技術領域

本發明涉及組焊工裝及工藝，具體涉及一種弧形鋁合金型材拼接的組焊工裝及組焊工藝方法。

背景技術：

軌道貨車重載輕量化是行業的發展趨勢，鋁合金型材以其高強度和自重輕的特點，被廣泛應用于貨車的頂棚、端側墻等部件。車體的頂棚所使用的是一種三維空間形狀鋁合金型材拼接而成，由于形狀較為復雜，并且有圓弧，無法一次擠壓成型，只能分段擠壓，再采取拼接的形式組成大部件。

貨車頂棚一般都是圓弧形，在沒有專用工裝保證焊接質量的情況下，鋁合金型材只能放在通用平臺上焊接正面焊縫，然后翻轉工件，在焊接另外180°，由于鋁合金材質的原因，不適宜在其表面點焊工藝撐，并且貨車頂棚的焊縫是總長度超過40m直線型焊縫，易產生應力集中，變形量大，焊接后由于應力作用使焊縫朝一個方向發生扭曲變形。不使用工裝夾具，變形難以控制，后續需大量的手工調修才能生產出合格的產品。

現有技術的技術方案：

現有的軌道交通地鐵頂棚組焊工裝是分開的兩個不同的工裝，組裝胎和翻焊胎。組裝胎位是在平臺上添加基準、夾緊固定等裝置，將需要拼接的頂棚吊入組裝胎位，按尺寸組裝，定位焊后，再將頂棚調入翻焊胎進行焊接。此流程原理上沒有問題，但在實際生產過程中存在較多問題。首先頂棚體積、重量較大，并且組裝胎只進行少量的定位焊焊接，所以在調運過程中尺寸極容易發生變化，并且容易刮碰損傷，其次翻焊胎的夾緊裝置一般只能保證頂棚不脫落，沒有壓緊裝置，無法控制焊接過程中產生的變形。以出口智利的CLS76水泥熟料漏斗車為例，該車的頂棚為寬1.8m， 長11.1m，平均高度156mm，板厚為4mm的鋁合金型材。 三部分弧形型材在長度方向上進行組焊，若沿頂棚對稱線發生1°收縮變形，寬度就會縮小25mm，導致頂棚與車體無法匹配。

現有的工裝存在以下問題：1、物料調運易造成錯位、損傷、不安全，影響質量；2、需多個胎膜、吊具共同完成組焊，占用較多資源；3、焊后需要調校，效率低，成本高。

技術實現要素：

本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種將組裝與翻焊兩道工序融合在一個工裝之中，保證組裝尺寸，有效的防止了調運過程中產生的錯位、損傷的等問題，并減小了焊接變形量，保證產品質量的弧形鋁合金型材拼接的組焊工裝及組焊工藝方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種弧形鋁合金型材拼接的組焊工裝，其特征在于，包括工作平臺，設置在工作平臺一端或兩端能夠完成整個工裝平臺的翻轉工作的翻轉機構；設置在工裝平臺上的上部壓緊機構，對被加工弧形型材進行上部壓沿；設置在上部壓緊機構下方的下部承載機構對被加工弧形型材底部支撐和外側限位。

在上述的一種弧形鋁合金型材拼接的組焊工裝，所述工作平臺包括端梁、側梁、小橫梁、大橫梁、中梁；所述端梁為兩根，平行設置，并與中梁垂直固定在中梁兩端；側梁為兩根，平行設置，并與端梁垂直固定在中梁兩端；大橫梁同時與側梁和中梁垂直固定，并固定在中梁的中部，兩端分別與側梁固定；小橫梁包括若干根，相互平行設置，兩端固定在側梁和中梁上。

在上述的一種弧形鋁合金型材拼接的組焊工裝，所述翻轉機構包括兩個底座，至少其中一個底座上安裝電機，電機帶動主動輪，工作平臺兩端通過主軸與主動輪配接，從而通過主動輪帶動整個工作平臺旋轉。

在上述的一種弧形鋁合金型材拼接的組焊工裝，所述上部壓緊機構設置在平臺的側梁上，包括立柱，立柱的上端連接橫梁，采用套筒軸方式連接，橫梁可沿連接軸進行旋轉，打開后方便被加工弧形型材的調運，橫梁中部下方安裝液壓缸，液壓缸下部安裝不銹鋼材質的弧形壓頭，可對被加工弧形型材進行上部壓沿；下部承載機構設置在平臺的大橫梁上，包括承載底座，在承載底座上安裝可拆卸的承載鞍，外側螺栓連接限位擋，對被加工弧形型材底部支撐和外側限位。

一種弧形鋁合金型材拼接的組焊工裝的組焊工藝方法，其特征在于，包括：

步驟1，固定工裝平臺機構；將平臺機構翻轉至水平，保證機構橫梁、側梁、中梁、端梁處于同一水平面，然后鎖定翻轉機構或者關閉電機，固定底座，對平臺機構基準點進行測量校核，調整下部承載機構，使所有承載鞍處于同一水平位置。

步驟2，被加工弧形型材吊入平臺；先調入右側的被加工弧形型材，再調入中間的被加工弧形型材，將中間被加工弧形型材兩側組裝部分插入第一部分和第三部分，保證被加工弧形型材與下部承載機構各部件貼沿，再調節被加工弧形型材各部分之間的組裝尺寸及間隙，組裝并緊固限位擋。

步驟3，關閉上部壓緊機構；將上部壓緊機構的橫梁沿立柱軸向方向旋轉，使被加工弧形型材兩側的橫梁在同一直線上，并與被加工弧形型材軸向方向垂直，插上安全銷，鎖緊橫梁；打開液壓，將壓頭壓在被加工弧形型材的上表面，保證被加工弧形型材與不銹鋼壓頭和承載鞍貼沿，并檢測相關尺，進行調整。

步驟4，對被加工弧形型材正反面焊縫進行點焊固定后，焊接被加工弧形型材上面兩條焊縫，可保證兩臺焊機從中間相兩側同時焊接，焊接正面焊縫后，檢測被加工弧形型材的撓度及變形情況，根據檢測值，調整承載鞍及限位擋的尺寸及位置，預制反面焊縫的變形大小；

步驟5，開啟翻轉機構電源，通過翻轉機構使平臺翻轉180°，焊接被加工弧形型材內側兩條焊縫；

步驟6，完成焊接后，將平臺再翻到正面，關掉電源，待焊縫冷卻后，松開上部壓緊機構和限位擋，將上部壓緊機構的橫梁旋轉至兩側，將整個被加工弧形型材吊出工裝，完成組焊。

因此，本發明具有如下優點：1、通過更換壓頭和承載鞍，可組焊任意曲面鋁合金被加工弧形型材；2、將組裝胎位與翻焊胎位雙合二為一，節省場地及工序流轉時間；3、避免工序流轉過程造成的尺寸偏差或碰撞，并可根據需要預置反變形，較小焊接變形量；4、本工裝減少胎位、吊具、防護用品的使用，節約成本。

附圖說明

圖1為本發明的主視結構示意圖。

圖2為圖1的左視結構示意圖。

圖3為圖1的俯視結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。圖中，翻轉機構1、翻轉底座1.1、電機1.2、主動輪1.3、上部壓緊機構2、立柱2.1、橫梁2.2、液壓缸2.3、壓頭2.4、下部承載機構3、液壓底座3.1、承載鞍3.2、限位擋3.3、平臺機構4、端梁4.1 側梁4.2、小橫梁4.3、大橫梁4.4、中梁4.5。

實施例：

下面以被加工弧形型材為貨車頂棚為例，進行說明。

一、本發明的工裝結構包括：

1. 翻轉機構：翻轉機構的底座上安裝電機，電機帶動主動輪，已完成整個工裝平臺的翻轉工作；

2. 上部壓緊機構：上部壓緊機構安裝在平臺的側梁上，立柱的上端連接橫梁，采用套筒軸方式連接，橫梁可沿連接軸進行旋轉，打開后方便頂棚的調運，橫梁中部下方安裝液壓缸，液壓缸下部安裝不銹鋼材質的弧形壓頭，可對頂棚進行上部壓沿；

3. 下部承載機構：下部承載機構安裝在平臺的大橫梁上，在承載底座上安裝可拆卸的承載鞍，外側螺栓連接限位擋，對頂棚底部支撐和外側限位。

4.平臺機構：平臺為頂棚的組裝的承載機構，由端梁、側梁、小橫梁、大橫梁、中梁組焊連接而成。

在本發明中：

1、利用本組焊工裝將頂棚組裝和翻焊工序在一個胎膜內完成，每輛貨車有一個頂棚，生產節拍為每一班4小時一輛車。

2、翻轉機構采用重量較大的翻轉底座連接地面，保持整個工裝的穩定性，底座外側的電機連接平臺中梁，保證翻焊過程平穩；

3、上部壓緊機構采用液壓油缸進行施壓，將不銹鋼壓頭平穩壓沿頂棚上表面，保持頂棚上下沒有活動間隙和翻焊時的穩定性；

4、下部承載機構為頂棚圓弧內腔承載面，接觸面為不銹鋼材質，避免與頂棚造成物料污染、腐蝕；液壓底座、限位擋與平臺機構為螺栓連接，方便拆卸與調整。

5、平臺機構具有一定的鋼度，是整個工裝的組裝平面和基準面，整個平臺采用傳統的底架中、橫梁機構組焊而成，能夠承受組裝過程中頂棚的重量及上部壓緊機構的壓力而保證整個平臺不會發生變形，從而保證組裝尺寸。

6、此工裝采取了模塊化設計，每部分功能相對獨立；工裝可以根據產品結構尺寸變化增減上部壓緊機構和下部承載機構的數量，并根據頂棚弧度的形狀及大小更換壓頭或承載鞍。

二、鐵路貨車鋁合金頂棚組焊工藝如下：

固定工裝平臺機構—調整下部承載機構水平位置—依次吊入頂棚部件—開啟上部壓緊機構—焊接頂棚正面焊縫—檢測尺寸調節下部承載機構—工裝翻轉180°—焊接頂棚內側焊縫—將工裝翻回正面冷卻至室溫—打開上部壓緊機構—調出頂棚。

具體包括：

1、固定工裝平臺機構；將平臺機構翻轉至水平，保證機構橫梁、側梁、中梁、端梁處于同一水平面，然后鎖定翻轉機構或者關閉電機，固定底座，對平臺機構基準點進行測量校核，調整下部承載機構，使所有承載鞍處于同一水平位置。

2、頂棚吊入平臺；先調入右側的頂棚，再調入中間的頂棚，將中間頂棚兩側組裝部分插入第一部分和第三部分，保證頂棚與下部承載機構各部件貼沿，再調節頂棚各部分之間的組裝尺寸及間隙，組裝并緊固限位擋。

3、關閉上部壓緊機構；將上部壓緊機構的橫梁沿立柱軸向方向旋轉，使頂棚兩側的橫梁在同一直線上，并與頂棚軸向方向垂直，插上安全銷，鎖緊橫梁；打開液壓，將壓頭壓在頂棚的上表面，保證頂棚與不銹鋼壓頭和承載鞍貼沿，并檢測相關尺，進行調整。

4、對頂棚正反面焊縫進行點焊固定后，焊接頂棚上面兩條焊縫，可保證兩臺焊機從中間相兩側同時焊接，焊接正面焊縫后，檢測頂棚的撓度及變形情況，根據檢測值，調整承載鞍及限位擋的尺寸及位置，預制反面焊縫的變形大小；

5、開啟翻轉機構電源，通過翻轉機構使平臺翻轉180°，焊接頂棚內側兩條焊縫；

6、完成焊接后，將平臺再翻到正面，關掉電源，待焊縫冷卻后，松開上部壓緊機構和限位擋，將上部壓緊機構的橫梁旋轉至兩側，將整個頂棚吊出工裝，完成組焊。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了翻轉機構1、翻轉底座1.1、電機1.2、主動輪1.3、上部壓緊機構2、立柱2.1、橫梁2.2、液壓缸2.3、壓頭2.4、下部承載機構3、液壓底座3.1、承載鞍3.2、限位擋3.3、平臺機構4、端梁4.1 側梁4.2、小橫梁4.3、大橫梁4.4、中梁4.5。等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。