客車生產(chǎn)中的焊接夾具

李少華

摘要：作為陸地上運(yùn)輸能力最為龐大的火車，其無論是貨運(yùn)還是交通作用都是毋庸置疑的，對于火車的安全問題的重視是非常必要的。在火車的安全問題中，從其生產(chǎn)制造過程以及后期運(yùn)行時(shí)的安全維護(hù)兩方面來考慮。在這兩面最重要的是生產(chǎn)制造期間的安全制造，其中對于火車的車體鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作來說最為重要的夾具對于焊接工作的影響是不容忽視的，在本文就將對焊接夾具的通用化進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：鐵路車體鋼結(jié)構(gòu)；焊接夾具；通用化

中圖分類號：TU03 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0379-01

在鐵路客車車體鋼結(jié)構(gòu)的制造過程中，對于各種技術(shù)的運(yùn)用保證了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全，在這其中鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作對于整體鋼結(jié)構(gòu)的連接和組合起到關(guān)鍵作用。在進(jìn)行和鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作時(shí)需要用到焊接夾具，夾具的作用是保證車體鋼結(jié)構(gòu)的制造質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。在我國隨著社會(huì)需求的不斷加大，各種客車的出現(xiàn)對于夾具的要求也越來越高，如何將夾具能夠適用于多種車型，達(dá)到通用化的目標(biāo)是現(xiàn)如今客車制造領(lǐng)域的意向難題。

1 客車焊接夾具的組成及特點(diǎn)

一個(gè)完整的夾具，應(yīng)由定位器、夾緊機(jī)構(gòu)及夾具體三部分組成。圖l所示的夾具，采用了底面和側(cè)面定位，垂直方向和水平方向雙向夾緊，可有效地控制焊接變形和定位精度。在客車焊接生產(chǎn)中，還經(jīng)常使用由專用夾具體、多種夾緊機(jī)構(gòu)及定位器組成的復(fù)雜夾具。

客車焊接夾具與其他機(jī)械加工夾具不同，其特點(diǎn)如下：

1.1 焊件是由許多個(gè)簡單零件組焊而成的，這些零件的裝配、定位和夾緊在夾具上是按順序單獨(dú)進(jìn)行的。

1.2 焊接過程中，為減少或消除焊接變形，要求夾具對某些零件能起到反變形或剛性夾固的作用。同時(shí)，為減少焊接應(yīng)力，又要使某些零件在某一方向有移動(dòng)。因此，客車焊接夾具中的定位夾緊及剛性夾固是按需要設(shè)置的。

1.3 焊接夾具往往是焊接電源二次回路的一個(gè)組成部分，因此，絕緣和導(dǎo)電是設(shè)計(jì)中必須注意的一個(gè)問題。

2 什么是夾具通用化

2.1 概念

焊接夾具的通用化是指，在對不同的車體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)只需要在一種夾具的基礎(chǔ)上進(jìn)行零部件的調(diào)整就能達(dá)到適用于不同車體目的。

2.2 夾具通用化的概述

對客車的鋼結(jié)構(gòu)焊接其重要作用的設(shè)備就是夾具，夾具的組成部分可分為：側(cè)墻組焊夾具、車頂組焊夾具、底架組焊夾具、端墻組焊夾具、牽枕緩組焊夾具、底架端部組焊夾具、總組成夾具等。夾具分為小型和大型，小型夾具的造價(jià)低廉，大型夾具的造價(jià)往往是非常高昂的，所以在進(jìn)行對不同車體鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)都要進(jìn)行不同夾具的制造，對于制造商來說是一筆龐大的資金，所以在現(xiàn)代化的車體鋼結(jié)構(gòu)焊接工作中一直都在針對這種情況進(jìn)行改善和探索，這就是夾具通用化的由來。

3 通用化方法

對于不同的車體鋼結(jié)構(gòu)有不同的夾具結(jié)構(gòu)，所以對于夾具的通用化來講應(yīng)該具備不同的通用化方法。

3.1 夾具組成結(jié)構(gòu)單元化

因?yàn)椴煌匿摻Y(jié)構(gòu)需要不同的夾具尺寸，所以夾具的通用化設(shè)計(jì)就是可以將夾具結(jié)構(gòu)中具有定位和夾緊的部位進(jìn)行獨(dú)立化設(shè)計(jì)，將其單獨(dú)作為一個(gè)單元，在針對不同的結(jié)構(gòu)式進(jìn)行自由的組合，能夠節(jié)省很多時(shí)間和資金進(jìn)行其他夾具的制造。為了進(jìn)行清晰的解讀夾具單元化的方法，下面就將以總組成夾具中的底架定位夾緊結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行具體分析。

定位夾緊結(jié)構(gòu)中的定位是由旁承定位裝置、心盤定位裝置、四角定位裝置以及撓度調(diào)整器等主要元件組成，夾緊部件是由旁承拉緊器、四角拉緊器和門口壓緊器組成。為了達(dá)到夾具通用化的目的，將上述所提到的定位以及夾緊部件分別制造成單獨(dú)的部件安裝在夾具上，然后在一個(gè)固定在地面的平臺上，進(jìn)行具體的焊接和結(jié)構(gòu)的組裝工作。因?yàn)槠涫枪潭ǖ模詥卧慕Y(jié)構(gòu)更能夠使得夾具的工作效率大大提高。將以上的所有元件在夾具體的T型槽上進(jìn)行組裝形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)，在大平臺上面還有小平臺，小平臺上面也存在T型槽，將其中的一些小結(jié)構(gòu)安裝在上面。通過這種結(jié)構(gòu)組裝的夾具在車型變化時(shí)就能夠根據(jù)車型的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，最終達(dá)到適應(yīng)所有車型的目標(biāo)。所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要針對不同的車型設(shè)計(jì)出不同的結(jié)構(gòu)元件，更要設(shè)計(jì)出針對不同元件所用的銷，以便于在進(jìn)行元件更換的同時(shí)能夠更加快速地進(jìn)行更換。

3.2 插板式通用化方法

所謂的插板式通用化方法就是根據(jù)所要進(jìn)行焊接的工件的界面不同進(jìn)行不同的定位板設(shè)計(jì)。例如這種方法大多數(shù)的時(shí)候適用于進(jìn)行定位面是弧形的工件，因?yàn)檫@種工件的插板設(shè)計(jì)較為方便，對于這種焊接工作是最為方便的，例如車頂，弧形側(cè)墻，水箱活蓋等部位。根據(jù)這些焊接部位的不同設(shè)計(jì)出符合這些部位的定位面，在不同的焊接面需求情況下可以增加定位面的數(shù)量來滿足焊接工作。現(xiàn)如今的數(shù)控板材切割技術(shù)發(fā)展極為先進(jìn)，這對于定位面的設(shè)計(jì)提出了無限可能，可以依靠這種技術(shù)進(jìn)行各種復(fù)雜曲面的加工制造。然后在進(jìn)行不同的車型焊接時(shí)只需要進(jìn)行不同的定位板就能夠完成復(fù)雜的焊接工作，這就是插板式通用的工作原理，能夠大大加速夾具的調(diào)整時(shí)間和工作效率，但是也存在缺點(diǎn)，那就是車型較多，所需要設(shè)計(jì)的定位板也比較多，增加了制造成本，不是一種非常實(shí)用的方法。

3.3 液壓和氣動(dòng)調(diào)整夾具

夾具的通用化就是為了能夠適用于不同的車型的鋼結(jié)構(gòu)焊接，所以最大的問題就是夾具的結(jié)構(gòu)需要適用于多種車型，所以根據(jù)上述的兩種方法來看，對于夾具上的單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整才是夾具通用化的關(guān)鍵，針對于這種情況提出了液壓和氣動(dòng)調(diào)整夾具的方法，已達(dá)到夾具通用化的目的。

液壓和氣動(dòng)調(diào)整夾具就是將不同車型所需的夾具數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后在對不同的車體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，利用液壓和氣動(dòng)的方法對夾具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)微或者大范圍的變化，最終實(shí)現(xiàn)適用于多種車型。

這種方法的特點(diǎn)就是調(diào)整的時(shí)候需要精確地控制，因?yàn)槠湓O(shè)備制造就與其他的夾具設(shè)備不同，所以需要操作的方法也不同，對于操作人員的技術(shù)要求極高。與此同時(shí)這種夾具的制造成本相比較于其他兩種方法來說很高，對于制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較重。高投入帶來的就是高收入，應(yīng)用這種方法進(jìn)行焊接工作，能夠大大提高工作效率，是焊接工作的得力助手。這種方法也是現(xiàn)階段制造企業(yè)在進(jìn)行焊接工作時(shí)的首選夾具通用化方法。

4 結(jié)語

對于車體鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作的優(yōu)化一直以來是各大客車制造公司的研究課題，其不僅僅能夠增加客車的安全性能，還能夠在不斷優(yōu)化的過程中降低企業(yè)的成本投入，使得企業(yè)的盈利增加，所以對于夾具的通用化研究也變得越來越多樣。隨著點(diǎn)焊，自動(dòng)焊等焊接方法的應(yīng)用，對夾具的實(shí)際應(yīng)用功能提出了更高要求，所以對于夾具通用化的研究是一項(xiàng)不能夠停止的課題。相信在未來將出現(xiàn)更加方便的方法來實(shí)現(xiàn)夾具通用化。

參考文獻(xiàn)

[1]戚嚴(yán).完善鐵路貨車車體制造工藝管理體系的探討[A].鐵路貨車制造工藝學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2013（07）.

[2]陳猛，郭鋼，馮衛(wèi)，等.汽車焊接夾具CAD系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].汽車科技，2011（1）.

[3]文廣南.淺議汽車焊接夾具的設(shè)計(jì)制作[J].焊接技術(shù)，2006（4）.

[4]趙靜，張俊華，李春植，等.汽車車身焊裝生產(chǎn)線和焊裝夾具簡介[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2007（1）.

[5]余建軍，任治軍，王輝.先進(jìn)焊接工裝夾具及其在機(jī)械裝備制造業(yè)中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2015（12）：56-58.