CN105562984B - 直线电机感应板焊接夹具及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电机感应板焊接夹具及焊接方法，夹具包括：框架，设置于框架上部的工作台，设置于框架底部的加力装置，设置于工作台两端的限位块，以及顶块。加力装置的活动端为顶块提供支撑，工作台设置有供顶块穿过的通孔。方钢组件与槽钢组件的组合体装夹在限位块与顶块之间，顶块为方钢组件的底部提供支撑，限位块对槽钢组件的两个端部进行固定。顶块的工作面根据直线电机感应板焊接后热变形呈现的曲面加工成相应的曲面。在焊接前，加力装置通过顶块施加作用力，使方钢组件与槽钢组件组合体的各个部件产生反向预变形，与焊接后产生的热变形相互抵消。本发明能够有效解决直线电机感应板产品焊后变形严重，需要进行整形矫正的技术问题。

Description

直线电机感应板焊接夹具及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种应用于叠片式直线电机感应板的反向预变形焊接夹具及焊接方法。

背景技术

焊接是通过加热使两件或两件以上同种或异种金属熔化，经原子或分子结合扩散连结为一体的工艺过程。因为焊接过程中热量的输入，焊缝及其附近区域材料的收缩均会产生热变形，热变形往往使焊接结构超出设计技术要求。当焊后结构产生超过技术要求的变形时应采取措施进行矫正或预防。而在目前，工业生产中常用的矫正措施主要有机械矫正法和火焰矫正法。这两种方式都是通过在焊后设法造成一个新的变形，使用压力机产生机械变形或对工件局部加热产生热变形抵消已经产生的变形。然而这两种方法都要对每件完成焊接后的产品进行矫正，不但耗时费力，而且效率低下。

作为一种核心的基础型器件，叠片式直线电机感应板广泛应用于城市轨道交通工程建设中。如附图1所示，叠片式直线电机感应板的铁芯工作面由18根20mm×30mm×2500mm的方钢平铺，并与8根短槽钢组件呈直角布置焊接而成，焊接后要求铁芯的平面度误差控制在1毫米内。然而在焊接后，因焊接受热变形的影响，槽钢极易变成拱形，致使感应板工作面的平面度严重超差，不能满足产品的技术要求，如附图2所示。

焊接变形的预防也可以通过设计专用夹具通过机械夹持抑制焊接后热变形，但因受焊接件结构的限制，该方法目前仅在简单小尺寸焊接件中少量使用，且专用夹具要随焊接件一同冷却。焊后矫正措施在铁芯焊接后需对每件产品实施矫正，生产效率低劳动强度高，随着工件的不同部位变形变形量不同，逐一矫正，随时检测，工作量大，有些产品需要反复矫正和检测。同时，机械矫正有时还会出现焊缝开裂现象，矫正后需要补焊，制造成本高，不适合感应板大批量生产。此外，焊接变形预防措施要求专用夹具随产品一同冷却才能起到抑制热变形作用，需要制造大量的专用夹具，要投入高额的夹具制造费用，同样制造成本高昂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直线电机感应板焊接夹具及焊接方法，能够有效解决直线电机感应板产品焊后变形严重，需要进行整形矫正的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种直线电机感应板焊接夹具的技术实现方案，一种直线电机感应板焊接夹具，包括：框架，设置于所述框架上部的工作台，设置于所述框架底部的加力装置，设置于所述工作台两端的限位块，以及顶块。所述加力装置的活动端为所述顶块的底部提供支撑，所述工作台设置有供所述顶块底部穿过的通孔。方钢组件与槽钢组件的组合体装夹在所述限位块与顶块之间，所述顶块为所述方钢组件的底部提供支撑，所述限位块对所述槽钢组件的两个端部进行固定。所述顶块的工作面根据所述直线电机感应板焊接后热变形呈现的曲面加工成相应的曲面。在焊接前，所述加力装置通过所述顶块施加作用力，使所述方钢组件与槽钢组件组合体的各个部件产生反向预变形，与焊接后产生的热变形相互抵消。

优选的，所述顶块工作面的中间部分区域加工成平面，其余部分根据所述直线电机感应板焊接后热变形呈现的曲面加工成相应的曲面。

优选的，所述加力装置进一步采用气液联动增压油缸或螺栓千斤顶。

优选的，所述方钢组件包括若干根方钢，所述顶块工作面的中心位置左右各一个所述方钢宽度的区域加工成平面。

优选的，所述焊接夹具包括八对限位块，用于固定八个槽钢组件。所述焊接夹具还包括四套加力装置。

本发明还另外提供了一种利用上述夹具实现直线电机感应板焊接的方法的技术实现方案，直线电机感应板焊接方法，包括以下步骤：

在所述直线电机感应板焊接之前，利用所述夹具使所述方钢组件与槽钢组件的组合体各部件产生反向预变形，在所述夹具的夹持状态下对所述方钢组件和槽钢组件进行焊接，所述反向预变形与焊接后产生的热变形相抵消，完成焊接后的直线电机感应板从所述夹具中进行拆卸。

优选的，该方法进一步包括以下步骤：

S100：将经过点固焊的所述方钢组件与槽钢组件的组合体进行吊装，从所述夹具的端部进入夹具的工作位；

S101：将所述夹具的限位块与所述槽钢组件对齐；

S102：启动所述加力装置，所述加力装置的活动端上行，推动所述顶块顶紧所述方钢组件与槽钢组件的组合体，使所述组合体产生反向预变形，当所述组合体达到需要的变形量时，关闭所述加力装置的气阀并保持压力；

S103：对所述方钢组件与槽钢组件之间的焊缝进行焊接操作，形成直线电机感应板；

S104：当完成所述直线电机感应板的焊接后打开所述加力装置的卸荷阀进行排气，所述加力装置的活动端，以及所述顶块复位，松开所述直线电机感应板；

S105：采用吊装将所述直线电机感应板从所述夹具的端部水平移动并退出，进行下一个所述直线电机感应板的生产流程。

优选的，在所述步骤S101中，进一步将所述夹具的八对限位块与八个槽钢组件分别对齐。

优选的，在所述步骤S102中，所述加力装置进一步采用气液联动增压油缸，启动四套气液联动增压油缸。所述气液联动增压油缸的活塞杆上行，推动所述顶块顶紧所述方钢组件与槽钢组件的组合体，使所述组合体产生反向预变形。

优选的，在所述步骤S103中，进一步对所述方钢组件与槽钢组件之间的16条焊缝进行焊接操作。

通过实施上述本发明提供的直线电机感应板焊接夹具及焊接方法，具有如下技术效果：

本发明通过设计使用专用的直线电机感应板焊接夹具，配合气液增压油缸工作，在产品焊接前使产品的各个部件产生合适的反向预变形，与焊接后产生的热变形相互抵消，从而解决了产品焊接后因为热量输入的影响产生变形而不合格的技术问题，相较于目前常规的焊后矫正措施或焊接变形预防措施效率更高，夹具投入成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是现有技术直线电机感应板的结构示意图；

图2是现有技术中直线电机感应板焊接后产生热变形的结构示意图；

图3是本发明直线电机感应板焊接夹具的工作原理示意图；

图4是本发明直线电机感应板焊接夹具的结构示意主视图；

图5是本发明直线电机感应板焊接夹具的结构示意俯视图；

图6是是本发明直线电机感应板焊接夹具中顶块的剖面结构示意图；

图中：1-方钢组件，2-槽钢组件，3-限位块，4-顶块， 5-工作台，6-加力装置，7-框架。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

叠片式直线电机感应板：电机根据运动形式分旋转电机与直线电机两种，前者电机工作时，旋转部件称为转子，后者工作时运动部件（相当于旋转电机转子）沿直线运动，直线电机的感应板相当于电机的定子，当转子通电后，铺装在转子对应位置的感应板产生感应磁场，对转子产生推力推动转子沿铺装有感应板的区域直线移动；目前，世界上有包括我国北京、广州等多个城市的几十条城轨交通线路采用直线电机牵引方式；

焊接及焊接变形：焊接是通过加热使两件或两件以上同种或异种金属熔化，经原子或分子结合扩散连结为一体的工艺过程，因为焊接过程中热量的输入，焊缝及其附近区域材料收缩会产生热变形热变形往往使产品焊后尺寸超出设计要求而不合格不能使用；

焊接夹具：是在产品焊接加工中用以安装加工对象，使之处于正确的位置，以保证部件和产品的质量，通过科学合理地设计焊接夹具，不仅能够保证焊接时产品各部件的正确位置，还能够使部件产生预期的反向变形抵消焊接热变形，提高生产效率及产品质量。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图3至6所示，给出了本发明直线电机感应板焊接夹具及焊接方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图3、4和5所示，一种直线电机感应板焊接夹具的具体实施例，包括：框架7，设置于框架7上部的工作台5，设置于框架7底部的加力装置6，设置于工作台5上的限位块3，以及顶块4。加力装置6的活动端为顶块4的底部提供支撑，工作台5设置有供顶块4底部穿过的通孔。方钢组件1与槽钢组件2的组合体（如附图3中虚线部分所示）装夹在限位块3与顶块4之间。设置在工作台5两端的限位块3采用倒L形结构，两个限位块3顶部的突起对槽钢组件2两个端部的上表面进行固定。顶块4为方钢组件1的底部提供固定、支撑。顶块4的工作面根据直线电机感应板焊接后热变形呈现的曲面加工成相应的曲面。在焊接前，加力装置6通过顶块4施加作用力，使方钢组件1与槽钢组件2组合体的各个部件产生反向预变形，与焊接后产生的热变形相互抵消。其中，方钢组件1包括18根20mm×30mm×2500mm的方钢。本发明具体实施例描述的技术方案在焊接前采用专用夹具通过反向预变形，以及在加力状态下通过对装夹工件进行施焊，解决了直线电机感应板焊后变形严重需要整形矫正的技术问题。

如附图6所示，为保证夹具顶紧后产品产生的反向预变形，能够满足抵消焊接后产生的热变形又没有过大的残余预变形，顶块4工作面的中间部分区域加工成平面，其余部分根据所述感应板焊接后热变形呈现的曲面加工成相应的曲面。作为本发明一种较佳的具体实施例，方钢组件1包括若干根方钢，顶块4工作面的中心位置左右各一个方钢宽度的区域加工成平面。作为本发明一种典型的具体实施例，顶块4中间部分40mm×2500mm的区域为平面，其余部位根据工艺试验加工成曲面。

焊接夹具进一步包括八对限位块3，用于固定八个槽钢组件2。焊接夹具还包括四套加力装置6。加力装置6进一步采用气液联动增压油缸或螺栓千斤顶。在本发明具体实施例当中。直线电机感应板产品各部件预变形所需的压力大，一般的机械受空间限制不能满足需求，通过采用气液联动增压油缸进行加力操作，保证了本发明中直线电机感应板部件产生预变形所需要的巨大工作压力。同时，气液联动增压油缸还能够很好地满足场地要求，并且容易操作。当然，加力装置6还可以采用其他类似的加力方式。

一种利用上述夹具实现直线电机感应板焊接的方法的具体实施例，在直线电机感应板焊接之前，利用夹具使方钢组件1与槽钢组件2的组合体各部件产生反向预变形，在夹具的夹持状态下对方钢组件1和槽钢组件2进行焊接，反向预变形与焊接后产生的热变形相抵消，完成焊接后的直线电机感应板从夹具中进行拆卸。

作为本发明一种典型的具体实施例，上述方法进一步包括以下步骤：

S100：采用行车将经过点固焊的方钢组件1与槽钢组件2的组合体进行吊装，从夹具的端部进入夹具的工作位；

S101：将夹具的限位块3与槽钢组件2对齐；

S102：启动加力装置6，加力装置6的活动端上行，推动顶块4顶紧方钢组件1与槽钢组件2的组合体（如附图4和5中虚线部分所示），使组合体产生反向预变形，当组合体达到需要的变形量时，关闭加力装置6的气阀并保持压力；

S103：对方钢组件1与槽钢组件2之间的焊缝进行焊接操作，形成直线电机感应板；

S104：当完成直线电机感应板的焊接后打开加力装置6的卸荷阀进行排气，加力装置6的活动端，以及顶块4复位，松开直线电机感应板；

S105：采用吊装将直线电机感应板从夹具的端部水平移动并退出，进行下一个直线电机感应板的生产流程。

在步骤S101中，将夹具的八对限位块3与八个槽钢组件2分别对齐。

在步骤S102中，加力装置6进一步采用气液联动增压油缸，启动四套气液联动增压油缸，气液联动增压油缸的活塞杆上行，推动顶块4顶紧方钢组件1与槽钢组件2的组合体，使组合体产生反向预变形。

在步骤S103中，进一步对方钢组件1与槽钢组件2之间的16条焊缝进行焊接操作，如附图5中黑体粗线条部分所示。

通过实施本发明具体实施例描述的直线电机感应板焊接夹具及焊接方法，能够达到以下技术效果：

（1）本发明具体实施例描述的直线电机感应板焊接夹具及焊接方法采用加力装置工作，在产品焊接前使产品的各个部件产生反向预变形，与焊接后产生的热变形能够相互抵消，这样解决了直线电机感应板产品焊接后因为热量输入的影响产生变形而不合格的现象，相较于目前常规的焊后矫正措施或焊接变形预防措施，效率更高，夹具投入成本更低；

（2）本发明具体实施例描述的直线电机感应板焊接夹具及焊接方法通过焊接反向预变形夹具的使用，能够保证直线电机感应板产品满足技术要求，不需要常规的焊接后矫正，提高了生产效率和产品的质量，焊接完成后产品即可从夹具中卸下，转入下一件产品生产，保证产品满足设计技术要求，提高了生产效率，降低了成本；

（3）本发明具体实施例描述的直线电机感应板焊接夹具及焊接方法相较于目前常规的焊后矫正措施或焊接变形预防措施效率更高，夹具投入成本更低，特别适用于直线电机感应板大批量生产的情况。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种直线电机感应板焊接夹具，其特征在于，包括：框架（7），设置于所述框架（7）上部的工作台（5），设置于所述框架（7）底部的加力装置（6），设置于所述工作台（5）两端的限位块（3），以及顶块（4）；所述加力装置（6）的活动端为所述顶块（4）的底部提供支撑，所述工作台（5）设置有供所述顶块（4）底部穿过的通孔；方钢组件（1）与槽钢组件（2）的组合体装夹在所述限位块（3）与顶块（4）之间，所述顶块（4）为所述方钢组件（1）的底部提供支撑，所述限位块（3）对所述槽钢组件（2）的两个端部进行固定，所述顶块（4）的工作面根据所述直线电机感应板焊接后热变形呈现的曲面加工成相应的曲面；在焊接前，所述加力装置（6）通过所述顶块（4）施加作用力，使所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）组合体的各个部件产生反向预变形，与焊接后产生的热变形相互抵消；所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）的组合体从所述夹具的端部进入夹具的工作位，所述限位块（3）与所述槽钢组件（2）对齐；所述加力装置（6）的活动端上行，推动所述顶块（4）顶紧所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）的组合体，使所述组合体产生反向预变形，当所述组合体达到需要的变形量时，关闭所述加力装置（6）的气阀并保持压力；对所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）之间的焊缝进行焊接操作，形成直线电机感应板，当完成所述直线电机感应板的焊接后打开所述加力装置（6）的卸荷阀进行排气；所述加力装置（6）的活动端，以及所述顶块（4）复位，松开所述直线电机感应板，所述直线电机感应板从所述夹具的端部水平移动并退出。

2.根据权利要求1所述的直线电机感应板焊接夹具，其特征在于：所述顶块（4）工作面的中间部分区域加工成平面，其余部分根据所述直线电机感应板焊接后热变形呈现的曲面加工成相应的曲面。

3.根据权利要求1或2所述的直线电机感应板焊接夹具，其特征在于：所述加力装置（6）采用气液联动增压油缸或螺栓千斤顶。

4.根据权利要求3所述的直线电机感应板焊接夹具，其特征在于：所述方钢组件（1）包括若干根方钢，所述顶块（4）工作面的中心位置左右各一个所述方钢宽度的区域加工成平面。

5.根据权利要求1、2、4中任一权利要求所述的直线电机感应板焊接夹具，其特征在于：所述焊接夹具包括八对限位块（3），用于固定八个槽钢组件（2）；所述焊接夹具还包括四套加力装置（6）。

6.一种利用权利要求1至5中任一权利要求所述的夹具实现直线电机感应板焊接的方法，其特征在于：在所述直线电机感应板焊接之前，利用所述夹具使所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）的组合体各部件产生反向预变形，在所述夹具的夹持状态下对所述方钢组件（1）和槽钢组件（2）进行焊接，所述反向预变形与焊接后产生的热变形相抵消，完成焊接后的直线电机感应板从所述夹具中进行拆卸。

7.根据权利要求6所述的直线电机感应板焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：将经过点固焊的所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）的组合体进行吊装，从所述夹具的端部进入夹具的工作位；

S101：将所述夹具的限位块（3）与所述槽钢组件（2）对齐；

S102：启动所述加力装置（6），所述加力装置（6）的活动端上行，推动所述顶块（4）顶紧所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）的组合体，使所述组合体产生反向预变形，当所述组合体达到需要的变形量时，关闭所述加力装置（6）的气阀并保持压力；

S103：对所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）之间的焊缝进行焊接操作，形成直线电机感应板；

S104：当完成所述直线电机感应板的焊接后打开所述加力装置（6）的卸荷阀进行排气，所述加力装置（6）的活动端，以及所述顶块（4）复位，松开所述直线电机感应板；

S105：采用吊装将所述直线电机感应板从所述夹具的端部水平移动并退出，进行下一个所述直线电机感应板的生产流程。

8.根据权利要求7所述的直线电机感应板焊接方法，其特征在于：在所述步骤S101中，将所述夹具的八对限位块（3）与八个槽钢组件（2）分别对齐。

9.根据权利要求8所述的直线电机感应板焊接方法，其特征在于：在所述步骤S102中，所述加力装置（6）采用气液联动增压油缸，启动四套气液联动增压油缸，所述气液联动增压油缸的活塞杆上行，推动所述顶块（4）顶紧所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）的组合体，使所述组合体产生反向预变形。

10.根据权利要求9所述的直线电机感应板焊接方法，其特征在于：在所述步骤S103中，对所述方钢组件（1）与槽钢组件（2）之间的16条焊缝进行焊接操作。