工装支撑板、正装焊接工装及弧度型材焊接方法

1.一种正装焊接工装，包括多块支撑板、第一压紧夹具、第二压紧夹具、定位端夹具和顶紧端夹具，其特征在于，
与所述顶紧端夹具和/或定位端夹具相邻的支撑板作为变形支撑板，所述变形支撑板边缘处的支撑高度大于待支撑型材对应位置的高度，且所述变形支撑板的边缘处位于第二压紧夹具与顶紧端夹具之间，和/或位于第二压紧夹具与定位端夹具之间。
2.根据权利要求1所述的正装焊接工装，其特征在于，所述变形支撑板的边缘处与所述顶紧端夹具和/或定位端夹具的顶紧位置平齐。
3.根据权利要求1所述的正装焊接工装，其特征在于，所述变形支撑板为块状体或柱体。
4.根据权利要求3所述的正装焊接工装，其特征在于，
所述块状体上表面与所述待支撑型材对应内表面之间具有大于零度的夹角。
5.一种弧度型材焊接方法，其特征在于，包括：
将反装焊接完成的弧度型材工件置于正装焊接工装的支撑板上，夹紧在定位端夹具和顶紧端夹具之间，其中，所述正装焊接工装包括多块支撑板、第一压紧夹具、第二压紧夹具、定位端夹具和顶紧端夹具，与顶紧端夹具和/或定位端夹具相邻的支撑板作为变形支撑板，该变形支撑板边缘处的支撑高度大于待支撑型材对应位置的高度，且变形支撑板的边缘处位于第二压紧夹具与定位端夹具之间和/或位于第二压紧夹具与顶紧端夹具之间，在弧度型材工件中间的型材下垫设预置反变形垫块；
采用第一压紧夹具压紧预置反变形垫块处的型材，且采用第二压紧夹具压紧邻近顶紧端夹具和/或定位端夹具的型材；
对各型材两侧的坡口进行焊接。
6.根据权利要求5所述的弧度型材焊接方法，其特征在于，对各型材两侧的坡口进行焊接具体包括：
对预置反变形垫块处的型材两侧坡口进行定位焊接；
对预置反变形垫块处的型材两侧坡口进行正式焊接；
对邻近顶紧端夹具和/或邻近定位端夹具的型材侧没有预置反变形处的坡口进行定位焊接；
对邻近顶紧端夹具和/或邻近定位端夹具的型材侧没有预置反变形处的坡口进行正式焊接。
7.根据权利要求6所述的弧度型材焊接方法，其特征在于，各型材坡口的定位焊接焊缝长度为60mm～70mm，焊缝间距为1.5mm～2mm。
8.根据权利要求7所述的弧度型材焊接方法，其特征在于，所述邻近顶紧端夹具和/或邻近定位端夹具的型材侧没有预置反变形处的坡口定位焊接的收弧端的焊缝长度为
70mm～80mm。

工装支撑板、正装焊接工装及弧度型材焊接方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及型材焊接装配工艺技术，尤其涉及一种工装支撑板、正装焊接工装及弧度型材焊接方法。\n背景技术\n[0002] 在轨道车辆车体结构中，侧墙和车顶等带有弧度型材的部件一般采用若干块型材以对接或搭接的形式进行装配，然后将相邻型材之间连接部分的长纵焊缝焊接制成弧度型材部件。\n[0003] 随着焊接技术的不断发展，目前长纵焊缝一般采用焊接机器人或焊接专机等自动焊接设备进行焊接。相比于手工焊机的焊枪，自动焊接设备的焊枪一般体积较大，因此占用空间较大，所以在焊接过程中，为了留出一定空间，保证焊枪能够自由前进而不受工装压紧夹具的干涉，只能将工装压紧夹具压卡在靠近型材的外侧，与焊缝保持一定距离。另一方面，在对侧墙和车顶等带有弧度型材的部件外凸弧面进行焊接，即正装焊接时，为了控制焊接变形的需要，需要预置焊接反变形，即在发生反变形可能性最大的型材下增加铝板垫块的支撑。通常弧度型材中间水平设置的型材是需要进行预置焊接反变形的位置。\n[0004] 现有技术采用正装焊接工装对弧度型材工件进行焊接的状态，如图1所示，正装焊接工装包括基座207，基座207上设置有五组支撑板，包括第一支撑板213、第二支撑板\n223、第三支撑板203、第四支撑板233和第五支撑板204，各支撑板的上表面用于在焊接过程中支撑各型材，图1所示具体包括第一型材101、第二型材102、第三型材103、第四型材\n104和第五型材105，所有支撑板上表面的轮廓连线与弧度型材工件内凹的轮廓线相匹配，一般是支撑板与对应的型材内表面平行。中间位置的第三型材103是预置焊接反变形位置，其下通过第二铝板垫块209垫高。弧度型材工件的两端分别进行定位，通常是将弧度型材工件的一端采用定位端夹具205进行固定，工件的另一端通过顶紧端夹具206进行抵顶。正装焊接工装还包括悬吊设置的压卡夹具，根据弧度型材的压卡需要，一般有多个压卡夹具。典型的结构是，包括第一压紧夹具201，从上向下压紧预置焊接反变形处的第三型材\n103。还包括第二压紧夹具202，在第二压紧夹具下垫设第一铝板垫块208，将弧度型材工件边缘翘起的型材压紧在支撑板上。\n[0005] 但是，上述正装焊接工装存在如下缺陷：仅有中间位置的第三型材103与对应的第三支撑板203接触，而在边缘翘起的第五型材105当被第二压紧夹具202压紧时，该型材上表面的焊接坡口反而会翘起，如图2和图3所示，造成第五型材105的坡口高于相邻内部第四型材104的坡口，焊接时会发生错边现象。因此现有的正装焊接工装、压卡和焊接工艺不能有效控制弧度型材边缘处坡口的错边。\n[0006] 现有技术中利用正装焊接工装焊接弧度型材工件的工艺过程如下：\n[0007] 将弧度型材工件的各型材进行反装装配，反装装配具体为将各型材吊入反装工装内，顺序将各型材内凹面各坡口之间的焊缝焊接完成，将各型材焊接成一个整体的弧度型材工件；\n[0008] 将弧度型材工件反装焊缝焊接完成后，吊装出胎，置于如图1所示的正装焊接工装的支撑板上，将第二铝板垫块209固定在中间第三支撑板203上使第三型材103中间位置垫高，以定位端夹具205为基准，再通过工件的顶紧端夹具206在水平方向上进行固定，然后将第一压紧夹具201和第二压紧夹具202压卡在弧度型材工件的相应位置上，将整个工件压卡紧固，使工件不产生移动，对弧度型材工件的正装坡口进行焊接。\n[0009] 由于在上述焊接的过程中，位于弧度型材工件边缘处的坡口A处会产生坡口错边，如图3所示，因此为减小上述操作过程产生的坡口错边，现有技术一般采用下述技术方案：\n[0010] 第一种，采取定位焊接的方式，在型材装配阶段，焊前在弧度型材坡口处每隔一段距离进行定位焊接，通过增加定位焊缝的数量来对坡口处进行固定，以防止坡口处产生错边。\n[0011] 第二种，采取机械调整的方式，如果焊前坡口已经错边，采用锤击方式调整坡口处高度较高一侧的型材，从而使错边调平。\n[0012] 但是采用现有技术中的上述两种方案，存在下述缺点：\n[0013] 一是，在焊缝上进行过多的定位焊接，造成了多次起弧焊接以及焊缝打磨等辅助时间的增加，降低了生产效率；另一方面，定位焊缝过于密集，虽然对于控制错边具有一定的固定作用，但是也约束了此处坡口的自由收缩变形，一旦产生错边，调整错边将更加困难。\n[0014] 二是，整道坡口用锤击调整错边，不仅劳动强度高、调整效率低下，而且很容易砸伤型材表面或使型材表面凹陷，造成型材强度下降。\n发明内容\n[0015] 本发明提供一种工装支撑板、正装焊接工装和弧度型材焊接方法，以减少弧度型材坡口处的错边现象。\n[0016] 本发明提供了一种工装支撑板，支撑板边缘处的支撑高度大于待支撑型材对应位置的高度。\n[0017] 本发明还提供了一种正装焊接工装，包括多块支撑板、第一压紧夹具、第二压紧夹具、定位端夹具和顶紧端夹具，与顶紧端夹具和/或定位端夹具相邻的支撑板作为变形支撑板，变形支撑板边缘处的支撑高度大于待支撑型材对应位置的高度，且变形支撑板的边缘处位于第二压紧夹具与顶紧端夹具之间和/或位于第二压紧夹具与定位端夹具之间。\n[0018] 本发明还提供了一种弧度型材焊接方法，包括：\n[0019] 将反装焊接完成的弧度型材工件置于正装焊接工装的支撑板上，夹紧在定位端夹具和顶紧端夹具之间，其中，正装焊接工装包括多块支撑板、第一压紧夹具、第二压紧夹具、定位端夹具和顶紧端夹具，与顶紧端夹具和/或定位端夹具相邻的支撑板作为变形支撑板，该变形支撑板边缘处的支撑高度大于待支撑型材对应位置的高度，且变形支撑板的边缘处位于第二压紧夹具与定位端夹具之间和/或位于第二压紧夹具与顶紧端夹具之间，在弧度型材工件中间的型材下垫设预置反变形垫块；\n[0020] 采用第一压紧夹具压紧预置反变形垫块处的型材，且采用第二压紧夹具压紧邻近顶紧端夹具和/或定位端夹具的型材，对各型材两侧的坡口进行焊接。\n[0021] 由上述技术方案可知，本发明提供的工装支撑板、正装焊接工装和弧度型材焊接方法，针对现有工装不能有效控制弧度型材坡口错边以及错边调整困难的问题，通过在原有工装结构上改进支撑板的形状尺寸，增强工装压紧夹具的压卡效果，有效控制弧度型材长焊缝对接坡口处焊前错边问题，极大提高了长纵焊缝弧度型材的生产效率。\n附图说明\n[0022] 图1为现有技术中弧度型材工件整体装配工艺示意图；\n[0023] 图2为图1中局部部分放大的示意图；\n[0024] 图3为现有工艺中弧度型材工件坡口错边示意图；\n[0025] 图4为本发明实施例一提供的工装支撑板的示意图；\n[0026] 图5为本发明实施例二提供的弧度型材工件整体装配工艺示意图；\n[0027] 图6为应用本发明实施例提供的工装支撑板后坡口错边示意图。\n[0028] 附图标记：\n[0029] 101-第一型材； 102-第二型材； 103-第三型材；\n[0030] 104-第四型材； 105-第五型材； 201-第一压紧夹具；\n[0031] 202-第二压紧夹具； 205-定位端夹具； 206-顶紧端夹具；\n[0032] 207-工装基座； 208-第一铝板垫块； 209-第二铝板垫块；\n[0033] 213-第一支撑板； 223-第二支撑板； 203-第三支撑板；\n[0034] 233-第四支撑板； 204-第五支撑板； 243-变形支撑板；\n[0035] 305-第一坡口； 306-第二坡口； 307-第三坡口；\n[0036] 308-第四坡口。\n具体实施方式\n[0037] 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，需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动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。\n[0038] 实施例一\n[0039] 本发明实施例提供了一种工装支撑板，该工装支撑板边缘处的支撑高度大于待支撑型材对应位置的高度。\n[0040] 该支撑板主要是指正装焊接工装中邻近顶紧端夹具的支撑板，正装焊接工装的其他结构可参见图1所示。当然该工装支撑板也可以应用在其他地方，用于弧度型材具有弧度位置坡口处的焊接工装中，例如，如有需要可在邻近定位端夹具处的型材下使用该支撑板，不限于本实施例。\n[0041] 下面以邻近顶紧端夹具的该支撑板为例具体说明该支撑板在正装焊接工装和焊接方法中的应用原理，在其他处应用本发明实施例提供的支撑板的原理和方法同理可推，在此不再赘述，但不限于本实施例。\n[0042] 图4为本发明实施例一提供的工装支撑板结构示意图，如图4所示，相对于原有工装中的支撑板，该变形支撑板243将原支撑板边缘处的支撑高度加高，当工件在正装焊接工装内预置反变形后，位于外侧的第五型材105恰好可以搭接于该变形支撑板243的P点，该变形支撑板243的支撑高度大于第五型材105边缘处的高度。因此，只要保持P点的位置位于第二压紧夹具202压卡点的右侧，就能形成以P点为支点，以KP为力臂的杠杆结构，P点对第五型材105将产生一向上的支撑力，使第五型材105被P点上顶的部分产生上移的趋势，从而使第五型材105在第四坡口308处产生下降的趋势，降低了单独利用第二压紧夹具202将第五型材105外侧第四坡口308压下的难度，使当中间支撑板预置反变形并压卡后，第四坡口308不产生错边，从而有效控制弧度型材工件第四坡口308焊前的错边，从而减少了定位焊缝的数量。\n[0043] 本发明实施例提供的工装支撑板，改进原有正装焊接工装中支撑板的形状和尺寸，充分利用杠杆原理，增强了工装压紧夹具的压卡效果。\n[0044] 该支撑板可以采用多种形式，例如，支撑板为柱体，边缘处的支撑高度为柱体的高度，优选的是，支撑板为块状体，块状体上表面侧边处的高度为边缘处的支撑高度。并且块状体上表面可以与待支撑型材对应内表面之间具有大于零度的夹角。本发明实施例只是提供两种优选的方案，但并不以本实施例为限。\n[0045] 由于现有工装中，其他支撑板通常采用块状形式，以增大支撑面积，因此实施例一中提供的支撑板也采用块状体，可与其他支撑板相配套，在原来支撑板的基础上进行变形加工，节省了单独加工的程序，节省了加工成本，提高了效率。\n[0046] 实施例二\n[0047] 本发明实施例二还提供了一种正装焊接工装，图5为本发明实施例二提供的弧度型材工件整体装配工艺示意图，如图5所示，正装焊接工装中包括五组支撑板，分别为第一支撑板213、第二支撑板223、第三支撑板203、第四支撑板233和变形支撑板243，还包括第一压紧夹具201、第二压紧夹具202、定位端夹具205和顶紧端夹具206。\n[0048] 当然，支撑板的组数根据待支撑型材的个数而定，通常是与待支撑型材的数量相同，每组支撑板支撑一块型材，每组中的支撑板可以是包括多块同样形状和尺寸的支撑板，也可以是一整块的支撑板，以在纵向方向上支撑该处的型材，不以本实施例为限。\n[0049] 本实施例中，该正装焊接工装中与顶紧端夹具206相邻的变形支撑板243边缘处的支撑高度大于待支撑第五型材105对应位置的高度，并且变形支撑板243的边缘处位于第二压紧夹具202和顶紧端夹具206之间。所述的变形支撑板243边缘处位于第二压紧夹具202和顶紧端夹具206之间，是指位于第二压紧夹具202的中心线与顶紧端夹具206之间。\n[0050] 本实施例的正装焊接工装，针对现有工装不能有效控制弧度型材坡口错边以及错边调整困难的问题，在正装焊接工装中采用变形支撑板，因此增强了正装焊接工装中工装压紧夹具的压卡效果，有效控制弧度型材长焊缝对接坡口处焊前错边问题，无须调整焊接的坡口错边。\n[0051] 该正装焊接工装中的变形支撑板，可以为多种形式，例如，可以是柱体或块状体，本实施例中优选的是为块状体，但不以本实施例为限。\n[0052] 具体的是，如图5所示，该变形支撑板243为块状体，其上表面与待支撑的第五型材105对应内表面之间具有大于零度的夹角，并且其边缘处与顶紧端夹具206的顶紧位置平齐。该变形支撑板243其边缘处与顶紧端夹具206的顶紧位置平齐，与原工装中的第五支撑板相比，从原第五支撑板边缘MN的位置加宽至与弧形型材工件边缘PQ平齐的位置，变形支撑板243的右侧垂直线与第五型材105的最右侧的立筋共线。此时，由于P点的位置位于第五型材105的最右侧，使产生的力臂最大化，当第二压紧夹具202压卡在第五型材105上后，能更容易地将第五型材105外侧第四坡口308压下，从而在焊接过程中，更有效控制弧度型材工件第四坡口308焊前的错边。\n[0053] 实施例三\n[0054] 本发明实施例三还提供了一种弧度型材焊接方法，该方法可以采用本发明任意实施例所提供的正装焊接工装来实施，具体包括如下步骤：\n[0055] 将反装焊接完成的弧度型材工件置于正装焊接工装的支撑板上，夹紧在定位端夹具和顶紧端夹具之间，其中，正装焊接工装包括多块支撑板、第一压紧夹具、第二压紧夹具、定位端夹具和顶紧端夹具，与顶紧端夹具相邻的支撑板作为变形支撑板，该变形支撑板边缘处的支撑高度大于待支撑型材对应位置的高度，且变形支撑板的边缘处位于第二压紧夹具和顶紧端夹具之间，在弧度型材工件中间的型材下垫设预置反变形垫块；\n[0056] 采用第一压紧夹具压紧预置反变形垫块处的型材，且采用第二压紧夹具压紧邻近顶紧端夹具的型材，对各型材两侧的坡口进行焊接。\n[0057] 采用本实施例的焊接方法，利用本发明实施例所提供的正装焊接工装，型材边缘处的坡口不产生错边，如图6所示，因此减少了定位焊缝的数量，在正式焊接前无需再对坡口进行错边的调整，极大提高了长纵焊缝弧度型材的生产效率。\n[0058] 在采用本实施例焊接方法焊接的过程中，对型材的各个坡口的焊接分为定位焊接和正式焊接，可按照多种顺序，例如，从型材最左边一侧的坡口开始定位焊接，依次向右对其他坡口进行定位焊接，或者从型材中间坡口开始定位焊接，再定位焊接型材其他处的坡口，最后对型材上所有坡口进行正式焊接。\n[0059] 本实施例提供的优选方案是，采用第一压紧夹具压紧预置反变形垫块处的型材，且采用第二压紧夹具压紧邻近顶紧端夹具的型材，或者采用第二压紧夹具压紧邻近定位端夹具的型材，或者再增加一夹具同时压紧邻近顶紧端夹具和邻近定位端夹具的型材，不以本实施例为限。对各型材侧的坡口进行焊接的操作按照以下顺序执行：\n[0060] 首先，对预置反变形垫块处的型材两侧坡口进行定位焊接；\n[0061] 再次，对预置反变形垫块处的型材两侧坡口进行正式焊接；\n[0062] 然后，对邻近顶紧端夹具的型材侧没有预置反变形的坡口进行定位焊接，或者对邻近定位端夹具的型材侧没有预置反变形的坡口进行定位焊接，或同时对邻近顶紧端夹具和邻近定位端夹具的型材侧没有预置反变形的坡口进行定位焊接；\n[0063] 最后，对邻近顶紧端夹具或邻近定位端夹具型材侧，或者同时对邻近顶紧端夹具和邻近定位端夹具的型材侧没有预置反变形的坡口进行正式焊接。\n[0064] 本优选方案的工作原理是，首先完成预置反变形处的坡口的定位焊接和正式焊接，然后完成没有预置反变形处坡口的定位焊接和正式焊接，以保证没有预置反变形处坡口不发生错边。\n[0065] 具体的是，如图5所示，首先依次完成对第一坡口305、第二坡口306和第三坡口\n307该3道焊缝的定位焊接和正式焊接，由于累积焊接收缩变形的影响，第四型材104与第五型材105之间的没有预置反变形处的第四坡口308处将张开1～2mm的间隙。如果第五型材105处坡口稍高于第四型材104，由于第四坡口308处已经张开一定间隙，更容易调整第四坡口308处的错边，因此最后再对第四坡口308进行焊接，更有效的控制了第四坡口\n308焊前的错边。\n[0066] 上述定位焊接中，优选的是，对各型材坡口定位焊接时，焊缝长度为60mm～70mm，间距1.5mm～2mm，既能减少定位焊缝的数量，又可以防止坡口错边。\n[0067] 进一步的，为防止在焊接过程中，由于焊接收缩变形导致第四坡口308处的间隙进一步增大，正式焊接前，将第四坡口308收弧端进行一段定位焊，焊缝长度70mm～80mm，从而使第四坡口308具备了正式焊接的条件。\n[0068] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。