激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装

摘要

激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装属于轨道车辆激光焊接不锈钢侧墙工艺中所使用的侧墙辅助定位装置领域，该工装包括台面和底座，台面的形状与侧墙体外侧壁曲面轮廓的形状相同，底座上端面的整体轮廓与台面下端面的整体轮廓相匹配，台面通过螺栓固连在底座上；台面上设有多条通气槽，每条通气槽上设有至少一个抽气孔，台面在对应侧墙体上开孔的位置周边均设有凹槽，凹槽内填满密封胶条。本发明的工装能够保证波纹板的下端面与侧墙体内侧壁之间的间隙值更容易控制在给定的间距范围内，使其能够完全符合激光焊接工艺对其预留焊缝间隙值的高标准控制要求，并最终使得激光焊接工艺得以应用于轨道车辆的不锈钢侧墙的焊接领域。

权利要求

1.激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装，其包括台面(3)和底座(4)，台面(3)的形状与侧墙体(1)外侧壁曲面轮廓的形状相同，底座(4)上端面的整体轮廓与台面(3)下端面的整体轮廓相匹配，台面(3)通过螺栓固连在底座(4)上；台面(3)上设有多条通气槽，每条通气槽上设有至少一个抽气孔，台面(3)在对应侧墙体(1)上开孔的位置周边均设有凹槽，凹槽内填满密封胶条；其特征在于，所述台面(3)包括上台面(3-1)、下台面(3-2)和多个密封胶条(3-3)；

上台面(3-1)的形状与侧墙的上墙板(1-1)的形状相同，在其对应上墙板(1-1)的窗口区域(1-1-1)的位置上设有上台面窗口(3-1-7)，在上台面窗口(3-1-7)的轮廓边缘设有上台面窗口胶条密封凹槽(3-1-7-1)，上台面(3-1)在其外围周边设有上台面边缘胶条密封凹槽(3-1-1)，在对应上墙板(1-1)的方孔位置设有上台面方孔胶条密封凹槽(3-1-2)，在对应上墙板(1-1)的圆孔位置设有上台面圆孔胶条密封凹槽(3-1-3)，在沿上墙板(1-1)长度方向上设有多条上台面通气槽(3-1-4)，每条上台面通气槽(3-1-4)上设有至少一个上台面抽气孔(3-1-5)；上台面(3-1)上开有用于与底座(4)连接的多个上台面沉孔(3-1-6)；

下台面(3-2)的形状与侧墙的下墙板(1-2)的形状相同，下台面(3-2)在其外围周边设有下台面边缘胶条密封凹槽(3-2-1)，在对应下墙板(1-2)的方孔位置设有下台面方孔胶条密封凹槽(3-2-2)，在沿下墙板(1-2)长度方向上设有多条下台面通气槽(3-2-3)，每条下台面通气槽(3-2-3)上设有至少一个下台面抽气孔(3-2-4)；下台面(3-2)上开有用于与底座(4)连接的多个下台面沉孔(3-2-5)；

多个密封胶条(3-3)填满上述的上台面边缘胶条密封凹槽(3-1-1)、上台面方孔胶条密封凹槽(3-1-2)、上台面圆孔胶条密封凹槽(3-1-3)、下台面边缘胶条密封凹槽(3-2-1)和下台面方孔胶条密封凹槽(3-2-2)。

说明书

激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装

技术领域

[0001] 本发明属于轨道车辆激光焊接不锈钢侧墙工艺中所使用的侧墙辅助定位装置领域，具体涉及一种激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装。

背景技术

[0002] 如图1至图3所示，轨道车辆的不锈钢侧墙是由多个波纹板2平行地焊接在侧墙体1的内侧壁上而构成，侧墙体1是宽、大、薄的圆弧曲面薄板，其由上墙板1-1和下墙板1-2对接组焊而成。上墙板1-1为平面薄板，其端面上开设有窗口区域1-1-1、两个上墙板小方孔1-1-2和两个上墙板小圆孔1-1-3。下墙板1-2的主体为弧形板，其端面上开设有两个下墙板小方孔1-2-1。每一条波纹板2的下端面两侧均需要与上墙板1-1或下墙板1-2的内侧端面进行焊接。

[0003] 另一方面，激光焊接技术是较为成熟而高的效焊接技术，其焊接速率高、热应力低和热影响区金相变化范围小等特性尤其适用于焊接薄壁金属材料。将激光焊接技术应用于轨道车辆的不锈钢侧墙制造领域，能够减小侧墙体1的焊接变形，显著改善其外表面在焊接后的外观形貌，减少返修率，从而提高不锈钢侧墙的生产质量和生产效率。此外，受制于激光焊接热影响区小、焊接精度高的特性，其对薄板焊件的组对精度也提出了非常严格的要求，实施焊接前，所有波纹板2的下端面均需要与侧墙体1的内侧壁非常紧密的贴合，其二者的密贴缝隙不得超过0.1mm。

[0004] 然而现有对类似于侧墙体大型厚壁板材的常规焊接定位方式通常是将侧墙体1的外轮廓边缘以及其窗口区域1-1-1的轮廓边缘分别用多个快速夹钳间隔环绕和压紧。但上述常规方法无法对位于侧墙体1的外轮廓边缘和窗口区域1-1-1的轮廓边缘之间的大面积区域实施紧固，在后续向墙体1内侧壁上组对和焊接波纹板2的工序中，这些未能被压紧的大面积区域很容易因受到挤压而导致发生塌陷或隆起变形，从而导致波纹板2的下端面与侧墙体1的内侧壁的密贴缝隙远远超过0.1mm，并进一步造成激光焊接方案无法实施。此外，用快速夹钳间隔环绕压紧的方法也容易导致侧墙体1的外轮廓边缘和窗口区域1-1-1的轮廓边缘发生不可恢复的压迫变形，影响侧墙体1外端连续曲面的流线性和美观度。

发明内容

[0005] 为了解决现有使用多个快速夹钳的常规大型厚壁板材焊接定位方法无法应用于轨道车辆的不锈钢侧墙的激光焊接方案，其快速夹钳的压接点容易导致侧墙体的外侧壁发生不可恢复的压迫变形，影响其曲面的流线性和美观度；以及因无法对位于侧墙体中部的大面积区域实施精确的紧固而导致波纹板的下端面与侧墙体内侧壁之间的距离值经常超过激光焊接工艺所规定的间隙控制要求，进而导致激光焊接方案无法实施的技术问题，本发明提供一种激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装。

[0006] 本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

[0007] 激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装，其包括台面和底座，台面的形状与侧墙体外侧壁曲面轮廓的形状相同，底座上端面的整体轮廓与台面下端面的整体轮廓相匹配，台面通过螺栓固连在底座上；台面上设有多条通气槽，每条通气槽上设有至少一个抽气孔，台面在对应侧墙体上开孔的位置周边均设有凹槽，凹槽内填满密封胶条；上述台面包括上台面、下台面和多个密封胶条；上台面的形状与侧墙的上墙板的形状相同，在其对应上墙板的窗口区域的位置上设有上台面窗口，在上台面窗口的轮廓边缘设有上台面窗口胶条密封凹槽，上台面在其外围周边设有上台面边缘胶条密封凹槽，在对应上墙板的方孔位置设有上台面方孔胶条密封凹槽，在对应上墙板的圆孔位置设有上台面圆孔胶条密封凹槽，在沿上墙板长度方向上设有多条上台面通气槽，每条上台面通气槽上设有至少一个上台面抽气孔；上台面上开有用于与底座连接的多个上台面沉孔；下台面的形状与侧墙的下墙板的形状相同，下台面在其外围周边设有下台面边缘胶条密封凹槽，在对应下墙板的方孔位置设有下台面方孔胶条密封凹槽，在沿下墙板长度方向上设有多条下台面通气槽，每条下台面通气槽上设有至少一个下台面抽气孔；下台面上开有用于与底座连接的多个下台面沉孔；多个密封胶条填满上述的上台面边缘胶条密封凹槽、上台面方孔胶条密封凹槽、上台面圆孔胶条密封凹槽、下台面边缘胶条密封凹槽和下台面方孔胶条密封凹槽。

[0008] 本发明的有益效果是：该激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装的上、下两个台面的上端面形状均分别与侧墙体外侧壁曲面上对应区域的形状相同，台面的下方由与其匹配的底座进行支撑和固定。台面上设有多条通气槽，每条通气槽上设有至少一个抽气孔，台面在对应侧墙体上开孔的位置周边均设有凹槽，凹槽内填满密封胶条。通过将每一个上台面抽气孔和下台面抽气孔均与负压系统的抽真空管线连接即可以均匀而同步地抽走每一个通气槽内的空气，从而在侧墙体的外侧壁曲面与台面的上端面之间形成真空度均匀的大面积负压区域，进而使得侧墙体的圆弧曲面外侧面被均匀的负压力固定在本发明的定位夹紧工装上。多个彼此独立的闭合密封胶条区域进一步将大面积负压区域划分为上台面平面负压区和下台面圆弧曲面负压区，从而有利于分别调整该两大负压区的真空度，并可以另行对下台面圆弧曲面负压区的真空度值进行额外的补偿控制。

[0009] 该定位夹紧工装通过负压吸附的方式对侧墙体的外侧壁曲面进行定位，克服了快速夹钳的压接点对侧墙体外侧壁造成压迫变形的问题，通过将多个通气槽分别均接入负压抽真空管线的形式以避免侧墙体中部的大面积区域压力施加不均匀所引发的隆起变形或塌陷，在更好地保护侧墙体曲面的流线性和美观度的同时，还能对位于侧墙体中部的大面积区域进行同步的高精确定位，从而保障了波纹板的下端面与侧墙体内侧壁之间的间隙值能更容易控制在给定的间距范围之内，使其能够完全符合激光焊接工艺对其预留焊缝间隙值的高标准控制要求，并最终使得激光焊接工艺得以应用于轨道车辆的不锈钢侧墙的焊接领域。

[0010] 此外该激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装还具有结构简单实用，操作方便，成本低廉，便于推广普及等优点。

附图说明

[0011] 图1是轨道车辆不锈钢侧墙的立体图；

[0012] 图2是图1的侧右视图；

[0013] 图3是侧墙体的立体图；

[0014] 图4是本发明激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装的立体图；

[0015] 图5是图4的右视图；

[0016] 图6是本发明台面上全部密封胶条的立体图；

[0017] 图7是本发明台面的立体图；

[0018] 图8是本发明底座的立体图；

[0019] 图9是图7中I部分的局部放大图；

[0020] 图10是本发明激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装的应用示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

[0022] 如图4至图9所示，本发明的激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装包括台面3和底座4，台面3的形状与侧墙体1外侧壁曲面轮廓的形状相同，底座4上端面的整体轮廓与台面3下端面的整体轮廓相匹配，台面3通过螺栓固连在底座4上。台面3上设有多条通气槽，每条通气槽上设有至少一个抽气孔，台面3在对应侧墙体1上开孔的位置周边均设有凹槽，凹槽内填满密封胶条。

[0023] 台面3包括上台面3-1、下台面3-2和多个密封胶条3-3。

[0024] 上台面3-1上端面的形状与侧墙的上墙板1-1外侧壁曲面轮廓的形状相同，在其对应上墙板1-1的窗口区域1-1-1的位置上设有上台面窗口3-1-7，在上台面窗口3-1-7的轮廓边缘设有上台面窗口胶条密封凹槽3-1-7-1，上台面3-1在其外围周边设有上台面边缘胶条密封凹槽3-1-1，在对应上墙板1-1的上墙板小方孔1-1-2的位置设有上台面方孔胶条密封凹槽3-1-2，在对应上墙板小圆孔1-1-3的位置设有上台面圆孔胶条密封凹槽3-1-3，在沿上墙板1-1长度方向上设有多条上台面通气槽3-1-4，每条上台面通气槽3-1-4上设有至少一个上台面抽气孔3-1-5，上台面3-1上开有用于与底座4连接的多个上台面沉孔3-1-6。

[0025] 下台面3-2的形状与侧墙的下墙板1-2的形状相同，下台面3-2在其外围周边设有下台面边缘胶条密封凹槽3-2-1，在对应下墙板1-2的下墙板小方孔1-2-1的位置设有下台面方孔胶条密封凹槽3-2-2，在沿下墙板1-2长度方向上设有多条下台面通气槽3-2-3，每条下台面通气槽3-2-3上设有至少一个下台面抽气孔3-2-4。下台面3-2上开有用于与底座4连接的多个下台面沉孔3-2-5。为了保证台面3的制造精度，采用先将台面3通过螺栓与底座4上的各个沉孔固连，然后再用数控加工中心对台面3的上端面进行整体精加工的方式，上台面3-1加工成水平面，其平面度范围是0～0.3mm，上台面3-2的面形误差值也需控制在0～0.3mm的范围之内。

[0026] 多个密封胶条3-3填满上述的上台面边缘胶条密封凹槽3-1-1、上台面方孔胶条密封凹槽3-1-2、上台面圆孔胶条密封凹槽3-1-3、下台面边缘胶条密封凹槽3-2-1和下台面方孔胶条密封凹槽3-2-2。

[0027] 如图10所示，具体应用本发明的激光焊接不锈钢侧墙用定位夹紧工装时，首先使侧墙体1的圆弧曲面外侧面向下并使上墙板1-1上开设的窗口区域1-1-1、上墙板小方孔1-1-2和上墙板小圆孔1-1-3与上台面窗口胶条密封凹槽3-1-7-1、上台面方孔胶条密封凹槽
3-1-2以及上墙板小圆孔胶条密封凹槽3-1-3分别对齐，并使下墙板1-2上开设的两个下墙板小方孔1-2-1均与下台面方孔胶条密封凹槽3-2-2也对齐。

[0028] 将每一个上台面抽气孔3-1-5和下台面沉孔3-2-5均与负压管线连接，并启动负压系统抽走空气，即可在侧墙体1的外侧壁曲面与台面3的上端面之间形成负压区域，且该负压真空区域分别被其各自所对应闭合密封胶条3-3曲线分隔成彼此独立的上台面大面积平面负压区3-3-1和下台面大面积圆弧曲面负压区3-3-2两大区域，进而使得侧墙体1的圆弧曲面外侧面被均匀的负压压力固定在本发明的定位夹紧工装上。

[0029] 采用本发明的定位夹紧工装，能够使任意位置侧墙板与台面的间隙值均保持在0.01mm以内。