CN207508587U - 一种空中轨道列车车体焊接工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空中轨道列车车体焊接工装，所述空中轨道列车车体焊接工装包括基础工装、横梁、边梁夹持装置、边梁型块和用于车体组装的辅助撑杆；所述横梁横跨在基础工装上，所述边梁夹持装置位于横梁的两端，所述边梁型块与边梁夹持装置相连；所述的基础工装包括纵向工字梁、横向工字梁、底板、调节螺栓、撑杆组件和纵向加强筋；所述的边梁夹持装置包括悬臂机构、立柱结构和底座，所述立柱结构垂直立在底座上，所述悬臂机构与立柱结构相连。本实用新型提供的焊接工装结构简单、设计新颖、操作方便、通用性强，另外还能有效的控制焊接形变，实现定位和防焊接变形双重功能，既保证了质量，同时降低了劳动强度，提高了生产效率。

Description

一种空中轨道列车车体焊接工装

技术领域

本实用新型涉及空中轨道列车技术领域，特别地，涉及一种空中轨道列车车体焊接工装。

背景技术

空中轨道列车是悬挂在空中轨道上运行的一种轨道车辆，是一种轻型、中速、中运量的新型公交交通方式。与城轨地铁相比，最大的区别为悬挂方式不同，空中轨道列车为顶盖悬挂。相比于传统的地铁车辆，顶盖结构差别大，制作难度更高。空中轨道列车车体的主体结构一般为铝合金材质，具有质轻、耐腐蚀、易加工且强度高等许多优点。但是，目前铝合金的焊接时，温度较高，型材断面方向会产生收缩变形，收缩量不易精确控制。而空中轨道列车对焊接的质量要求非常严格，如何提高铝合金车体焊后质量、尺寸精度和焊接效率，一直是铝合金精加工技术持续提升的关键难题。

另外，空中轨道列车车体由多个部件拼焊而成，主要的构成部件包括底架、顶盖、侧墙以及在顶盖的两侧设置的边梁。组装焊接时，通常需要将底架、顶盖和侧墙依次焊接在一起，且在装配时还需要同时考虑到装配后的垂直度和宽度等各种因素是否满足焊接要求通过工装进行调节。目前的车体加工工装结构较为单一，即对底架、顶盖的每个部件的焊接均需要单独的一套工装来实现，造成工装的类型繁多，导致生产成本高，而且每个工装只能单一用于一种功能，通用性差。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种空中轨道列车车体焊接工装，以解决车体焊接工装种类繁多，通用性差以及车体焊接产生收缩变形造成质量不合格的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种空中轨道列车车体焊接工装，包括基础工装、横梁、边梁夹持装置、边梁型块和用于车体组装的辅助撑杆，所述横梁横跨在基础工装上，所述边梁夹持装置位于横梁的两端，所述边梁型块与边梁夹持装置相连。

所述的基础工装包括纵向工字梁、横向工字梁、底板、调节螺栓、撑杆组件和纵向加强筋，所述纵向工字梁有两根且相互平行，所述横向工字梁有若干根相互平行，所述横向工字梁横跨在所述纵向工字梁上，所述底板通过调节螺栓固定在纵向工字梁下表面，所述撑杆组件位于基础工装的两端，与基础工装两端相邻的纵向工字梁和横向工字梁组成一个三角形；所述撑杆组件包括第一钢管、第一螺母、第一螺杆和拉块，所述钢管两端均通过第一螺母和第一螺杆与拉块相连接；所述纵向加强筋设置在纵向工字梁上，连接纵向工字梁的底板和顶板。

所述边梁夹持装置包括底座、立柱结构和悬臂机构，所述立柱结构垂直立在底座上，所述悬臂机构与立柱结构相连；所述底座包括一个方形底板、两块立板、一个连接板和U型安装座，所述立板平行立在方形底板上，所述连接板设置在两块立板上，所述U型安装座通过螺栓与连接板相连；所述立柱结构包括一个圆形钢管、一个方形钢管和两件三角形筋板，所述方形钢管位于底座上两块立板的一侧并垂直立在方形底板上，圆形钢管位于方形钢管上，所述三角形筋板竖直立在方形底板上，位于方形钢管远离立板的一侧；所述悬臂机构包括第二螺杆、悬臂杆和套筒，所述悬臂杆两端设有两个套筒，所述第二螺杆套在一端的套筒上，另一端的套筒套在圆形钢管上；所述边梁型块可移动地安装在U型安装座上，所述边梁型块上表面的形状与车体刚好相匹配，下表面的形状和U型安装座相匹配；所述辅助撑杆包括用于调节车门尺寸的第一辅助撑杆和用于调节车体对角线的第二辅助撑杆。所述第一辅助撑杆包括第二钢管、第二螺母、第三螺杆、第三钢管和不锈钢垫块，所述第二钢管两端均通过第二螺母和第三螺杆与第三钢管相连接，所述第三钢管的两端均与2个垫块相连接；所述第二辅助撑杆包括第四钢管、第三螺母、第四螺杆和圆棒，所述第四钢管两端均通过第三螺母和第四螺杆与2个圆棒相连接。

进一步的，所述的横梁材质为钢板，其厚度为20-30mm，长度为2800-3000mm。

进一步的，所述的边梁型块包括底架边梁正面型块、底架边梁反面型块、顶盖边梁正面型块和顶盖边梁反面型。

进一步的，所述两件三角形筋板间距为100-150mm，并且相互平行。

进一步的，所述第一辅助撑杆的2个垫块为不锈钢材质，且2个垫块所在的平面与第三钢管相垂直。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的焊接工装采用了4种不同的边梁型块，因边梁夹持装置中的安装座采用的U型槽接口，边梁型块下表面的形状均与U型安装座相匹配，这样非常方便边梁型块之间的切换，可满足多种焊接类型需求，兼容性强，降低了劳动强度，也节省了大量工装调校时间，大大提高了生产效率；另外，边梁型块上表面的形状与车体刚好相匹配，下表面的形状和U型安装座相匹配，采用此种结构可以更好地固定车体，减少焊接形变。

(2)本实用新型提供的焊接工装能有效的控制车体焊接形变，保证车体焊接的焊接质量和精度。该焊接工装通过布置边梁夹持装置，将车体底架刚性固定，并通过预先对工装进行扰度设置，从而保证车体整体扰度。整个车体即底架、顶盖及侧墙拼装焊接过程中，通过增加第一辅助撑杆，调节各门框和门高之间的尺寸，来抵消侧墙单元与底架、顶盖的横向和纵向焊接收缩，通过使用第二辅助撑杆调节车体的对称度，以防止顶盖与底架的错位，保证车体结构的稳定性。本实用新型提供的焊接工装有效的控制了车体焊接变形，解决了车体关键尺寸及轮廓度难以满足等问题，同时提高了产品的质量和精度。

(3)本实用新型提供的焊接工装结构简单、设计新颖、操作方便，通用性强，同时实现了定位和防焊接变形双重功能。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的立体结构示意图；

图2是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的基础工装示意图；

图3是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的撑杆组件的结构示意图

图4是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的边梁夹持装置示意图；

图5(a)是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的顶盖边梁正面型块示意图；

图5(b)是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的顶盖边梁反面型块示意图；

图5(c)是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的底架边梁正面型块示意图；

图5(d)是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的底架边梁反面型块示意图；

图6是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的底架组装焊接结构示意图；

图7是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的底架正面装配示意图；

图8是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的底架反面装配示意图；

图9是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的顶盖正面装配示意图；

图10是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的顶盖反面装配示意图；

图11是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的车体总组焊整体结构示意图；

图12是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的车体总组焊门宽调节示意图；

图13是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的车体总组焊门高调节示意图；

图14是本实用新型空中轨道列车车体焊接工装的车体总组焊车体调节示意图。

图中：1、纵向工字梁；2、横向工字梁；3、底板；4、调节螺栓；5、撑杆组件；6、纵向加强筋；7、第二螺杆；8、悬臂杆；9、套筒；10、三角筋板；11、方形钢管；12、方形底板；13、立板；14、连接板；15、安装座；16、钢管；17、螺母；18、第一螺杆；19、拉块；100、基础工装；110、横梁；120、边梁夹持装置；131、底架边梁正面型块；132、底架边梁反面型块；133、顶盖边梁正面型块；134、顶盖边梁反面型块；200、底架；210、顶盖；220、侧墙；310、第一辅助撑杆；320、第二辅助撑杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种空中轨道列车车体焊接工装，包括基础工装100、横梁110、边梁夹持装置120、边梁型块和用于车体组装的辅助撑杆，所述横梁110横跨在基础工装100上，所述边梁夹持装置120位于横梁110的两端，所述边梁型块与边梁夹持装置120相连。

参见图2、图3，所述的基础工装包括纵向工字梁1、横向工字梁2、底板3、调节螺栓4、撑杆组件5和纵向加强筋6。所述纵向工字梁1有两根且相互平行，所述横向工字梁2有若干根相互平行，所述横向工字梁2横跨在所述纵向工字梁1上，所述底板3通过调节螺栓4固定在纵向工字梁1下表面，所述撑杆组件5位于基础工装100的两端，与基础工装100两端相邻的纵向工字梁1和横向工字梁2组成一个三角形；所述撑杆组件5包括第一钢管16、第一螺母17、第一螺杆18和拉块19，所述第一钢管16两端均通过第一螺母17和第一螺杆18与拉块19相连接，所述撑杆组件5通过第一螺杆18和第一螺母17旋转可以伸长、缩短，能够对基础工装对称度调节，起到稳定作用；所述纵向加强筋6设置在纵向工字梁1上，连接纵向工字梁的底板和顶板，加强工字梁抗扭曲能力。该纵向工字梁1及横梁工字梁2组成基础框架，保证整体结构的刚性及稳定性。底板3及调节螺栓4可以自由调节工装的高度和水平，有效的降低了工装对环境的要求。撑杆组件5调节基础框架的对角尺寸，确保整个框架为矩形结构，起到稳定作用。

所述的横梁110为厚度25mm，长度2900mm的钢板，起到连接基础工装及边梁夹持工装的作用，共均匀布置六根，确保车体底架平整放置，使基础工装均匀受力。

参见图4，所述的边梁夹持装置120包括底座、立柱结构和悬臂机构，所述立柱结构垂直立在底座上，所述悬臂机构与立柱结构相连。所述底座包括一个方形底板12、两块立板13、一个连接板14和U型安装座15，所述立板13平行立在底座上，所述连接板14设置在两块立板13上，所述U型安装座15通过螺栓与连接板14相连。U型座通过螺栓与连接板14装配，能够自由调节，保证工装横向调节的灵活性。所述立柱结构包括一个圆形钢管、一个方形钢管11和两件三角形筋板10，所述方形钢管11位于底座上两块立板13的一侧并垂直立在方形底板12上，圆形钢管位于方形钢管11上，所述三角形筋板10竖直立在方形底板12上，位于方形钢管11远离立板13的一侧，两件三角形筋板10间距120mm并相互平行。两筋板10之间设置一定距离，将底座与立柱连接在一起，可以起到加强作用。所述悬臂机构包括第二螺杆7、悬臂杆8和套筒9，所述悬臂杆8两端设有两个套筒9，所述第二螺杆7套在一端的套筒9上，另一端的套筒9套在圆形钢管上。所述悬臂机构的作用是将顶盖210或底架200边梁往下压紧，确保底架与工装边梁型块贴紧。

参见图5，所述边梁型块可移动地安装在U型安装座上，所述边梁型块上表面的形状与车体刚好相匹配，下表面的形状和U型安装座相匹配。所述的边梁型块共有四种，一种是底架边梁正面型块131，一种是底架边梁反面型块132，底架组焊时通过更换型块同时完成底架正面及反面的组装，其接口采用活接接口，只需将正面型块抽出直接更换反面型块，切换方便工作效率高。另两种为顶盖边梁正面型块133及顶盖边梁反面型块134，顶盖组装时也通过更换型块而满足其组装要求。所述辅助撑杆包括用于调节车门尺寸的第一辅助撑杆310和用于调节车体对角线的第二辅助撑杆320。所述第一辅助撑杆310包括第二钢管、第二螺母、第三螺杆、第三钢管和不锈钢垫块，所述第二钢管两端均通过第二螺母和第三螺杆与第三钢管相连接，所述第三钢管的两端均与2个不锈钢垫块相连接，且2个垫块所在的平面与第三钢管相垂直。通过增加第一辅助撑杆310调节各门框和门高之间的尺寸，分别用以抵消侧墙220单元与底架200及顶盖210的横向焊接收缩和纵向焊接收缩。所述第二辅助撑杆320包括第四钢管、第三螺母、第四螺杆和圆棒，所述第四钢管两端均通过第三螺母和第四螺杆与2个圆棒相连接。通过增加第二辅助撑杆320调节车体的对称度，以防止顶盖210与底架200的错位，保证车体结构的稳定性。所述辅助撑杆均通过螺杆螺母旋转进行伸长或缩短，从而起到调节车体尺寸，控制焊接形变的作用。

采用本实施例一种空中轨道列车车体的焊接工装进行焊接，具体焊接方法包括以下步骤：

步骤一、车体焊接前对焊接工装进行激光整体校检。首先调节十二组边梁夹持装置120位于同一水平面，然后根据车体底架宽度对工装进行工艺放量，用以抵消底架焊接横向收缩变形，调节过程中要保证工装关于中心对称，以保证底架组焊的对称度。

步骤二、对底架进行焊接组装。参见图6至图8，本实施例提供的焊接工装在对底架200进行焊接组装时，通过布置十二组边梁夹持装置120，将底架边梁正面型块下表面放置在U型安装座上，底架边梁贴紧底架边梁正面型块上表面，然后用第二螺杆7对底架200压紧形成刚性固定，测量两根底架边梁的对称度和两边梁间的宽度，使得两根底架边梁的对称度小于3mm，两边梁间的宽度尺寸满足图纸公差后，吊装底架大底板，使底架大底板均匀搭接在两根底架边梁上，之后调整底架大底板关于中心对称，对搭接焊缝进行焊接。焊接完成后对底架进行翻边，将底架边梁正面型块换成底架边梁反面型块，按上述同样的方法进行底架反面的焊接。因边梁夹持装置中的安装座采用的U型槽接口，正面型块与反面型块更换非常方便，能够通过一个基础工装同时实现底架正面及反面的焊接。

步骤三、对顶盖进行焊接组装。参见图9和图10，本实施例提供的焊接工装在对顶盖210进行焊接组装时，将顶盖210放置到横梁110上，通过边梁夹持装置120将顶盖210紧固在横梁110上，将底架边梁型块换成顶盖边梁型块，按照和底架200焊接一样方法，对顶盖210进行焊接。

步骤四、对整个车体进行拼装焊接。参见图11，在整个车体即底架200、顶盖210及侧墙220拼装焊接中，先将底架200吊入工装，使用边梁夹持装置120将底架200固定并配合葫芦吊将底架200拉紧，使底架200贴紧底架边梁正面型块131。因工装预先设置了扰度，在底架200拉紧后自然地形成预扰。其次吊装侧墙220单元，使侧墙单元与底架边梁贴紧装配后，进行段焊固定。然后再吊装顶盖210，待顶盖210完全落入与侧墙单元贴合后段焊固定。

然后使用第一辅助撑杆310调节各门框之间的尺寸，首先将第一辅助撑杆310与车门宽度方向平行，通过旋转第二螺母和第三螺杆进行伸长或缩短使得第一辅助撑杆310的长度比门宽的理论值大2-3mm，两端的垫块与侧墙门立柱紧贴，用以抵消侧墙220单元与底架200及顶盖210的横向焊接收缩(参见图12)。如图13所示，使用第一辅助撑杆310调节各门高之间的尺寸时，首先将第一辅助撑杆310与车门高度方向平行，通过旋转第二螺母和第三螺杆进行伸长或缩短使得第一辅助撑杆310的长度比门高的理论值大4-5mm，两端的垫块分别与底架和顶盖紧贴，用以抵消侧墙220单元与底架200及顶盖210的纵向焊接收缩。如图14所示，使用第二辅助撑杆320调节车体的对称度时，首先将2个第二辅助撑杆320放置在车体对角线位置，通过旋转第三螺母和第四螺杆使得车体对称度不大于3mm，两端的圆棒分别与底架边梁和顶盖边梁紧贴，以防止顶盖210与底架200的错位，保证车体结构的稳定性。

将门高、门宽、车体对角线等关键尺寸调整合格后，完成底架与侧墙门立柱焊缝及顶盖与侧墙门立柱焊缝的焊接；焊接后再完成侧墙板与底架、侧墙板与顶盖焊缝的焊接；之后再进行车体其他部件的装配及焊接(如车体端墙以及司机室立柱)。焊接中一般遵循交叉对称的焊接原则，以较少焊接变形，保证车体整体尺寸。

步骤五、将车体所有焊缝焊接后，将车体静置4-5小时，等焊缝冷却并且应力消除后，将第一辅助撑杆和第二辅助撑杆拆卸，再将车体脱胎。

综上所述，本实用新型提供的焊接工装结构简单、设计新颖、操作方便、通用性强，另外还能有效的控制焊接形变，实现了定位和防焊接变形双重功能，既保证了质量，降低了劳动强度，也节省了大量的组装调校时间，提高了生产效率。

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

Claims (5)

1.一种空中轨道列车车体焊接工装，其特征在于，包括基础工装、横梁、边梁夹持装置、边梁型块和用于车体组装的辅助撑杆，所述横梁横跨在基础工装上，所述边梁夹持装置位于横梁的两端，所述边梁型块与边梁夹持装置相连；

所述的基础工装包括纵向工字梁、横向工字梁、底板、调节螺栓、撑杆组件和纵向加强筋，所述纵向工字梁有两根且相互平行，所述横向工字梁有若干根相互平行，所述横向工字梁横跨在所述纵向工字梁上，所述底板通过调节螺栓固定在纵向工字梁下表面，所述撑杆组件位于基础工装的两端，与基础工装两端相邻的纵向工字梁和横向工字梁组成一个三角形；所述撑杆组件包括第一钢管、第一螺母、第一螺杆和拉块，所述钢管两端均通过第一螺母和第一螺杆与拉块相连接；所述纵向加强筋设置在纵向工字梁上，连接纵向工字梁的底板和顶板；

所述边梁夹持装置包括底座、立柱结构和悬臂机构，所述立柱结构垂直立在底座上，所述悬臂机构与立柱结构相连；所述底座包括一个方形底板、两块立板、一个连接板和U型安装座，所述立板平行立在方形底板上，所述连接板设置在两块立板上，所述U型安装座通过螺栓与连接板相连；所述立柱结构包括一个圆形钢管、一个方形钢管和两件三角形筋板，所述方形钢管位于底座上两块立板的一侧并垂直立在方形底板上，圆形钢管位于方形钢管上，所述三角形筋板竖直立在方形底板上，位于方形钢管远离立板的一侧；所述悬臂机构包括第二螺杆、悬臂杆和套筒，所述悬臂杆两端设有两个套筒，所述第二螺杆套在一端的套筒上，另一端的套筒套在圆形钢管上；所述边梁型块可移动地安装在U型安装座上，所述边梁型块上表面的形状与车体相匹配，下表面的形状和U型安装座相匹配；所述辅助撑杆包括用于调节车门尺寸的第一辅助撑杆和用于调节车体对角线的第二辅助撑杆，所述第一辅助撑杆包括第二钢管、第二螺母、第三螺杆、第三钢管和不锈钢垫块，所述第二钢管两端均通过第二螺母和第三螺杆与第三钢管相连接，所述第三钢管的两端均与2个垫块相连接；所述第二辅助撑杆包括第四钢管、第三螺母、第四螺杆和圆棒，所述第四钢管两端均通过第三螺母和第四螺杆与2个圆棒相连接。

2.根据权利要求1所述的空中轨道列车车体焊接工装，其特征在于，所述的横梁材质为钢板，其厚度为20-30mm，长度为2800-3000mm。

3.根据权利要求1所述的空中轨道列车车体焊接工装，其特征在于，所述的边梁型块包括底架边梁正面型块、底架边梁反面型块、顶盖边梁正面型块和顶盖边梁反面型。

4.根据权利要求1所述的空中轨道列车车体焊接工装，其特征在于，所述两件三角形筋板间距为100-150mm，并且相互平行。

5.根据权利要求1所述的空中轨道列车车体焊接工装，其特征在于，所述第一辅助撑杆的2个垫块为不锈钢材质，且2个垫块所在的平面与第三钢管相垂直。