吉林长春中车长客模具有限公司     陈勇 薛春艳 薛涛 130000

摘要：一次装夹解决了城轨车小侧墙定位焊接，足够数量的压头以抑制焊接变形问题可以极大地提高生产效率，减少操作者的作业强度，提高产品合格率。
关键词：轨道车辆；铝合金小侧墙组对、焊接；焊接变形控制；
        0 引言
        如图1所示，轨道客车的铝合金小侧墙是由窗体墙板、坡面墙板和两个略有弯折的门立柱组对焊接而成，其整体组对焊接时，需要对各条焊缝均分别进行定位拼合以及正、反双面焊接。由于组焊后的小侧墙整体尺寸巨大，现有的组焊方法通常先在固定的工装平台上将小侧墙的组件拼合，并由多个快速夹钳和垫块配合进行定位组件定位，接着对小侧墙正面的各条焊缝分别焊接，使其形成整体大部件，然后将组焊冷却后的小侧墙整体大部件从平台上拆卸下来，采用天车和吊具进行整体翻转，再以倒扣的姿态重新由快速夹钳进行压紧定位，最后，再次对小侧墙反面的各条焊缝分别进行焊接，进而最终完成对小侧墙的整体组焊作业。

        然而，按照上述的旧有焊接工艺生产轨道客车的小侧墙时，其在翻转环节时需要先将全部夹紧定位垫块全部取下，而在小侧墙整体大部件翻转之后再将其重新定位，该重新定位的过程费时费力，效率低下，同时，在夹钳撤去以后，焊接应力被释放，使得小侧墙整体大部件受到焊件冷却变形的影响，致使其在翻转后的重新定位精度差，给反装焊接造成较大的误差。
        为此，针对轨道客车的小侧墙整体大部件单独设计一款同时兼具组焊、定位、刚性固定和框架托盘功能的焊接翻转工装成为亟待解决的任务课题。
        1工装内容
        为了解决现有在轨道车辆小侧墙焊接工艺中，在其翻转环节时需要先将全部夹和定位垫块全部取下，并在翻转之后再将其重新定位的过程费时费力，效率低下，并且小侧墙整体大部件在撤去夹钳后的焊接变形较大，重新定位精度差，影响五轴数控机床的加工精度，以及由于缺少一款同时兼具组焊定位和框架托盘功能的焊接翻转工装，致使小侧墙整体大部件无法利用龙门型翻转工装完成整体翻转的技术问题，本设计提供一种轨道车辆小侧墙焊接工装。本工装设计提高了焊接质量和工序效率。
        2工装具体设计方案
        下面结合附图对本工装做进一步详细说明。
        如图2所示，本工装的轨道车辆小侧墙焊接工装包括基座、两个固定座、两个斜面墙板丝杠压紧机构、八个门立柱丝杠压紧机构、三个主体墙板丝杠压紧机构、四个门立柱侧向丝杠顶紧机构、两个斜面墙板丝杠顶紧机构、六个窗口丝杠压紧机构和十个丝杠支撑机构。
        基座包括外框两个横梁、两个纵梁，窗口区域长短不同的四个横梁、两个纵梁，首尾顺次连接构成矩形框架结构，用于托起整个工装以及小侧墙。两个固定座对称设置在基座的两侧，用于连接龙门型翻转工装。

        所有压紧机构底座是固定在基座上，其上面有支撑机构，支撑机构固定后采用五轴龙门铣床进行统一加工，其用于支撑小侧墙各位置，固定在边横梁上的支撑机构是用于定位、固定立柱的，固定在中间梁上的底座是用于定位、固定墙板的，经加工后所有底座弧度、形状与小侧墙整体形状一致，并根据实际焊接变形情况，在底面采用垫片进行反变形处理。各种压紧机构位置不同，压紧小侧墙的方位和作用也不同，在组对、焊接过程中主要作用是对小侧墙进行刚性固定，降低焊接变形量。
        3工装的应用
        具体应用本工装的轨道车辆小侧墙焊接工装时，首先将龙门型翻转工装的两个转盘降低到同一水平高度，使其二者分别通过一个对应的固定座与本工装的小侧墙焊接工装固连，从而使小侧墙焊接工装以水平的正装姿态固定在距离地面400至500mm的高度上。
        此后，按照标准图纸的方位分别将窗体墙板1-1、坡面墙板1-2和两个门立柱1-3分别放置在本工装的轨道车辆小侧墙焊接工装上进行拼合组对，拼合后的小侧墙整体大部件的下端面由丝杠支撑机构支撑和调整。此后，利用各个门立柱侧向丝杠顶紧机构以及斜面墙板丝杠顶紧机构，分别对小侧墙整体大部件的外框侧壁进行水平方向的顶紧定位，再由各个门立柱丝杠压紧机构对对应的门立柱1-3进行垂向压紧。最后，用六个窗口丝杠压紧机构对小侧墙窗口1-1-1的窗口边框进行垂向压紧定位，从而使得小侧墙整体大部件得以按照标准图纸的定位组对需求精确完成焊接前的组对拼接作业。
直接由焊接人员利用MIG电焊机对组对后的小侧墙整体大部件进行正装姿态下的焊接、修整作业。此后，启动龙门型翻转工装，将本工装的轨道车辆小侧墙焊接工装连同其所固定的小侧墙整体大部件一起升高，并使其翻转180度为水平的反装状态，再重新回落至焊工易于操作的水平高度，即可由焊接人员利用MIG电焊机对组对后的小侧墙整体进行反装姿态下的焊接，待不小侧墙完全冷却后，卸下工装对小侧墙进行修磨和必要的调修，合格后进行机加工作业。
        4本工装的有益效果是
        该轨道车辆铝合金小侧墙焊接工装其基座的力学结构和布局尺寸均专门针对小侧墙整体大部件的进行匹配设计，两个斜面墙板丝杠压紧机构、八个门立柱丝杠压紧机构、三个主体墙板丝杠压紧机构、四个门立柱侧向丝杠顶紧机构、两个斜面墙板丝杠顶紧机构、六个窗口丝杠压紧机构和十个丝杠支撑机构均分别具有位置调节功能，使得整个小侧墙焊接工装具备了定位速度快，装夹精度高、牢固可靠、易于调节等优点和特性。两个固定座专门用于小侧墙焊接工装与现有的龙门型翻转工装进行连接，从而使得小侧墙整体大部件的360°翻转作业得以通过其快速实现。
        此外，本工装的轨道车辆小侧墙焊接工装定位简单、装卡便捷，并且在翻转工序中全程对小侧墙整体大部件进行反变形处理并保持应力压紧，无需拆卸和重装定位夹具，从而始终保持夹持压力，有效地抑制焊接变形的发生，进而得以大幅度提升产品的公差参数，减少调修作业的次数和劳动强度，因此能够获得生产效率的提高，达到节约生产成本和提高经济效益的有益效果。
该轨道车辆小侧墙焊接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。
参考文献
1.王炎金 铝合金车体焊接工艺[M],北京：机械工业出版社，2009（12）
2.李亚江  焊接缺陷分析与对策 化学工业出版社 2013.10