一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及铁路机车车辆及机械制造技术领域，尤其涉及铁路车辆制造中由板料组合焊接的长大鱼腹型箱型结构中梁的盖板翼缘角焊接变形控制装置，具体地说，是一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具。
【背景技术】
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[0002]目前出产的型号为澳大利亚N80-AUS、N5-AUS的集装箱平车的中梁是典型的由上盖板、下盖板及腹板组焊成变截面的长大鱼腹箱型结构梁，如图1所示，中梁上盖板、下盖板、腹板材料均采用Q450NQR1或Q550NQR1，上盖板板厚t = 14mm，下盖板板厚t = 16?18mm，其与中梁腹板(板厚t = 10?16mm)连接角焊缝在横梁、枕梁及牵引梁段采用全熔透焊接，采用超声波和磁粉探伤检验。因全溶透多层多道焊接热输入大以及焊工技能操作原因等不可避免存在焊缝返修，至焊接区反复受热，导致焊后上盖板、下盖板在横梁、枕梁及牵引梁段焊接角变形达5-7_左右，而设计工艺要求上盖板、下盖板平面度不大于3mm，牵引梁心盘处下盖板平面度小于1mm。
[0003]以往生产的类似结构产品，上盖板、下盖板厚度t= 8?12mm，材质Q345B，针对上盖板、下盖板均采用以下两种工艺技术方案来保证产品满足设计工艺要求:一是采用盖板机械压制工艺角焊接反变形量，上盖板在上工序下料成型工序采用沿角焊缝位置直线机械压制4?6mm反变形量，以抵消角焊接带来的焊接角变形，以满足上盖板平面度要求;二是采用手工火焰加热矫正技术，对于中梁下盖板无法压制焊接反变形量的焊后翼缘4?6mm角变形，采用千斤顶配合使用火焰加热手工矫正翼缘焊接角变形，以达到下盖板平面度小于1_设计工艺要求。
[0004]因型号为澳大利亚N80-AUS、N5-AUS集装箱平车的中梁是鱼腹变截面结构，其下盖板需机械横向折弯，因而无法采用机械方法压制角焊接反变形量，而采用手工火焰加热矫正技术，生产效率低，劳动强度大，人工材料费用消耗大，操作技能等因素使矫正后的表面质量凸凹不平，平面度不易保证。因此需发明一种新型实用的工艺工装来保证所制造产品满足设计工艺要求。
【发明内容】
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[0005]本实用新型的目的在于提供一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，其结构简单，操作方便，生产效率高、制造成本低，能够控制箱型梁柱盖板翼缘焊接角变形，使盖板的平面度能够满足设计工艺要求。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]本实用新型提供一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，该焊接反变形控制夹具包括螺旋夹具和自锁板梁型结构，螺旋夹具由螺旋丝杆、凸型螺母、丝杆套、活动压头组合成，自锁板梁型结构由两块自锁立板与第一连接板、第二连接板、第三连接板组焊而成，第一连接板、第二连接板、第三连接板均设置在两块自锁立板之间，自锁立板两端呈弯折状，弯折端部呈钩型;丝杆套固定在两块自锁立板之间；螺旋夹具通过丝杆套固定在自锁板梁型结构上。
[0008]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是:
[0009]1、本实用新型解决了设备能力不足问题，适用于制造企业小批量生产，或因设备能力不足无法采用现有机械方法压制盖板焊接反变形量及因设计结构原因无法采用手工加热矫正工艺的制造企业使用，相比现有技术，采用本实用新型进行焊接，节省了机械压制反变形量及手工热矫正等大量零件预加工及后续矫正工作所带来的设备、人工、材料消耗成本(一、上工序上盖板、下盖板压制反变形产生的人工、设备损耗、物料捣运等成本。二、钢结构中梁矫正时，矫正上盖板、下盖板角变形产生的人工、工具、工业气、氧气等成本)。本实用新型替代了现有采用机械方法压制焊接反变形量以及采用现有技术千斤顶配合火焰加热矫正盖板翼缘焊接角变形工艺。
[0010]2、本实用新型可重复使用，整个结构布局合理，结构简单，重量轻，操作方便，制造成本低，实用性强，通用性好，作用力与反作用力施力点布置的合理、有效，通过调整两螺旋夹紧丝杆组成的相对位置即可运用于所有具有相似结构而截面尺寸不同的角焊接变形控制。
[0011]3、本实用新型采用压制反变形的方法能够将焊接变形控制在焊接工序内部，避免了后工序为保证盖板平面度符合设计工艺要求，而采用的加热矫正工艺对母材机械性能降低的影响，中梁的上盖板、下盖板表面质量好，平面度满足设计要求，无手工矫正产生的顶压痕等，达到提高产品内在品质和外观美观，提高生产效率，降低员工劳动强度，进一步降低生产成本。
[0012]4、本实用新型能够应用于今后的鱼腹型箱型中梁结构产品批量生产及用于类似焊接角变形的控制。
【附图说明】
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[0013]图1是中梁组成结构示意图；
[0014]图2是本实用新型结构不意图；
[0015]图3是本实用新型主视图；
[0016]图4是本实用新型左视图；
[0017]图5是本实用新型第一使用状态示意图；
[0018]图6是本实用新型第二使用状态示意图；
[0019]图7是本实用新型第三使用状态示意图；
[0020]图8是本实用新型第四使用状态不意图；
[0021]图中附图标记:
[0022]I—上盖板;2—下盖板;3—腹板;4 一箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具。
[0023]4.1一第一连接板;4.2—螺旋丝杆;4.3—丝杆套;4.4一活动压头;4.5—第二连接板;4.6—自锁立板;4.7—第三连接板。
【具体实施方式】
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[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。但不应将此理解为本实用新型的上述主题的范围仅限于下述实施例。
[0025]目前出产的型号为澳大利亚N80-AUS、N5_AUS集装箱平车的中梁是典型的由上盖板1、下盖板2及腹板3组焊成变截面的长大鱼腹箱型结构梁，如图1所示，上盖板I板厚t =14mm，下盖板2板厚t = 16?18mm，中梁腹板3板厚t = 1?16mm。下盖板2需机械横向折弯，因而无法采用机械方法压制角焊接反变形量，而采用手工火焰加热矫正技术进行矫正后的表面质量凸凹不平，平面度不易保证。因此需设计一种新型实用的工艺工装来保证所制造产品满足设计工艺要求。
[0026]对照图2-图4，本实用新型提供一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具4，该焊接反变形控制夹具包括螺旋夹具和自锁板梁型结构，螺旋夹具为2个，其由螺旋丝杆
4.2、凸型螺母、丝杆套4.3、活动压头4.4组合成，自锁板梁型结构由两块自锁立板4.6与第一连接板4.1、第二连接板4.5、第三连接板4.7组焊而成，第一连接板4.1、第二连接板4.5、第三连接板4.7均设置在两块自锁立板4.6之间，第一连接板4.1为5块，第二连接板4.5为2块，第三连接板4.7为2块。自锁立板4.6两端呈弯折状，弯折端部呈钩型，自锁立板4.6由板材数控切割而成。丝杆套4.3固定在两块自锁立板4.6之间；螺旋夹具通过丝杆套4.3固定在自锁板梁型结构上。
[0027]在进行中梁焊接时，将该箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具4放置在待焊接的上盖板I或下盖板2上，自锁立板4.6两端的钩部卡住上盖板I或下盖板2的两边缘，然后通过撬棍扳动使螺旋丝杆4.2与凸型螺母产生旋转运动，转换成螺旋丝杆4.2与凸型螺母
4.3的相对轴向直线运动，并通过自锁板梁型结构，利用螺旋使活动压头4.4顶紧焊缝反面位置产生的自锁立板4.6对盖板产生的反向作用力，使该焊接反变形控制夹具4对上盖板1、下盖板2产生一个沿焊缝纵向位置的反变形应力，该应力使盖板产生一个反向弯曲或反向弯曲应力，上盖板1、下盖板2沿焊缝位置产生反向应力或4一7mm的反变形量，当施焊时，应力区受热，材料在高温下强度下降，在预应力作用下，沿焊缝产生反变形量及反变形应力，根据反变形夹紧力的大小产生不同的反变形量及反变形应力，待焊接区焊接完成，施加的反变形量或反变形力足以抵消上盖板1、下盖板2的焊接角变形，最终使上盖板1、下盖板2的焊接角变形量控制在工艺要求范围内，达到在工序内采用该操作法控制上盖板1、下盖板2平面度的目的，实现了预防为主，取消了事后矫正，提高了生产效率，节约了材料消耗，降低了生产成本，实现精益生产。
[0028]对照图5-图8，针对中梁的结构形状、材质、板厚以及焊缝形式、焊接方法等，可将与其相适应的多组该箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具4在焊接前均匀布置在上盖板I横梁、枕梁、端梁处及下盖板2上心盘、牵引梁处，使用撬棍旋转螺旋夹具，利用螺旋顶紧焊缝反面位置产生的挂钩反向作用力，使上盖板1、下盖板2沿焊缝位置材料内部产生反向应力或盖板4一7mm的反变形量(使用Im板尺检测)，以抵消焊接角变形，施焊后将该焊接反变形控制夹具4在下工序拆除，重复使用。对因材料较厚、强度极限较高、应力较大，反变形量不够的，在施焊中利用材料受热后应力下降，继续旋转螺旋夹具，施加反变形力。
【主权项】
1.一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，其特征是:该焊接反变形控制夹具包括螺旋夹具和自锁板梁型结构，螺旋夹具由螺旋丝杆(4.2)、凸型螺母、丝杆套(4.3)、活动压头(4.4)组合成，自锁板梁型结构由两块自锁立板(4.6)与第一连接板(4.1)、第二连接板(4.5)、第三连接板(4.7)组焊而成，第一连接板(4.1)、第二连接板(4.5)、第三连接板(4.7)均设置在两块自锁立板(4.6)之间，自锁立板(4.6)两端呈弯折状，弯折端部呈钩型；丝杆套(4.3)固定在两块自锁立板(4.6)之间；螺旋夹具通过丝杆套(4.3)固定在自锁板梁型结构上。2.根据权利要求1所述的一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，其特征是:所述的螺旋夹具为2个。3.根据权利要求1所述的一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，其特征是:所述的第一连接板(4.1)为5块。4.根据权利要求1所述的一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，其特征是:所述的第二连接板(4.5)为2块。5.根据权利要求1所述的一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，其特征是:所述的第三连接板(4.7)为2块。
【专利摘要】本实用新型提供一种箱型梁柱盖板翼缘角焊接反变形控制夹具，该焊接反变形控制夹具包括螺旋夹具和自锁板梁型结构，螺旋夹具由螺旋丝杆、凸型螺母、丝杆套、活动压头组合成，自锁板梁型结构由两块自锁立板与第一连接板、第二连接板、第三连接板组焊而成，各连接板均设置在两块自锁立板之间，自锁立板两端呈弯折状，弯折端部呈钩型；丝杆套固定在两块自锁立板之间；螺旋夹具通过丝杆套固定在自锁板梁型结构上。该焊接反变形控制夹具可重复使用，结构简单，重量轻，操作方便，制造成本低，能够将焊接变形控制在焊接工序内部，可替代现有采用机械方法压制焊接反变形量以及采用千斤顶配合火焰加热矫正盖板翼缘焊接角变形工艺。
【IPC分类】B23K37/04
【公开号】CN205363104
【申请号】CN201620017752
【发明人】张志发, 王小东, 范亚峰, 文红全, 江明星, 李强, 姚艳芳, 刘佩祥, 杨永升, 伍洪斌, 毕永邦
【申请人】中车眉山车辆有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月7日