CN218904083U - 轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，所述组焊工装包括底座、龙门压紧机构、一位侧翻转机构、二位侧翻转机构和翻转装置，底座上垂直设有两个龙门压紧机构且龙门压紧机构沿底座长度方向前后移动，底座的两侧分别设有对应的一位侧翻转机构和二位侧翻转机构，每对所述一位侧翻转机构和二位侧翻转机构共同夹持并旋转一个翻转装置，翻转装置包括旋转轴以及旋转轴上分布的平顶正面支撑面、平顶反面支撑面、圆顶正面支撑面和圆顶反面支撑面。本实用新型用于单层薄壁铝型材的平顶和圆顶的焊接，可满足产品焊接工艺的同时功能多样化及精简化，能够进行平顶正装、平顶反装、圆顶正装、圆顶反装。

Description

轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装

技术领域

本实用新型属于轨道车辆制造技术领域，涉及一种焊接辅助工装，尤其涉及一种轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，主要用于一种海外的轻量化高速动车平顶及圆顶产品的组装及焊接。

背景技术

随着轨道交通领域发展的日新月异，同一部件在满足功能使用的同时，也涌现出各式各样的产品结构。

目前国内高铁以及地铁车辆主要使用的结构为双层型材进行双面弧焊，以此减小焊接引起的产品变形，也存在部分新型结构为减轻车体重量及减少焊接变形量而采用单层薄壁铝型材结构，但焊接方式都采用搅拌摩擦焊进行产品焊接。

目前轨道交通市场日渐国际化，越来越多的海外产品选择在国内进行生产，产品要求也更加严格，对于目前海外列车使用的单层薄壁铝型材单面弧焊结构的车顶焊接产品，需要不断提高焊接工艺，因此需要设计一种新的焊接工装既能保证产品质量要求也适合企业进行批量化生产。

发明内容

针对目前缺少单层薄壁铝型材单面弧焊的焊接装置的现状，本实用新型的目的是提供一种轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，用于单层薄壁铝型材平顶和圆顶产品结构的焊接(其中圆顶需要在工装辅助下由平面成型至圆弧状态)。考虑产品生产前期投入及空间场地占用，该工装可满足产品焊接工艺的同时，功能需要多样化及精简化，能够进行平顶正装、平顶反装、圆顶正装、圆顶反装。

本实用新型采取的技术方案是：

轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，包括底座、龙门压紧机构、一位侧翻转机构、二位侧翻转机构和翻转装置，底座上垂直设有两个龙门压紧机构且龙门压紧机构沿底座长度方向前后移动，底座的两侧分别设有对应的一位侧翻转机构和二位侧翻转机构，每对所述一位侧翻转机构和二位侧翻转机构共同夹持并旋转一个翻转装置，翻转装置包括旋转轴以及旋转轴上分布的平顶正面支撑面、平顶反面支撑面、圆顶正面支撑面和圆顶反面支撑面。

进一步的，所述平顶正面支撑面、平顶反面支撑面、圆顶正面支撑面和圆顶反面支撑面均匀分布在所述旋转轴的轴身上；

所述平顶正面支撑面和圆顶正面支撑面上且位于所述车顶的焊缝对接处均设有气缸夹紧块。

进一步的，所述工装设有多对所述一位侧翻转机构和二位侧翻转机构；对应的，所述工装设有多个所述翻转装置。

进一步的，所述底座包括两根平行设置的纵梁，纵梁包括方管以及设置其侧面的板材。

进一步的，所述方管的底部通过膨胀螺栓固定在地面上；两根纵梁的高度一致；所述板材的截面设为U字型。

进一步的，所述龙门压紧机构包括两侧支撑柱、横梁、以及设在横梁上的气缸和压块，两侧支撑柱的底部安装在所述板材上且可前后方向移动；横梁横跨设置在两侧支撑柱上且横梁的上部设置气缸，气缸下方连接压块。

进一步的，所述一位侧翻转机构包括立柱、固定座和手动旋转转轮，立柱的底部固定在底座的一根所述纵梁上，立柱的顶部设有固定座，固定座侧面设有贯穿的限位孔，限位孔内用于插入所述旋转轴的一端，通过手动旋转转轮的旋转带动旋转轴进行转动。

更进一步的，所述立柱的底部固定在底座的其中一根所述纵梁的方管上。

进一步的，所述二位侧翻转机构包括立柱、固定座和限位螺栓，立柱的底部固定在底座的另一根所述纵梁上，立柱的顶部设有固定座，固定座侧面设有贯穿的限位孔，限位孔内用于插入所述旋转轴的另一端，固定座上垂直向下设置限位螺栓，限位螺栓伸入到限位孔内。

更进一步的，所述立柱的底部固定在底座的另一根所述纵梁的方管上。本实用新型组焊工装的有益效果是：

(1)功能多样化，降低生产成本；

与现有技术相比，单层薄壁铝型材车顶组焊工装在功能上满足了平顶正面、平顶反面、圆顶正面、圆顶反面这四部分产品的焊接，不需要每种产品工装进行单独设计及制作。同时将作业场地进行四合一，减少了作业产生的占用面积，降低企业生产成本。

(2)提升生产效率，提高产品质量；

通过对龙门压紧机构的运用，不但解决了圆顶组成由平顶板组焊件弯曲成弧形的问题，也进一步保证了产品的轮廓度、平面度不易出现偏差。

附图说明

图1为本实用新型工装的整体结构图；

图2为底座示意图；

图3为龙门压紧机构示意图；

图4为一位侧翻转机构示意图；

图5为二位侧翻转机构示意图；

图6为翻转装置示意图；

图7为底座的纵梁放大图；

图8为龙门压紧机构的气缸、压块放大图；

图9为一位侧翻转机构放大图；

图10为二位侧翻转机构放大图；

图11翻转装置中A面、C面上的气缸压紧块放大图(a)气缸压紧块与型材之间的示意图；(b)气缸压紧块的示意图；

图12为圆顶结构示意图；

图13为实施例1中步骤2)使用到的垫块示意图(a)垫块与型材之间的示意图；(b)垫块的示意图；

图14为实施例1中步骤3)焊接后的车顶示意图；

图15为实施例1圆顶成型示意图；

图16为平顶结构示意图；

图17为实施例2平顶成型示意图；

图18是焊接前示意图；

图19是焊接后示意图；

图20是利用垫块进行反变形处理的示意图；

图中标记为：1、底座，2、龙门压紧机构，3、一位侧翻转机构，4、二位侧翻转机构，5、翻转装置；

21、气缸，22、压块；

41、限位螺栓；

51、气缸压紧块；

A、平顶正面支撑面，B、平顶反面支撑面，C、圆顶正面支撑面，D、圆顶反面支撑面；

E、第一平顶板型材，F第二平顶板型材，G、边梁型材、H、封板；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，为本实施例的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装的总图，该轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装是一种适用于平顶和圆顶焊接用工装，包括底座1、龙门压紧机构2、一位侧翻转机构3、二位侧翻转机构4和翻转装置5，底座1的两端垂直设有两个龙门压紧机构2，底座1一侧设有多个一位侧翻转机构3，底座1的另一侧对应设置多个二位侧翻转机构4，每对一位侧翻转机构3和二位侧翻转机构4共同固定并旋转一个翻转装置5。

其中，如图2和图7所示，底座1包括两根平行设置的纵梁，纵梁的主体结构由方管和板材通过焊接而成，方管的上下表面通过机加工的方式获取平面度及平行度，安装时通过下部膨胀螺栓与地面固定，再配合水平仪和调整螺栓高度将两侧的纵梁调整至同一水平高度，其作用为整体工装提供水平支撑；板材设置在方管的侧面，板材为龙门压紧机构2提供移动轨道。

如图3和图8所示，龙门压紧机构2包括两侧支撑柱、横梁、以及设置在横梁上的气缸21和压块22，其中，两侧支撑柱的底部安装在底座1侧面的板材上，且可进行前后方向移动；横梁横跨设置在两侧支撑柱上，且横梁的上部预制3组气缸21，气缸21下方连接压块22，接通气源后，通过气缸21向下运动，使气缸21下部的压块22压紧部件。

如图4和图9所示，一位侧翻转机构3包括手动旋转转轮、立柱、固定座，立柱的底部固定在底座的一根纵梁上，立柱的顶部设有固定座，固定座侧面设有贯穿的限位孔，限位孔内用于插入翻转装置5的旋转轴的一端，通过手动旋转转轮的旋转带动翻转装置5旋转轴进行转动。

一位侧翻转机构3中的旋转驱动部分为蜗杆减速机(NRV090)，属于常规通用件。

一位侧翻转机构3的下部使用螺栓紧固于底座1的一根纵梁上(具体的是，紧固在纵梁的方管上)，通过手动旋转转轮将翻转装置5的一端进行旋转，从而将整个翻转装置5进行360°旋转，从而达到切换翻转装置5中的平顶正面支撑面A、平顶反面支撑面B、圆顶正面支撑面C、圆顶反面支撑面D四个不同面的效果。

如图5和图10所示，二位侧翻转机构4包括立柱、固定座和限位螺栓41，其中，立柱的下部使用螺栓紧固于底座1的另一根纵梁上(具体的是，紧固在另一根纵梁的方管上)；立柱上固定有固定座，固定座侧面设有贯穿的限位孔，限位孔内用于插入翻转装置的旋转轴，固定座上垂直向下设置限位螺栓41，限位螺栓41伸入到限位孔内。其作用是固定翻转机构5的另一端，且当翻转装置5翻转到固定角度后，可使用限位螺栓41进行限位，防止翻转装置5进行旋转晃动。

如图6和图11所示，翻转装置5包括旋转轴、平顶正面支撑面A、平顶反面支撑面B、圆顶正面支撑面C、圆顶反面支撑面D，旋转轴上每隔90°分布平顶正面支撑面A、平顶反面支撑面B、圆顶正面支撑面C、圆顶反面支撑面D四个面，分别对应支撑平顶正面、平顶反面、圆顶正面、圆顶反面。其中平顶正面支撑面A和圆顶正面支撑面C位置焊缝对接处设置有气缸夹紧块51，可对焊接位置型材处进行夹紧。此工装共设置6组翻转装置5，通过间隔分布构建出产品的支撑面并进行焊接作业。

实施例1

如图12所示，轨道车辆单层薄壁铝型材圆顶，此处简称圆顶，对称设置，包括第一平顶板型材E、第二平顶板型材F、边梁型材G。

利用本实施例的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装进行圆顶的组装焊接的过程具体如下：

1)将翻转装置5旋转调整至平顶正面支撑面A，本工装共计6处翻转装置5，从而形成平台支撑面。垂直放置一件第一平顶板型材E和两件第二平顶板型材F于翻转装置5的平顶正面支撑面A上进行组装，调整平面度及焊缝间隙后进行定位焊接。

2)打开气源，通过翻转装置5的气缸夹紧块51对上述型材进行固定，考虑单层薄壁铝型材单面焊接时热输入量过大导致焊接处下沉，如图19所示，可在固定前预制4～5mm厚度U型垫块51进行反变形处理。固定后在宽度方向两侧放置长条形秤砣或者压块对型材两侧边缘位置进行固定，如图20所示，防止焊接后宽度方向两端变形上翘(如图13所示)。

3)根据焊接工艺要求调整焊机电流电压参数后进行焊接，焊接后的平顶板型材组焊件(一件第一平顶板型材E和两件第二平顶板型材F)如图14所示。

4)取下上述焊接后的平顶板型材组焊件。

调整翻转装置5至圆顶反面支撑面D，将边梁型材G吊运至翻转装置5两端放置，并使用端部螺杆进行固定。

5)翻转步骤3)中平顶板型材组焊件并吊运放置于步骤4)的边梁型材G之间，调整宽度方向左右一致后，同时启动长度方向两端布置的龙门压紧机构2向下压紧，使平顶板型材组焊件的外轮廓与翻转装置5的圆顶反面支撑面D紧贴。

6)固定一端的龙门压紧机构2，另一端龙门压紧机构2辅助安装背部横梁，当背部横梁与步骤5)的圆顶组焊件焊接后，松开另一端龙门压紧机构2并移动至下一处背部横梁位置，直至背部横梁全部安装完成。

7)松开所有压块22，取下步骤6)的圆顶组焊件。

调整翻转装置5至圆顶正面支撑面C，并将圆顶组焊件翻转后放置于圆顶正面支撑面C上，使用两侧螺杆将边梁型材G处进行上下方向固定。打开气源开关，此时边梁型材G与组焊件对接处的气缸夹紧块51开始工作进行夹紧固定。

8)使用焊接设备按照焊接工艺要求进行焊接，焊接完成后松开压紧装置并取下圆顶，圆顶成型示意图如图15所示。

实施例2

如图16所示，轨道车辆单层薄壁铝型材平顶，此处简称平顶，对称设置，包括第一平顶板型材E、第二平顶板型材F、边梁型材G和封板H。

利用本实施例的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装进行平顶的组装焊接的过程具体如下：

1)按照实施例1中的步骤1)～3)进行平顶板型材组焊件的生产，此处不再赘述。

2)将翻转装置5调整至平顶反面支撑面B，翻转平顶板型材组焊件并吊运至工装宽度方向中心放置，将边梁型材G吊运至工装两侧并使用螺杆进行固定。

3)固定一端的龙门压紧机构2，另一端龙门压紧机构2辅助安装背部横梁，当背部横梁与步骤2)的组焊件焊接后，松开另一端龙门压紧机构2并移动至下一处背部横梁位置，直至背部横梁全部安装完成。

4)松开所有压紧块22，取下步骤3)的平顶组焊件。

调整翻转装置5至平顶正面支撑面A，并将平顶组焊件翻转后放置于平顶正面支撑面A上，使用两侧螺杆将边梁型材G处进行上下方向固定。打开气源开关，此时平顶正面支撑面A的上气缸夹紧块51将平顶组焊件与封板H进行固定。

5)按照焊接要求焊接完成正面剩余焊缝并取下平顶，平顶成型示意图如图17所示。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述组焊工装包括底座、龙门压紧机构、一位侧翻转机构、二位侧翻转机构和翻转装置，底座上垂直设有两个龙门压紧机构且龙门压紧机构沿底座长度方向前后移动，底座的两侧分别设有对应的一位侧翻转机构和二位侧翻转机构，每对所述一位侧翻转机构和二位侧翻转机构共同夹持并旋转一个翻转装置，翻转装置包括旋转轴以及旋转轴上分布的平顶正面支撑面、平顶反面支撑面、圆顶正面支撑面和圆顶反面支撑面。

2.如权利要求1所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述平顶正面支撑面、平顶反面支撑面、圆顶正面支撑面和圆顶反面支撑面均匀分布在所述旋转轴的轴身上；

所述平顶正面支撑面和圆顶正面支撑面上且位于所述车顶的焊缝对接处均设有气缸夹紧块。

3.如权利要求2所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述工装设有多对所述一位侧翻转机构和二位侧翻转机构；对应的，所述工装设有多个所述翻转装置。

4.如权利要求1-3任意之一所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述底座包括两根平行设置的纵梁，纵梁包括方管以及设置其侧面的板材。

5.如权利要求4所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述方管的底部通过膨胀螺栓固定在地面上；两根纵梁的高度一致；所述板材的截面设为U字型。

6.如权利要求4所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述龙门压紧机构包括两侧支撑柱、横梁、以及设在横梁上的气缸和压块，两侧支撑柱的底部安装在所述板材上且可前后方向移动；横梁横跨设置在两侧支撑柱上且横梁的上部设置气缸，气缸下方连接压块。

7.如权利要求4所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述一位侧翻转机构包括立柱、固定座和手动旋转转轮，立柱的底部固定在底座的一根所述纵梁上，立柱的顶部设有固定座，固定座侧面设有贯穿的限位孔，限位孔内用于插入所述旋转轴的一端，通过手动旋转转轮的旋转带动旋转轴进行转动。

8.如权利要求7所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述立柱的底部固定在底座的其中一根所述纵梁的方管上。

9.如权利要求4所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述二位侧翻转机构包括立柱、固定座和限位螺栓，立柱的底部固定在底座的另一根所述纵梁上，立柱的顶部设有固定座，固定座侧面设有贯穿的限位孔，限位孔内用于插入所述旋转轴的另一端，固定座上垂直向下设置限位螺栓，限位螺栓伸入到限位孔内。

10.如权利要求9所述的轨道车辆单层薄壁铝型材车顶组焊工装，其特征在于，所述立柱的底部固定在底座的另一根所述纵梁的方管上。

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