技术领域
[0001] 本
发明涉及一种搅拌摩擦焊焊接工装，尤其是一种地铁车辆单层板结构搅拌摩擦焊焊接工装。
背景技术
[0002] 在上海地铁8号线三期APM项目中，
车顶板采用单层带筋
型材结构，焊接时需单面焊双面成型，因此工装
焊缝支撑块不能采用
铝合金材质，同时由于型材结构特点，在车顶搅拌摩擦焊焊接过程中，极易产生间隙及错边量，直接影响焊接
质量及生产效率。搅拌摩擦焊作为一种高效的绿色焊接方法，具有焊接速度快、无需填充金属、无
烟尘等优势，在工业生产中得到了广阔的应用，但是同样
对焊接工装具有较高的要求，如何能保证型材在焊接过程中的刚性固定，使得型材不产生间隙及错边量，成为一个极需要解决的难题。
发明内容
[0003] 本发明针对
现有技术存在的上述不足，提供一种可靠性好、使用方便、维护简单、低成本、高效率的地铁车辆单层板结构搅拌摩擦焊焊接工装，以解决单层板结构搅拌摩擦焊焊接问题。
[0004] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种地铁车辆单层板结构搅拌摩擦焊焊接工装，其特征在于：包括横梁组成、
纵梁、边梁
定位压紧组成、边梁推紧压紧组成、顶板支撑拉紧组成、端部定位压紧组成和端部推紧压紧组成，所述纵梁通过T型
螺栓固定在横梁组成上，所述边梁定位压紧组成在地铁车辆的二位侧，用于二位侧车顶边梁的定位及压紧，所述边梁推紧压紧组成在地铁车辆的一位侧，用于一位侧车顶边梁的推紧及压紧，所述顶板支撑拉紧组成采用
气动拉紧装置，用于向下拉紧车顶板T型筋，使得车顶板与横梁紧密贴合，所述端部定位压紧组成设在地铁车辆的一位端，用于一位端车顶型材的定位及压紧，所述端部推紧压紧组成设在地铁车辆的二位端，用于二位端车顶型材的推紧及压紧。
[0005] 所述横梁组成由支腿、
横撑、横梁、T型槽板、筋板、端板、面板及底座组成，所述支腿通过焊接与底座连接，所述横撑通过焊接连接支腿和横梁，所述T型槽板通过内六
角螺栓固定在横梁上，所述筋板通过焊接连接在横梁及支腿上，用以加强横梁组成的强度，所述端板焊接在横梁上，起到加强及美观作用，所述面板通过螺栓连接在横撑上，面板采用整体机加工，平面度≤0.5mm。
[0006] 所述纵梁由
基础纵梁、焊缝支撑板及内六角螺栓组成，所述基础纵梁采用
碳钢材质，通过螺栓固定在T型槽板上，所述焊缝支撑板材质为Cr12MoV，表面整体机加工后进行
真空热处理，表面硬度达到HRC58 62，通过内六角螺栓连接在基础纵梁。共有7条通长纵梁，分~别对应车顶7条焊缝。
[0007] 所述边梁定位压紧组成由模板底座一、边梁压紧器一及仿形支撑块一，用于二位侧车顶边梁的定位及压紧，模板底座一和边梁压紧器一通过螺栓固定在面板上，仿形支撑块通过螺栓固定在模板底座一上。
[0008] 所述边梁推紧压紧组成由仿形支撑块二、过渡板、边梁压紧器二、边梁侧顶器及直线
导轨组成，所述
直线导轨通过螺栓固定在面板上，所述过渡板通过螺栓固定在直线导轨上，过渡板可以在直线导轨上移动，所述仿形支撑块二、边梁压紧器二均通过螺栓固定在过渡板上，所述边梁侧顶器通过螺栓固定在面板上。
[0009] 所述顶板支撑拉紧组成由
气缸固定板、导向杆、导向板、拉紧钳、杆端连接块、
铰链板、
气缸组成。
[0010] 所述端部定位压紧组成设在地铁车辆的一位端，共6套装置，分别压在中间6块车顶板型材上，主要有底座一、压臂一、定位板、
丝杠一、压头一及插销一，型材装配完成后，通过向下旋转丝杠一，使得压头一压在型材上，用于一位端车顶型材的定位及压紧。
[0011] 所述端部推紧压紧组成设在地铁车辆的二位端，共6套装置，主要有底座二、压臂二、丝杠二、丝杠三、压头二、压头三及插销二，型材装配好后，通过旋转丝杠三使压头三与车顶型材
接触，并向一位端移动，使得车顶一位端型材靠在定位板上，然后向下旋转丝杠二，使压头二压在车顶型材上。
[0012] 所述纵梁通过T型螺栓固定在横梁组成上，共7条纵梁，分别用来支撑车顶7条焊缝，纵梁与车顶型材接触面材质为Cr12MoV，表面整体机加工后进行真空热处理，表面硬度达到HRC58 62，保证在型材焊接过程中焊缝支撑板不发生
变形。所述边梁定位压紧组成在~地铁车辆的二位侧，设有仿形定位块（即仿形支撑块一），所有仿形定位块均在一条直线上，将车顶边梁落在工装上后，通过调节车顶边梁
位置，使得车顶边梁外侧与仿形定位块接触，完成二位侧车顶边梁的定位，这样可以达到二位侧车顶边梁的快速定位，同时可通过边梁压紧器一压
紧边梁，保证二位侧车顶边梁的刚性固定。
[0013] 所述边梁推紧压紧组成在地铁车辆的一位侧，通过调节直线导轨，可以快速的推紧车顶型材，保证车顶型材不产生间隙，同时可通过边梁压紧器二压紧边梁，保证一位侧车顶边梁的刚性固定。所述顶板支撑拉紧组成共有9组，每组有6个气缸，型材装配好后，打开气缸
开关，可快速的通过拉紧钳向下拉紧车顶型材上的T型立筋，使得车顶型材与焊缝支撑板紧密贴合，保证焊接过程中不产生错边量。
[0014] 所述端部定位压紧组成设在车顶一位端，在每根纵梁端部设有定位止挡块，定位止挡块都在一条直线上，型材装配后，通过调节型材位置，使得型材一位端与定位止挡块接触，即可完成车顶型材在纵向方向进行定位，方便、快捷。所述端部推紧压紧组成设在车顶的二位端，通过旋转丝杠三可以快速的使车顶型材向一位端移动，完成车顶型材纵向方向的定位。
[0015] 所有活动部件保证动作灵活，定位块实现准确定位。要求所选取的直线导轨副必须具有足够的强度和
刚度，能够承受生产应用中综合作用
力的大小，避免在使用中扭曲变形，影响工装使用。所有
丝杆螺纹采用粗牙T型螺纹。
[0016] 对行进机构如丝杆，
轴承等防锈处理，需要采用强度和刚度较好的材料，避免使用中扭曲变形，且便于维护保养。
[0017] 相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明结构充分考虑单层板搅拌摩擦焊单面焊双面成型特点，可以实现车顶型材的快速装配，并通过推紧和拉紧装置避免了单层板在搅拌摩擦焊过程中产生间隙和错边量，保证了车顶型材焊接质量和整体轮廓度的工艺要求。操作人员可以快速的进行车顶型材装配，保证了工人作业时的可操作性和方便性，提高了工人的工作效率，同时极大的提高了焊接质量，可以有效的避免焊接
缺陷的产生。
附图说明
[0018] 图1为本发明工装的主视图；
[0019] 图2为本发明工装的右视图；
[0020] 图3为本发明工装的俯视图；
[0021] 图4为横梁的的右视图；
[0022] 图5为横梁的主视图；
[0023] 图6为横梁的俯视图；
[0024] 图7为纵梁右视图；
[0025] 图8为边梁定位压紧组成；
[0026] 图9为边梁推紧压紧组成；
[0027] 图10为顶板支撑拉紧组成；
[0028] 图11为端部定位压紧组成；
[0029] 图12为端部推紧压紧组成。
具体实施方式
[0030] 以下结合附图和具体
实施例对本发明作具体的介绍。
[0031] 如图1、图2和图3所示，本发明的一种地铁车辆单层板结构搅拌摩擦焊焊接工装，包括横梁组成1、纵梁2、边梁定位压紧组成3、边梁推紧压紧组成4、顶板支撑拉紧组成5、端部定位压紧组成6和端部推紧压紧组成7。所述纵梁2通过T型螺栓固定在横梁组成1上，所述边梁定位压紧组成3在地铁车辆的二位侧，用于二位侧车顶边梁的定位及压紧，所述边梁推紧压紧组成4在地铁车辆的一位侧，用于一位侧车顶边梁的推紧及压紧，所述顶板支撑拉紧组成5采用气动拉紧装置，用于向下拉紧车顶板T型筋，使得车顶板与横梁紧密贴合，所述端部定位压紧组成6设在地铁车辆的一位端，用于一位端车顶型材的定位及压紧，所述端部推紧压紧组成7设在地铁车辆的二位端，用于二位端车顶型材的推紧及压紧。
[0032] 所述横梁组成1由支腿101、横撑102、横梁103、T型槽板104、筋板105、端板106、面板107及底座108组成，所述支腿101通过焊接与底座108连接，所述横撑102通过焊接连接支腿101和横梁103，所述T型槽板104通过内六角螺栓固定在横梁103上，所述筋板105通过焊接连接在横梁103及支腿101上，用以加强横梁组成1的强度，所述端板106焊接在横梁103上，起到加强及美观作用，所述面板107通过螺栓连接在横撑102上，面板107采用整体机加工，平面度≤0.5mm。
[0033] 所述纵梁2由基础纵梁201、焊缝支撑板202及内六角螺栓203组成，所述基础纵梁201采用
碳钢材质，通过螺栓固定在T型槽板104上，所述焊缝支撑板202材质为Cr12MoV，表面整体机加工后进行真空热处理，表面硬度达到HRC58 62，通过内六角螺栓203连接在基础~
纵梁201。共有7条通长纵梁2，分别对应车顶7条焊缝。
[0034] 所述边梁定位压紧组成3由模板底座一301、边梁压紧器一302及仿形支撑块一303组成，用于二位侧车顶边梁的定位及压紧，模板底座一301和边梁压紧器一302通过螺栓固定在面板107上，仿形支撑块303通过螺栓固定在模板底座一301上。边梁压紧器一302包括压紧器座3021、压臂3022、丝杠3023及倾斜设置的压头3024，压紧器座作为支撑，压紧器座连接压臂，丝杠穿过压臂端部，丝杠连接压头。以下涉及到的其它压紧器均与边梁压紧器一302结构相同。当二位侧车顶边梁落在仿形支撑块一（303）上时，完成二位侧车顶边梁的定位，同时旋转边梁压紧器一（302）上的丝杠使得边梁压紧器一（302）的压头（3024）压在二位侧车顶边梁上。
[0035] 所述边梁推紧压紧组成4由仿形支撑块二401、过渡板402、边梁压紧器二403、边梁侧顶器404及直线导轨405组成，所述直线导轨405通过螺栓固定在面板107上，所述过渡板402通过螺栓固定在直线导轨405上，过渡板402可以在直线导轨405上移动，所述仿形支撑块二401、边梁压紧器二403均通过螺栓固定在过渡板402上，所述边梁侧顶器404通过螺栓固定在面板107上。车顶型材落入工装后，仿形支撑块二401用于支撑车顶边梁，顺
时针旋转边梁侧顶器404的丝杠使得边梁压紧器二404的压头与边梁压紧器二403接触，并通过直线导轨405使过渡板402向二位侧移动，使得车顶型材整体向二位侧移动，调整到正确位置后，并通过顺时针旋转边梁压紧器二403上的丝杠使边梁压紧器二403上的压头压在一位侧车顶边梁上，实现一位侧车顶边梁的压紧。（注：图9中虚线部分是车顶焊接完成后，为方便车顶吊运而使边梁压紧器向后打开，防止吊运时车顶撞到工装）
[0036] 所述顶板支撑拉紧组成5由气缸固定板501、导向杆502、导向板503、拉紧钳504、杆端连接块505、铰链板506、气缸507组成。气缸507顶部连接气缸固定板501，气缸固定板501上设有4个长圆孔，通过螺栓与将顶板支撑拉紧组成5与横梁组成1上的T型槽板104进行连接，两个导向杆502底部固定于气缸固定板501且竖直设置，导向杆502顶部连接导向板503，两个导向板503侧部连接拉紧钳504，且与2个导向板503侧部分别连接的2个拉紧钳504位置相邻且2个拉紧钳两侧分别通过2个铰链板506实现连接，2个铰链板506通过杆端连接块505连接。
[0037] 所述端部定位压紧组成6设在地铁车辆的一位端，共6套装置，分别压在中间6块车顶板型材上，主要有底座一601、压臂一602、定位板603、丝杠一604、压头一605及插销一607。型材装配后，将型材一位端与定位板603接触即可完成型材一位端定位。通过向下旋转丝杠一604，使得压头一605压在型材上，用于一位端车顶型材的压紧。底座一601通过插销一607与压臂一602连接，同时底座一601上设有4个长圆孔，通过螺栓与横梁组成1上的T型槽板104进行连接，定位板603位于底座一601和压臂一602的连接位置附近，丝杆一604穿过压臂一602端部且丝杆一604与压头一605连接。定位板603即定位止挡块。
[0038] 所述端部推紧压紧组成7设在地铁车辆的二位端，共6套装置，主要有底座二701、压臂二702、丝杠二703、丝杠三704、压头二705、压头三706及插销二707，型材装配好后，通过旋转丝杠三704使压头三706与车顶型材接触，并向一位端移动，使得车顶一位端型材靠在定位板603上，然后向下旋转丝杠二703，使压头二705压在车顶型材上。底座二701通过插销二707与压臂二702连接，同时底座二701上设有4个长圆孔，通过螺栓与横梁组成1上的T型槽板104进行连接，丝杆三704横向穿过压臂二702中部，丝杆二703竖向穿过压臂二702端部，丝杆三704连接压头三706，丝杆二703连接压头二705。
[0039] 所述纵梁2通过T型螺栓固定在横梁组成1上，共7条纵梁，分别用来支撑车顶7条焊缝。
[0040] 首先吊运二位侧车顶边梁落在边梁定位压紧组成3上，然后依次吊运中间车顶板型材及一位侧车顶边梁，通过顺时针旋转端部推紧压紧组成7上的丝杠三704使压头三706与车顶型材接触，并向一位端移动，使得车顶一位端型材与端部定位压紧组成的定位板603接触，完成了型材纵向方向的定位，仿形支撑块二401用于支撑一位侧车顶边梁，通过旋转边梁侧顶器404上的丝杠使得边梁侧顶器404上的压头与边梁压紧器二403接触，并通过直线导轨405使过渡板402向二位侧移动，使得车顶型材整体向二位侧移动，当二位侧车顶边梁落在仿形支撑块一303上时，即可完成二位侧车顶边梁的定位，如图9所示，完成车顶型材横向尺寸定位，并将边梁定位压紧组成3、边梁推紧压紧组成4、端部定位压紧组成6和端部推紧压紧组成7上的压紧装置顺时针旋转，使得压头紧密压在型材上，对型材进行刚性固定，例如：旋转边梁压紧器一302上的丝杠使得边梁压紧器一302上的压头压在二位侧车顶边梁上，完成二位侧车顶边梁的定位及刚性固定；旋转边梁压紧器二403上的丝杠，使得边梁压紧器二403上的压头压在一位侧车顶边梁上；旋转丝杠二703使得压头二705压在车顶型材二位端；旋转丝杠一604使得压头一605压在一位端型材上。
[0041] 为了保证在焊接过程中，车顶型材与焊缝支撑板202紧密贴合，型材装配好后，打开所述顶板支撑拉紧组成5上的气缸开关，拉紧钳504通过气缸507拉力拉紧车顶型材T型立筋，并通过杆端连接块505带动铰链板506向下移动，使得车顶型材与焊缝支撑板202紧密贴合，最终可实现车顶单层板单面焊双面成型焊接。具体过程为：拉紧钳夹住车顶型材T型立筋，焊缝支撑板202位于车顶型材下端，通过杆端连接块505带动铰链板506向下移动时车顶型材也向下移动，使得车顶型材与焊缝支撑板202紧密贴合。
[0042] 本发明可实现车顶单层板型材快速装配，并可以有效的避免型材错边量及间隙，保证了焊接质量，工装可靠性好，结构简洁、效率高，维护简单，适合实际运用。
[0043] 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等同形式的替换，这些改进和等同替换得到的技术方案也应属于本发明的保护范围。
