本发明公开了一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，包括基础座、车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体，所述基础座与地面固定，在基础座的顶部设有连接榫头，所述车顶正面焊接夹具体的底部和车顶反面焊接夹具体的底部分别设有与连接榫头相适配的连接榫槽，所述车顶正面焊接夹具体上和车顶反面焊接夹具体上分别设有吊装结构。本发明的车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体可以通过天车进行快速调换，可以实现在一个自动焊台位上分别进行车顶正、反面自动焊接操作，并能保证车顶部件的焊接质量，克服了现有地铁车辆车顶焊接工艺布局灵活性不足的问题，保证了车顶焊接的项目进度。
1.一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：包括基础座(1)、车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体，所述基础座(1)与地面固定，在基础座(1)的顶部设有连接榫头(2)，所述车顶正面焊接夹具体的底部和车顶反面焊接夹具体的底部分别设有与连接榫头(2)相适配的连接榫槽(3)；
其中，所述车顶正面焊接夹具体包括立柱(9)、车顶正面支撑架和车顶正面压紧装置，所述连接榫槽(3)设置在立柱(9)的下端，立柱(9)的上端固定车顶正面支撑架，所述车顶正面支撑架由纵梁(25)和横梁(26)焊接而成，且车顶正面支撑架长宽尺寸比车顶(11)略大；所述车顶正面压紧装置和吊装结构(4)设置在车顶正面支撑架上；
其中，所述车顶反面焊接夹具体包括车顶反面支撑架和车顶反面压紧装置，所述车顶反面支撑架由纵梁(25)和横梁(26)焊接而成，且车顶反面支撑架长宽尺寸比车顶(11)略大，所述连接榫槽(3)设置在车顶反面支撑架的纵梁(25)的下端；所述车顶反面压紧装置和吊装结构(4)设置在车顶反面支撑架上；
所述车顶正面压紧装置包括正面支撑模块(13)、正面对夹装置(14)、防拱装置(15)、正面横向夹紧块(16)、正面横向定位块(17)、纵向加紧装置(18)和纵向定位板(19)；所述正面支撑模块(13)设置在车顶正面支撑架的横梁(26)上，所述正面对夹装置(14)设置在正面支撑模块(13)的两端，所述防拱装置(15)设置在正面支撑模块(13)的上方，所述正面横向夹紧块(16)和正面横向定位块(17)对称设置在车顶正面支撑架的横梁(26)的两端，所述纵向加紧装置(18)和纵向定位板(19)对称设置在车顶正面支撑架的纵梁(25)的两端。
2.根据权利要求1所述的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：所述基础座(1)包括调整座(5)和底板(6)，所述调整座(5)的顶部与连接榫头(2)的底部螺纹连接，所述调整座(5)的下端通过调节螺栓(7)连接底板(6)，所述底板(6)通过地脚螺栓(8)与地面固定。
3.根据权利要求1所述的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：所述正面对夹装置(14)包括两个对夹气缸(32)，其中一个对夹气缸(32)安装在气缸固定座(33)上，气缸固定座(33)固定在车顶正面支撑架的横梁(26)一端，另一个对夹气缸(32)安装在气缸滑动座(34)上，气缸滑动座(34)与另一个调节气缸(47)连接，调节气缸(47)驱动气缸滑动座(34)沿车顶正面支撑架的横梁(26)滑动，进而带动对夹气缸(32)运动，每个对夹气缸(32)均通过连杆机构(35)连接一个侧向压头(36)；所述正面横向夹紧块(16)固定在气缸滑动座(34)内侧，正面横向定位块(17)固定在靠近气缸固定座(33)内侧的正面支撑模块(13)的端部。
4.根据权利要求1所述的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：所述防拱装置(15)包括垂直压头(37)、下压气缸(38)、悬臂(39)、连接柱(40)和连接梁(41)，所述连接梁(41)的两端通过螺栓与立柱(9)固定，连接柱(40)下部通过焊接与车顶正面支撑架的纵梁(25)、连接梁(41)分别固定，悬臂(39)的一端与连接柱(40)的上端固定，悬臂(39)的另一端固定下压气缸(38)，所述下压气缸(38)位于正面支撑模块(13)中心的正上方，垂直压头(37)安装在下压气缸(38)上。
5.根据权利要求1所述的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：所述纵向加紧装置(18)包括设置在车顶正面支撑架的纵梁(25)一端的水平梁(42)，在水平梁(42)上安装一排纵向螺纹套管(43)，在每个纵向螺纹套管(43)内设有与之相适配的纵向调节螺杆(44)。
6.根据权利要求1所述的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：所述车顶反面压紧装置包括反面支撑模块(20)、反面对夹装置(21)、反面横向加紧装置(22)、反面横向定位块(23)、档杆(24)和纵向定位板(19)，所述反面支撑模块(20)设置在车顶反面支撑架的横梁(26)上，所述反面对夹装置(21)设置在反面支撑模块(20)的两端，所述反面横向加紧装置(22)和反面横向定位块(23)对称设置在车顶反面支撑架的横梁(26)的两端，所述档杆(24)设置在反面对夹装置(21)上，所述纵向定位板(19)设置在车顶反面支撑架的纵梁(25)的一端。
7.根据权利要求6所述的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：所述反面对夹装置(21)包括两个对夹气缸(32)，两个对夹气缸(32)分别通过气缸固定座(33)固定在车顶反面支撑架的横梁(26)的两端，每个对夹气缸(32)均通过连杆机构(35)连接一个侧向压头(36)；所述反面横向加紧装置(22)包括设置在气缸固定座(33)上的横向螺纹套管(46)，在横向螺纹套管(46)内设有与之相适配的横向调节螺杆(12)；所述反面横向定位块(23)固定在气缸固定座(33)的内侧；所述档杆(24)固定在气缸固定座(33)上。
8.根据权利要求1所述的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，其特征在于：所述吊装结构(4)包括吊装螺杆(29)，所述吊装螺杆(29)通过圆螺母(30)固定在车顶正面支撑架的和车顶反面支撑架的纵梁(25)上。
一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具
技术领域
[0001] 本发明设计一种焊接工装，尤其是一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具。
背景技术
[0002] 目前，地铁车辆大型部件的焊接操作均采用焊接机器人来完成，此类焊接机器人均为进口且价格都比较昂贵，利用一台焊接机器人在其有限轨道长度范围内完成部件的正反焊接是最直接的节约成本的途径。
[0003] 在现有地铁车辆车顶焊接工艺布局中，车顶正反两面均有一个自动焊台位，每个台位都是单独设计的固定夹具，一旦工艺布局发生改变，这些大型夹具的移装必然需要一个相当长的时间内才能完成。
[0004] 但是，国外焊接机器人的生产及送货周期均很长，在项目时间较紧，焊接机器人需要数量很多时，只能优先到达一部份焊接机器人，根据原有工艺布局，车顶正反面焊接各有一台焊接机器人，但由于2台焊接机器人不能同时到达，只能先有1台焊接机器人先到货，因此只能有1个台位可以进行生产。这样必然就影响整个项目的进度，打乱了前期的工艺布局策划。
发明内容
[0005] 发明目的：本发明的目的是提供一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，可以实现在一个自动焊台位上分别进行车顶正、反面自动焊接操作，并能保证车顶部件的焊接质量，以克服现有地铁车辆车顶焊接工艺布局灵活性不足的问题，保证车顶焊接的项目进度。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
[0007] 一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具，包括基础座、车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体，所述基础座与地面固定，在基础座的顶部设有连接榫头，所述车顶正面焊接夹具体的底部和车顶反面焊接夹具体的底部分别设有与连接榫头相适配的连接榫槽；
[0008] 其中，所述车顶正面焊接夹具体包括立柱、车顶正面支撑架和车顶正面压紧装置，所述连接榫槽设置在立柱的下端，立柱的上端固定车顶正面支撑架，所述车顶正面支撑架由纵梁和横梁焊接而成，且车顶正面支撑架长宽尺寸比车顶略大；所述车顶正面压紧装置和吊装结构设置在车顶正面支撑架上；
[0009] 其中，所述车顶反面焊接夹具体包括车顶反面支撑架和车顶反面压紧装置，所述车顶反面支撑架由纵梁和横梁焊接而成，且车顶反面支撑架长宽尺寸比车顶略大，所述连接榫槽设置在车顶反面支撑架的纵梁的下端；所述车顶反面压紧装置和吊装结构设置在车顶反面支撑架上。
[0010] 进一步的，所述基础座包括调整座和底板，所述调整座的顶部与连接榫头的底部螺纹连接，所述调整座的下端通过调节螺栓连接底板，所述底板通过地脚螺栓与地面固定。
[0011] 进一步的，所述车顶正面压紧装置包括正面支撑模块、正面对夹装置、防拱装置、正面横向夹紧块、正面横向定位块、纵向加紧装置和纵向定位板；所述正面支撑模块设置在车顶正面支撑架的横梁上，所述正面对夹装置设置在正面支撑模块的两端，所述防拱装置设置在正面支撑模块的上方，所述正面横向夹紧块和正面横向定位块对称设置在车顶正面支撑架的横梁的两端，所述纵向加紧装置和纵向定位板对称设置在车顶正面支撑架的纵梁的两端。
[0012] 进一步的，所述正面对夹装置包括两个对夹气缸，其中一个对夹气缸安装在气缸固定座上，气缸固定座固定在车顶正面支撑架的横梁一端，另一个对夹气缸安装在气缸滑动座上，气缸滑动座与另一个调节气缸连接，调节气缸驱动气缸滑动座沿车顶正面支撑架的横梁滑动，进而带动对夹气缸运动，每个对夹气缸均通过连杆机构连接一个侧向压头；所述正面横向夹紧块固定在气缸滑动座内侧，正面横向定位块固定在靠近气缸固定座内侧的正面支撑模块的端部。
[0013] 进一步的，所述防拱装置包括垂直压头、下压气缸、悬臂、连接柱和连接梁，所述连接梁的两端通过螺栓与立柱固定，连接柱下部通过焊接与车顶正面支撑架的纵梁、连接梁分别固定，悬臂的一端与连接柱的上端固定，悬臂的另一端固定下压气缸，所述下压气缸位于正面支撑模块中心的正上方，垂直压头安装在下压气缸上。
[0014] 进一步的，所述纵向加紧装置包括设置在车顶正面支撑架的纵梁一端的水平梁，在水平梁上安装一排纵向螺纹套管，在每个纵向螺纹套管内设有与之相适配的纵向调节螺杆。
[0015] 进一步的，所述车顶反面压紧装置包括反面支撑模块、反面对夹装置、反面横向加紧装置、反面横向定位块、档杆和纵向定位板，所述反面支撑模块设置在车顶反面支撑架的横梁上，所述反面对夹装置设置在反面支撑模块的两端，所述反面横向加紧装置和反面横向定位块对称设置在车顶反面支撑架的横梁的两端，所述档杆设置在反面对夹装置上，所述纵向定位板设置在车顶反面支撑架的纵梁的一端。
[0016] 进一步的，所述反面对夹装置包括两个对夹气缸，两个对夹气缸分别通过气缸固定座固定在车顶反面支撑架的横梁的两端，每个对夹气缸均通过连杆机构连接一个侧向压头；所述反面横向加紧装置包括设置在气缸固定座上的横向螺纹套管，在横向螺纹套管内设有与之相适配的横向调节螺杆；所述反面横向定位块固定在气缸固定座的内侧；所述档杆固定在气缸固定座上。
[0017] 进一步的，所述吊装结构包括吊装螺杆，所述吊装螺杆通过圆螺母固定在车顶正面支撑架的和车顶反面支撑架的纵梁上。
[0018] 有益效果：(1)本发明的车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体可以通过天车进行快速调换，可以实现在一个自动焊台位上分别进行车顶正、反面自动焊接操作，并能保证车顶部件的焊接质量，克服了现有地铁车辆车顶焊接工艺布局灵活性不足的问题，保证了车顶焊接的项目进度；(2)在焊接机器人的有限轨道范围内实现车顶的正反焊接，既提高了焊接机器人的使用率，也降低了焊接机器人轨道的铺设长度，节约了制造成本；(3)从车顶正反面自动焊接夹具进而可以推广到侧墙和地板，并将所有夹具的底座制作成相同的连接形式，必可以实现车顶、侧墙、地板这三个大型焊接台位的工艺布局灵活性，不光可以实现一台焊接机器人完成车顶的正反焊接，甚至可以实现一台焊接机器人完成车顶、侧墙、地板三个部件的正反焊接，也大大缩减了焊接机器人到货时间较长对整个项目的影响，同时也大大节约了购置焊接机器人的成本。
附图说明
[0019] 图1为车顶正面焊接夹具体与基础座的装配示意图。
[0020] 图2为基础座的结构示意图。
[0021] 图3为正面对夹装置的截面图。
[0022] 图4为防拱装置的截面图。
[0023] 图5为图1中的A-A向剖视图。
[0024] 图6为图1中的B向剖视图。
[0025] 图7为大斜支撑梁的分布示意图。
[0026] 图8为车顶反面焊接夹具体与基础座装配示意图。
[0027] 图9为反面对夹装置的截面图。
[0028] 图10反面横向加紧装置的结构示意图。
[0029] 图11为档杆的截面图。
[0030] 图12为图8中的C-C向剖视图。具体实施方式：
[0031] 下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0032] 如图1和8所示，本发明的一种地铁车辆车顶正反面自动焊接夹具包括基础座1、车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体，所述基础座1与地面固定，在基础座1的顶部设有连接榫头2，所述车顶正面焊接夹具体的底部和车顶反面焊接夹具体的底部分别设有与连接榫头2相适配的连接榫槽3，所述车顶正面焊接夹具体上和车顶反面焊接夹具体上分别设有吊装结构4。
[0033] 如图2所示，所述基础座1包括调整座5和底板6，所述调整座5的顶部与连接榫头2的底部螺纹连接，所述调整座5的下端通过调节螺栓7连接底板6，所述底板6的四角通过地脚螺栓8与地面固定，通过调节螺栓7可对基础座1进行整体找平。
[0034] 如图1、3和7所示，所述车顶正面焊接夹具体包括立柱9、车顶正面支撑架和车顶正面压紧装置。由于车顶正面焊接为高台位操作，车顶11高度必须保证人可以在车顶正面焊接夹具体的底下进行手工焊接，因此加设立柱9。所述连接榫槽3设置在立柱9的下端，立柱9的上端固定车顶正面支撑架，所述车顶正面支撑架的长宽尺寸比车顶11略大。车顶正面支撑架包括两根纵梁25，在两根纵梁25上间隔设置若干根横梁26，横梁26与纵梁25焊接固定。由于车顶正面焊接夹具体的整体重量比车顶反面焊接夹具体要大，在两根纵梁25之间固定若干根大斜支撑梁27，在立柱9和纵梁25、横梁26之间固定若干小斜支撑梁
28，用于增加车顶正面焊接夹具体的整体刚度。
[0035] 所述吊装结构4安装在车顶正面支撑架的横向两端，吊装结构4包括对称设置在车顶正面支撑架的两根纵梁25外侧的两排吊装螺杆29，所述吊装螺杆29通过圆螺母30固定在纵梁25上。通过专用吊具的吊钩与吊装螺杆29的等距配合，保证了吊装结构4在起吊过程中受力均匀，不会因为受力不均匀而导致车顶正面焊接夹具体产生塑性变形。
[0036] 所述车顶正面压紧装置设置在车顶正面支撑架上。车顶正面压紧装置包括正面支撑模块13、正面对夹装置14、防拱装置15、正面横向夹紧块16、正面横向定位块17、纵向加紧装置18和纵向定位板19。
[0037] 所述车顶正面支撑模块13设置在车顶正面支撑架的横梁26上，每个车顶正面支撑模块13由若干尼龙块组成，尼龙块上表面为激光切割的圆弧面，便于配合车顶型材。由于正面支撑模块13无法通过水平仪找平，因此需要在每个正面支撑模块13下端增加一个平面底座31，在平面底座31和横梁26之间设置若干垫板，通过增减垫板对平面底座31进行找平，平面底座31找平后，再通过螺栓分别于正面支撑模块13和横梁26连接固定。
[0038] 所述正面对夹装置14设置在正面支撑模块13的两端，可保证车顶型材与正面支撑模块13贴紧。正面对夹装置14包括分别设置在横梁26两端的两个对夹气缸32，其中一个对夹气缸32安装在气缸固定座33上，气缸固定座33固定在横梁26一端，另一个对夹气缸32安装在气缸滑动座34上，气缸滑动座34与另一个调节气缸47连接，调节气缸47可以驱动气缸滑动座34沿横梁26滑动，进而带动另一个对夹气缸32运动，调节两个对夹气缸32之间的距离，每个对夹气缸32均通过连杆机构35连接一个侧向压头36，通过侧向压头36压紧车顶型材。
[0039] 为了使正面对夹装置14夹紧时可保证车顶型材之间插紧，型材之间的插口间隙达到焊接要求，在车顶正面支撑架的横向两端对称设置正面横向夹紧块16和正面横向定位块17。所述正面横向夹紧块16为固定在气缸滑动座34内侧的顶块，在顶块上开设有与型材相适配的卡槽；正面横向定位块17固定在靠近气缸固定座33内侧的正面支撑模块13的端部。两个对夹气缸32之间的距离变小时，正面横向夹紧块16和正面横向定位块17之间的距离也同步变小，由横向两侧将车顶型材加紧。
[0040] 如图4所示，在进行车顶11的正面焊接时，正面对夹装置14只能夹紧车顶11两侧，所以车顶11中间部会上拱，与正面支撑模块13不贴合，为了防止车顶11上拱，在正面支撑模块13的上方设置防拱装置15。防拱装置15包括垂直压头37、下压气缸38、悬臂39、连接柱40和连接梁41，所述连接梁41的两端通过螺栓与立柱9固定，连接柱40下部通过焊接与纵梁25、连接梁41分别固定，悬臂39的一端与连接柱40的上端固定，悬臂39的另一端固定下压气缸38，所述下压气缸38位于正面支撑模块13中心的正上方，垂直压头37安装在下压气缸38上。
[0041] 如图5和6所示，为了防止在进行车顶正面焊时，车顶型材发生纵向窜动，在车顶正面支撑架的纵向两端对称设置纵向加紧装置18和纵向定位板19。所述纵向加紧装置18包括设置在纵梁25一端的水平梁42，在水平梁42上安装一排纵向螺纹套管43，在每个纵向螺纹套管43内设有与之相适配的纵向调节螺杆44；所述纵向定位板19固定在纵梁25另一端。通过旋转纵向调节螺杆44，由纵向两端将车顶型材加紧。
[0042] 如图8和9所示，所述车顶反面焊接夹具体包括车顶反面支撑架和车顶反面压紧装置，车顶反面支撑架的长宽尺寸比地铁车辆车顶11略大，结构与车顶正面支撑架的结构相同，包括两根纵梁25，在两根纵梁25上间隔设置若干根横梁26。在两根纵梁25的下端分别通过螺栓固定一排连接块45，在每个连接块45上设有与连接榫头2相适配的连接榫槽3。
[0043] 吊装结构4安装在车顶反面支撑架的横向两端，车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体共用一个专用吊具，因此吊装结构4与车顶正面焊接夹具体上的相同，保证了吊装结构4在起吊过程中受力均匀，不会因为受力不均匀而导致车顶反面焊接夹具体产生塑性变形。
[0044] 所述车顶反面压紧装置包括反面支撑模块20、反面对夹装置21、反面横向加紧装置22、反面横向定位块23、档杆24和纵向定位板19。
[0045] 所述车顶反面支撑模块20设置在横梁26上，车顶反面支撑模块20的构成及连接结构与车顶正面支撑模块13相同，区别在于车顶反面支撑模块20上的圆弧面是下凹的。
[0046] 所述反面对夹装置21设置在反面支撑模块20的两端，可保证车顶型材与反面支撑模块20贴紧。反面对夹装置21包括分别设置在横梁26两端的两个对夹气缸32，两个对夹气缸32分别通过气缸固定座33固定在横梁26的两端，每个对夹气缸32均通过连杆机构35连接一个侧向压头36，通过侧向压头36压紧车顶型材。车顶11正面自动焊前，正面对夹装置14起到将型材横向压紧的作用，使车顶11圆弧弦长满足焊前所需尺寸。而反面自动焊接时，车顶11已经完成正面自动焊，形成一个整体，车顶11的圆弧弦长已经为定值，因此反面对夹装置21的间距设置成比车顶宽度大的固定值即可。
[0047] 如图9和10所示，为了使反面对夹装置21夹紧时可保证车顶11型材之间插紧，型材之间的插口间隙达到焊接要求，在车顶反面支撑架的横向两端对称设置反面横向加紧装置22、反面横向定位块23。所述反面横向加紧装置22包括设置在气缸固定座33上的横向螺纹套管46，在横向螺纹套管46内设有与之相适配的横向调节螺杆12，在横向调节螺杆12的端部设有与型材相适配的锥形头10，反面横向定位块23固定在横梁26另一端的气缸固定座33的内侧，通过旋转横向调节螺杆12，由横向两测将车顶型材加紧。
[0048] 如图11所示，所述档杆24固定在反面对夹装置21的气缸固定座33上。该档杆24在车顶11降落时起导向作用，保证车顶11正好落在车顶反面压紧装置的中间。
[0049] 如图12所示，所述纵向定位板19固定在纵梁25另一端。由于车顶11是由若干块型材拼接而成，在正面焊接时需要利用纵向加紧装置18对型材的对齐情况进行微调，保证型材端部均和纵向定位板19顶紧对齐。而在反面自动焊时，由于车顶11已通过正面自动焊焊接成为一个整体，因此只需保证车顶11端部和纵向定位板19顶紧对齐即可。
[0050] 使用时，车顶正面焊接夹具体和车顶反面焊接夹具体可以通过天车进行快速调换，可以实现在一个自动焊台位上分别进行车顶正、反面自动焊接操作，并能保证车顶部件的焊接质量，克服了现有地铁车辆车顶焊接工艺布局灵活性不足的问题，保证了车顶焊接的项目进度。同时在焊接机器人的有限轨道范围内实现车顶的正反焊接，既提高了焊接机器人的使用率，也降低了焊接机器人轨道的铺设长度，节约了制造成本。
[0051] 从车顶正反面自动焊接夹具进而可以推广到侧墙和地板，并将所有夹具的底座制作成相同的连接形式，必可以实现车顶、侧墙、地板这三个大型焊接台位的工艺布局灵活性。不光可以实现一台焊接机器人完成车顶的正反焊接，甚至可以实现一台焊接机器人完成车顶、侧墙、地板三个部件的正反焊接，也大大缩减了焊接机器人到货时间较长对整个项目的影响，同时也大大节约了购置焊接机器人的成本。
[0052] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
