的熔滴飞行速度和熔池流动速度，提升了激光、电弧的热力传输和能效作用，熔滴过渡更趋稳定，电弧指向性更优，同时在焊缝熔池内部形成磁场搅拌作用以进一步细化焊缝晶粒组织，增强气体逸出能力，磁场叠加作用下的复合焊接头力学性能和疲劳强度较传统复合焊接头提升至少5％以上。

本发明中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本发明提供的一种焊接结构、焊接装置及焊接方法，通过将箱型结构采用上、下盖板插接互锁，形成稳定的封闭箱型结构，增大结构的刚性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的焊接结构的装配示意图之一；

图2是本发明提供的焊接结构的装配示意图之二；

图3是本发明提供的焊接结构的装配示意图之三；

图4是本发明提供的焊接结构的装配示意图之四；

图5是本发明提供的焊接结构的装配示意图之五；

图6是本发明提供的焊接装置的布置示意图；

图7是本发明提供的焊接方法的流程示意图。

附图标记：

10、第一盖板；11、第一插槽；12、第二插槽；

20、第二盖板；21、第三插槽；22、第四插槽；

30、腹板；

40、筋板；

50、坡口；

60、支撑台；

70、驱动单元；

80、磁性单元；

90、传感单元；

100、焊接部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的一些具体实施方案中，如图1至图5所示，本方案提供一种焊接结构，包括：第一盖板10、第二盖板20、腹板30和筋板40；第一盖板10和第二盖板20间隔设置；多个腹板30沿第一方向间隔设置，并分别与第一盖板10和第二盖板20插接配合；多个筋板40沿第二方向间隔设置，并分别与第一盖板10和第二盖板20插接配合；其中，第一方向与第二方向彼此垂直；腹板30和筋板40彼此插接配合。

详细来说，本发明提供一种焊接结构，用以解决现有箱型结构需要进行调修矫形，造成强度损失和性能下降的缺陷，通过将箱型结构采用上、下盖板插接互锁，形成稳定的封闭箱型结构，增大结构的刚性。

在本发明一些可能的实施例中，第一盖板10的表面设置有：第一插槽11和第二插槽12；多个第一插槽11沿第一方向间隔设置，且第一插槽11与腹板30一一对应的插接配合；多个第二插槽12沿第二方向间隔设置，且第二插槽12与筋板40一一对应的插接配合；其中，第一插槽11和第二插槽12朝向第二盖板20的一侧设置有坡口50。

具体来说，本实施例提供了一种第一盖板10的实施方式，通过设置第一插槽11和第二插槽12，实现了第一盖板10与腹板30和筋板40的插接配合。

进一步地，在第一插槽11和第二插槽12朝向第二盖板20的一侧设置坡口50，便于插接互锁结构零间隙快速精准装配，同时坡口50改善了焊缝背部成型，提升焊缝根部熔透，既满足了装配要求、提升了装配效率。

在可能的实施方式中，坡口50为在第一盖板10朝向第二盖板20一侧设置的单V斜口。

在本发明一些可能的实施例中，第二盖板20的表面设置有：第三插槽21和第四插槽22；多个第三插槽21沿第一方向间隔设置，且第三插槽21与腹板30一一对应的插接配合；多个第四插槽22沿第二方向间隔设置，且第四插槽22与筋板40一一对应的插接配合；其中，第三插槽21和第四插槽22朝向第一盖板10的一侧设置有坡口50。

具体来说，本实施例提供了一种第二盖板20的实施方式，通过设置第三插槽21和第四插槽22，实现了第二盖板20与腹板30和筋板40的插接配合。

进一步地，在第三插槽21和第四插槽22朝向第一盖板10的一侧设置坡口50，便于插接互锁结构零间隙快速精准装配，同时坡口50改善了焊缝背部成型，提升焊缝根部熔透，既满足了装配要求、提升了装配效率。

在可能的实施方式中，坡口50为在第一盖板10朝向第二盖板20一侧设置的单V斜口。

在本发明一些可能的实施例中，第一盖板10、第二盖板20、腹板30和筋板40均由高强度耐候钢制成。

具体来说，本实施例提供了一种焊接结构制作材料的实施方式，随着动车组及城轨列车运行速度的提升，列车轻量化需求更加迫切，采用高强度耐候钢替代普通低合金钢进行轻量化减重设计，利用了高强度耐候钢具有强度高、塑性好、疲劳性能优、经济性好的工程特点。

在可能的实施方式中，焊接结构采用高强度耐候钢制成，厚度进行了减薄处理，由原先的8至12mm减薄至5至8mm，较传统封闭箱型结构重量至少减少20％。

在可能的实施方式中，焊接结构应用与轨道车辆的底架。

在可能的实施方式中，焊接结构为轨道车辆的枕梁。

在本发明的一些具体实施方案中，如图1至图6所示，本方案提供一种焊接结构的焊接装置，包括：支撑部、焊接部100和调节部；支撑部形成有支撑焊接结构的支撑面；焊接部100与支撑部连接，以实现对焊接结构施焊；调节部与支撑部连接，并与焊接结构的焊接面抵接；其中，焊接部100对焊接结构在施焊过程中，调节部通过调节在焊接结构焊接面作用力的大小，实现对焊接结构平面度的调控。

详细来说，本发明还提供一种焊接结构的焊接装置，用以解决现有需要进行人工调修矫形，造成强度损失和性能下降，无法有效抑制焊接变形、反复验证工作量大，无法根据焊接结构变形演变趋势和变化量进行精准、动态调节、反变形效果不良等缺陷，通过在支撑面上设置多点柔性支撑，实现了焊接形变的精细化调控、缺陷精量化抑制、组织性能有效改善，提高了制造精度，降低制造成本，大幅提高了生产效率。

在本发明一些可能的实施例中，支撑部包括：支撑台60和驱动单元70；支撑台60的表面形成支撑面；驱动单元70与支撑台60连接，以实现调节支撑台60的旋转角度。

具体来说，本实施例提供了一种支撑部的实施方式，通过设置支撑台60，实现了对焊接结构的支撑，同时通过驱动单元70实现了对支撑台60的翻转，满足了从不同角度进行焊接的需求。

需要说明的是，现有枕梁的焊接均是采用单焊接机构，即单焊枪进行施焊，在对枕梁进行焊接加工的过程中，存在需要人工翻面、反复定位和装夹的问题，难以一次装夹成型，因此也影响了枕梁的加工精度，也提高了劳动强度，同时传统方案存在对枕梁进行单一支撑的情况，单一的焊接形变抑制措施下，箱型枕梁结构的焊后制造精度仍达不到免调修的标准。

还需要说明的是，本发明没有对驱动单元70的具体结构进行限定驱动单元70包括了电机、轴承、支撑机构、传动机构等，为了节约篇幅，本发明没有具体结构进行过多的赘述，在实际应用中，本领域技术人员可根据实际情况参考相关领域的设置。

在本发明一些可能的实施例中，焊接部100为与支撑部连接的激光电弧复合焊接机构。

具体来说，本实施例提供了一种焊接部100的实施方式，通过激光电弧复合焊与支撑部和调节部进行结合，实现了从产品结构开发、焊接装置研制和焊接工艺调控的整个制造环节进行系统创新，有效破解了传统激光电弧复合焊接封闭箱型结构装配难、效率低、稳定性差的技术壁垒，解决了激光电弧复合焊枪体积大，传统装配方式空间干涉多的工程难题，突破了中厚板激光电弧复合焊接气孔逸出难、背部成型差的技术瓶颈。

在可能的实施方式中，激光电弧复合焊接配合焊接结构背部对应焊缝的坡口50，极大方便了激光电弧复合焊接熔池内部气体从熔池背部逸出，有效抑制了中厚板激光电弧复合焊接气孔缺陷。

在可能的实施方式中，激光电弧复合焊接机构在焊接结构的焊接过程中，采用焊接面一次焊接成型的工艺完成焊接。

在本发明一些可能的实施例中，调节部包括：磁性单元80和传感单元90；多个磁性单元80设置于支撑台60，以通过磁性吸附实现焊接结构的定位；多个传感单元90设置于支撑台60，以向焊接部100反馈焊接结构在焊接过程中的焊接参数。

具体来说，本实施例提供了一种调节部的实施方式，在支撑台60额度表面，即支撑面设置磁性单元80和传感单元90，实现了对高强度耐候钢制成的封闭箱型焊接结构的定位，以及在焊接过程中相应参数的获取，实现了焊接变形精细控制、焊接缺陷有效抑制及焊缝组织性能大幅提升的工程目标。

需要说明的是，高强度耐候钢封闭箱型结构复杂，焊缝数量多、焊接间距小(最小间距至5mm)、装配要求严苛，必须控制在0至0.5mm范围内，装配难度大，传统装配模式难以满足激光电弧复合焊接特殊的装配要求。

此处特别指出的是，激光电弧复合焊虽然具有焊接变形小、制造精度高，熔透能力强、焊接质量好，焊接速度快、作业效率高等工程特点，但用于封闭箱型结构时，依然存在激光电弧复合焊枪体积大，焊接空间易干涉，传统定位压紧装置占据大量的物理空间，普遍存在复合焊枪和压紧装置空间干涉，无法实现激光电弧复合焊封闭箱体结构的全自动空间焊接。

在可能的实施方式中，通过在支撑台60上设置磁性单元80，实现了对高强度耐候钢制成的封闭箱型焊接结构的吸附。

在可能的实施方式中，磁性单元80为电磁铁。

在可能的实施方式中，通过将多个高精度电磁铁内嵌于支撑台60上，并沿支撑台60长度、宽度多点分布电磁铁吸附控制模块，电磁铁吸附控制模块布置位置根据工件支撑、定位、约束需要进行设定，不同模块之间间距一般为500至800mm不等，同时沿支撑台60长度、宽度、高度方向通过伺服电机对电磁铁控制模块位置进行无级调节和精确设定，控制精度为0.1mm，每一个电磁铁吸附控制模块上镶嵌高精度加工组件以实现对箱型部件的精密定位支撑，电磁铁吸附控制模块的磁场强度可通过设定电流大小以保证每一模块的支撑吸附力在0至50KN之间数字设定和量化调节，通过对电磁铁位置及吸附力的精量化控制，实现插接结构箱体沿长度、宽度、高度三个方向反变形量精确设定、多点精确支撑定位和多点柔性吸附压紧，保证箱型结构的精密装配和焊接全过程得到有效约束，电磁铁吸附的装配方式改变了传统装配存在的空间物理干涉多的不利状况，最大程度地保证了激光电弧复合焊接的空间可达性，同时保证了焊接过程空间位置及刚性约束的精确设定、柔性压紧和动态调控，大大提升了焊接变形精细化、实时化调控能力。

在可能的实施方式中，电磁铁相对永磁体不会产生焊接热退磁现象，离散点式分布的电磁控制模块可独立输出空间位置、吸附压紧力，通过数字化、实时化设定的支撑位置调控反变形量、吸附压紧力以达到焊接变形柔性化、精细化调控的工程目的，满足了激光电弧复合焊枪体积大，作业空间要求开阔，组装精度要求严苛的特殊装配及焊接要求。

在本发明的一些具体实施方案中，如图1至图7所示，本方案提供一种基于上述焊接装置的焊接方法，包括：

获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值，其中，第一焊接特征值指向焊接结构的形变量参数；

根据第一焊接特征值生成调控焊接结构焊接面形变量的第一调节策略；

根据第一调节策略，对焊接过程中的焊接结构进行实时反变形调节。

详细来说，本发明又提供一种焊接装置的焊接方法，用以解决现有存在的无法实现焊接结构焊后免除调修，无法有效抑制焊接变形、反复验证工作量大，无法根据焊接结构变形演变趋势和变化量进行精准、动态调节、反变形效果不良等缺陷，通过调节在支撑面上的多点柔性作用力的大小，实现了零间隙快速精准装配、多点柔性约束及多能场协同高性能焊接，同步实现了焊接变形精细控制、焊接缺陷有效抑制及焊缝组织性能大幅提升的工程目标。

在本发明一些可能的实施例中，获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值的步骤中，具体包括：

获取焊接结构在焊接过程中的第一形变特征值、第二形变特征值和第三形变特征值，其中，第一形变特征值指向焊接结构的形变区域参数，第二形变特征值指向与第一形变特征值对应的形变力参数，第二形变特征值指向与第一形变特征值对应的摩擦力参数；

根据第一形变特征值、第二形变特征值和第三形变特征值生成第一焊接特征值。

具体来说，本实施例提供了一种获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值的实施方式，通过对焊接结构在焊接过程中的形变特征值进行获取，实现相应第一焊接特征值的生成。

在本发明一些可能的实施例中，根据第一焊接特征值生成调控焊接结构焊接面形变量的第一调节策略的步骤中，具体包括：

获取对应焊接结构焊接面的预设调节区域，并根据第一形变特征值提取获取对应的预设调节区域内的全部调节部；

根据第二形变特征值生成基于获取到的每个调节部的第一调节特征值，其中，第一调节特征值指向对应的调节部的吸附力参数；

根据第二形变特征值和第三形变特征值生成获取到的每个调节部的第二调节特征值，其中，第二调节特征值指向对应的调节部与焊接结构之间的摩擦力参数；

根据第一调节特征值和第二调节特征值生成基于预设调节区域的第一调节策略。

具体来说，本实施例提供了一种生成调控焊接结构焊接面形变量的第一调节策略的实施方式，根据吸附力参数调节形变区域对应的磁性单元80的吸附力大小，进而实现焊接结构在焊接过程中的反变形调节。

进一步地，在调节磁性单元80吸附力大小时，还需对摩擦力参数进行监测，避免由于吸附力不足，导致在焊接过程中，焊接结构发生窜动的问题。

在本发明一些可能的实施例中，根据第一调节特征值和第二调节特征值生成基于预设调节区域的第一调节策略的步骤中，具体包括：

构建基于焊接结构的数字孪生模型；

根据第一调节特征值获得基于数字孪生模型的第一孪生调节特征值；

根据第二调节特征值获取基于数字孪生模型的第二孪生调节特征值；

根据第二孪生调节特征值进行判断；

确定第二孪生调节特征值满足预设吸附条件，则根据第一调节特征值生成第一调节策略；

确定第二孪生调节特征值不满足预设吸附条件，则根据第二调节特征值生成第一调节策略。

具体来说，本实施例提供了一种生成基于预设调节区域的第一调节策略的实施方式，通过构建数字孪生模型，实现了对焊接结构的反变形量进行计算，对支撑台60和焊接结构之间的吸附力参数进行校验，避免发生由于磁性单元80吸附力不足，导致焊接结构在支撑台60发生窜动的问题。

在本发明一些可能的实施例中，根据第一调节策略，对焊接过程中的焊接结构进行实时反变形调节的步骤中，具体包括：

获取焊接结构的即时焊接区域，对即时焊接区域和预设调节区域进行动态拟合；

获取基于动态拟合的第一即时调节区域和第二即时调节区域，其中，第一即时调节区域为第一形变特征值对应的区域，第二即时调节区域为第一即时调节区域周边预设范围内的区域；

获取第二即时调节区域内的磁场畸变参数，并进行判断；

确定磁场畸变参数不满足预设畸变阈值，则根据预设畸变阈值生成第一调节策略。

具体来说，本实施例提供了一种对焊接结构进行实时反变形调节的实施方式，通过对焊接结构形变区域周边预设范围内的磁场进行监测，避免由于调节形变区域对应的磁性单元80，进而带来对周边区域磁场扰动过大的问题，保证焊接质量，满足复合焊接过程焊接变形动态调控进而保证焊接位置准确、增强焊接稳定性的工程需求。

在本发明一些可能的实施例中，根据第一调节策略，对焊接过程中的焊接结构进行实时反变形调节的步骤之后，具还体包括：

获取焊接结构在焊接过程中的第二焊接特征值和第三焊接特征值，其中，第二焊接特征值指向焊接结构的焊接轨迹参数，第三特征值指向焊接结构的熔池参数；

根据第二焊接特征值和第三焊接特征值生成调控调节部磁场方向的第二调节策略；

根据第二调节策略，对焊接过程中的焊接结构的熔池进行实时的磁场搅动。

具体来说，本实施例提供了一种对焊接结构的熔池进行实时的磁场搅动的实施方式，通过利用磁性单元80产生的交变磁场作用，与激光电弧复合焊接的激光、电弧能量场进行耦合调控，有效抑制了等离子体，增大了激光电弧复合焊的熔滴飞行速度和熔池流动速度，提升了激光、电弧的热力传输和能效作用，熔滴过渡更趋稳定，电弧指向性更优，同时在焊缝熔池内部形成磁场搅拌作用以进一步细化焊缝晶粒组织，增强气体逸出能力，磁场叠加作用下的复合焊接头力学性能和疲劳强度较传统复合焊接头提升至少5％以上。

需要说明的是，复合焊接热源集中，作用面积小，对于大型复杂构件焊接过程的动态细微形变导致的空间位置变化极为敏感，焊接过程中的细微变形如不加以实时干预，累积形变也将导致后续焊接位置偏离较大进而影响焊接过程稳定性和可靠性，因而必须对焊接变形进行实时干预、动态调控。

还需要说明的是，通过将激光电弧复合焊接和电磁铁吸附产生的磁场进行结合，通过利用电磁力在焊缝熔池内部的搅拌作用加快气体逸出，有效减少焊缝气孔缺陷的产生，同时通过调整电磁力方向抑制电弧磁偏吹现象，保持电弧、熔滴过渡更加稳定，通过磁场、激光、电弧多能场耦合调控，进一步细化了焊缝晶粒组织，复合焊接头力学性能和疲劳强度有明显提升。

也就是说，本发明通过以上创新性方法的综合运用，从结构设计开发、焊接装置研制、焊接工艺开发整个制造流程改变了封闭箱型结构的焊接制造模式，封闭插接箱型构件的制造精度、连接强度及焊接质量提升效果显著。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“方式”、“具体方式”、或“一些方式”等的描述意指结合该实施例或方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或方式中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或方式以及不同实施例或方式的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (14)

1.一种焊接结构，其特征在于，包括：第一盖板、第二盖板、腹板和筋板；

所述第一盖板和所述第二盖板间隔设置；

多个所述腹板沿第一方向间隔设置，并分别与所述第一盖板和所述第二盖板插接配合；

多个所述筋板沿第二方向间隔设置，并分别与所述第一盖板和所述第二盖板插接配合；

其中，所述第一方向与所述第二方向彼此垂直；

所述腹板和所述筋板彼此插接配合。

2.根据权利要求1所述的焊接结构，其特征在于，所述第一盖板的表面设置有：第一插槽和第二插槽；

多个所述第一插槽沿所述第一方向间隔设置，且所述第一插槽与所述腹板一一对应的插接配合；

多个所述第二插槽沿所述第二方向间隔设置，且所述第二插槽与所述筋板一一对应的插接配合；

其中，所述第一插槽和所述第二插槽朝向所述第二盖板的一侧设置有坡口。

3.根据权利要求1所述的焊接结构，其特征在于，所述第二盖板的表面设置有：第三插槽和第四插槽；

多个所述第三插槽沿所述第一方向间隔设置，且所述第三插槽与所述腹板一一对应的插接配合；

多个所述第四插槽沿所述第二方向间隔设置，且所述第四插槽与所述筋板一一对应的插接配合；

其中，所述第三插槽和所述第四插槽朝向所述第一盖板的一侧设置有坡口。

4.根据权利要求1至3任一所述的焊接结构，其特征在于，所述第一盖板、所述第二盖板、所述腹板和所述筋板均由高强度耐候钢制成。

5.一种上述权利要求1至4任一所述的焊接结构的焊接装置，其特征在于，包括：支撑部、焊接部和调节部；

所述支撑部形成有支撑焊接结构的支撑面；

所述焊接部与所述支撑部连接，以实现对所述焊接结构施焊；

所述调节部与所述支撑部连接，并与所述焊接结构的焊接面抵接；

其中，所述焊接部对所述焊接结构在施焊过程中，所述调节部通过调节在所述焊接结构焊接面作用力的大小，实现对所述焊接结构平面度的调控。

6.根据权利要求5所述的焊接结构的焊接装置，其特征在于，所述支撑部包括：支撑台和驱动单元；

所述支撑台的表面形成所述支撑面；

所述驱动单元与所述支撑台连接，以实现调节所述支撑台的旋转角度。

7.根据权利要求5所述的焊接结构的焊接装置，其特征在于，所述焊接部为与所述支撑部连接的激光电弧复合焊接机构。

8.根据权利要求5至7任一所述的焊接结构的焊接装置，其特征在于，所述调节部包括：磁性单元和传感单元；

多个所述磁性单元设置于所述支撑台，以通过磁性吸附实现所述焊接结构的定位；

多个所述传感单元设置于所述支撑台，以向所述焊接部反馈所述焊接结构在焊接过程中的焊接参数。

9.一种基于上述权利要求5至8任一所述焊接结构的焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括：

获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值，其中，所述第一焊接特征值指向所述焊接结构的形变量参数；

根据所述第一焊接特征值生成调控所述焊接结构焊接面形变量的第一调节策略；

根据所述第一调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构进行实时反变形调节。

10.根据权利要求9所述的焊接结构的焊接方法，其特征在于，所述获取焊接结构在焊接过程中的第一焊接特征值的步骤中，具体包括：

获取所述焊接结构在焊接过程中的第一形变特征值、第二形变特征值和第三形变特征值，其中，所述第一形变特征值指向所述焊接结构的形变区域参数，所述第二形变特征值指向与所述第一形变特征值对应的形变力参数，所述第二形变特征值指向与所述第一形变特征值对应的摩擦力参数；

根据所述第一形变特征值、所述第二形变特征值和所述第三形变特征值生成所述第一焊接特征值。

11.根据权利要求10所述的焊接结构的焊接方法，其特征在于，所述根据所述第一焊接特征值生成调控所述焊接结构焊接面形变量的第一调节策略的步骤中，具体包括：

获取对应所述焊接结构焊接面的预设调节区域，并根据所述第一形变特征值提取获取对应的所述预设调节区域内的全部所述调节部；

根据所述第二形变特征值生成基于获取到的每个所述调节部的第一调节特征值，其中，所述第一调节特征值指向对应的所述调节部的吸附力参数；

根据所述第二形变特征值和所述第三形变特征值生成获取到的每个所述调节部的第二调节特征值，其中，所述第二调节特征值指向对应的所述调节部与所述焊接结构之间的摩擦力参数；

根据所述第一调节特征值和所述第二调节特征值生成基于所述预设调节区域的所述第一调节策略。

12.根据权利要求11所述的焊接结构的焊接方法，其特征在于，所述根据所述第一调节特征值和所述第二调节特征值生成基于所述预设调节区域的所述第一调节策略的步骤中，具体包括：

构建基于所述焊接结构的数字孪生模型；

根据所述第一调节特征值获得基于所述数字孪生模型的第一孪生调节特征值；

根据所述第二调节特征值获取基于所述数字孪生模型的第二孪生调节特征值；

根据所述第二孪生调节特征值进行判断；

确定所述第二孪生调节特征值满足预设吸附条件，则根据所述第一调节特征值生成所述第一调节策略；

确定所述第二孪生调节特征值不满足预设吸附条件，则根据所述第二调节特征值生成所述第一调节策略。

13.根据权利要求11或12所述的焊接结构的焊接方法，其特征在于，所述根据所述第一调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构进行实时反变形调节的步骤中，具体包括：

获取所述焊接结构的即时焊接区域，对所述即时焊接区域和所述预设调节区域进行动态拟合；

获取基于所述动态拟合的第一即时调节区域和第二即时调节区域，其中，所述第一即时调节区域为所述第一形变特征值对应的区域，所述第二即时调节区域为所述第一即时调节区域周边预设范围内的区域；

获取所述第二即时调节区域内的磁场畸变参数，并进行判断；

确定所述磁场畸变参数不满足预设畸变阈值，则根据所述预设畸变阈值生成所述第一调节策略。

14.根据权利要求9至12任一所述的焊接结构的焊接方法，其特征在于，所述根据所述第一调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构进行实时反变形调节的步骤之后，具还体包括：

获取所述焊接结构在焊接过程中的第二焊接特征值和第三焊接特征值，其中，所述第二焊接特征值指向所述焊接结构的焊接轨迹参数，所述第三特征值指向所述焊接结构的熔池参数；

根据所述第二焊接特征值和所述第三焊接特征值生成调控所述调节部磁场方向的第二调节策略；

根据所述第二调节策略，对焊接过程中的所述焊接结构的熔池进行实时的磁场搅动。

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