本发明涉及轨道车辆制造技术领域，特别涉及一种轨道车体底板的焊接控制装置。本发明还涉及一种应用于该轨道车体底板的焊接控制装置的方法。
背景技术：
磁悬浮车体中的底板是高速动车组底架重要组成部分，是底架承载关键部件。底板的组成结构由单层型材、双层型材和板材构成，主要通过mig自动焊方式连接，单层型材与双层型材间为双面焊接成型，由于正反面结构不同，正反面焊接需在不同的支撑工装上完成，且由于结构的不对称性，在焊接过程中易产生焊接变形，由于焊接工艺特点，在底板单双层型材焊接后易产生弯曲变形和波浪变形，以致影响设备安装及在车体服役运行过程中受力不均，从而对车体服役运行带来安全隐患。焊接变形是由于焊接工艺具有局部热过程的特点，焊缝区域冷却过程中发生拉伸塑性变形造成的，对于底板单双层型材焊缝为平焊缝的形式，焊接完成后会产生弯曲变形和波浪变形，采取适当的工艺措施，可以有效降低甚至消除焊接变形。
因此，如何避免磁悬浮车体中的底板组成结构在焊接过程中易产生焊接变形是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种轨道车体底板的焊接控制装置，该装置可以有效降低底板单、双层型材的焊接变形，进一步提高整个车体底架的承载能力和服役可靠性。本发明的另一目的是提供一种应用于该轨道车体底板的焊接控制装置的方法。
为实现上述目的，本发明提供一种轨道车体底板的焊接控制装置，包括若干个用以控制底板中单层型材、双层型材和连接板材的焊接变形的控制模块，任一所述控制模块包括支撑梁架，所述支撑梁架上设有：
支撑组件；
若干个用以压住单层型材或者双层型材的压紧器；
可调节厚度的限位组件；
其中，当焊接单侧的单层型材和双层型材时，所述限位组件用以沿横向夹持单、双层型材以使单层型材和双层型材之间产生沿内侧方向的预设变形。
可选地，所述支撑组件包括：
固定安装于所述支撑梁架上的下层支撑板；
若干个可拆卸地连接于所述下层支撑板上、用以弥补单层型材和双层型材二者正面高度差的上层支撑板。
可选地，任一所述压紧器包括：
固接于所述支撑梁架上的支座；
沿水平方向设置并与所述支座滑动连接的调节杆；
竖直设置并与所述调节杆的一端连接的连接杆；
设于所述连接杆的下端、用以与单层型材或者双层型材接触相抵的压盘。
可选地，所述限位组件包括两个分别设于所述支撑组件的两侧的限位块；任一所述限位块的内侧设有若干个用以调节单层型材和双层型材的变形量的反变形垫块。
可选地，还包括两个用以供单层型材、双层型材和连接板材焊前端部限位的限位端。
可选地，全部所述控制模块的第一侧的所述限位端为固定限位端，全部所述控制模块的第二侧的所述限位端为可移动限位端。
本发明还提供一种轨道车体底板的焊接控制方法，应用于上述任一项所述的轨道车体底板的焊接控制装置，包括：
通过控制模块定位单侧的单层型材和双层型材并将单层型材和双层型材的正面焊接；
通过所述控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接；
通过所述控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接；
通过所述控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的反面焊接。
可选地，所述通过控制模块定位单侧的单层型材和双层型材并将单层型材和双层型材的正面焊接的步骤，包括：
通过下层支撑板支撑单层型材和双层型材；
通过第一预设数量的反变形垫块夹持单层型材和双层型材；
通过压紧器向下压紧单层型材和双层型材；
将单层型材和双层型材的正面焊接。
可选地，所述通过所述控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接的步骤，包括：
通过所述下层支撑板支撑两侧单、双层型材和连接板材；
通过第二预设数量的所述反变形垫块夹持两侧的单、双层型材；
通过所述压紧器向下压紧单层型材；
将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接。
可选地，所述通过所述控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接的步骤，包括：
将上层支撑板安装于所述下层支撑板上并通过所述上层支撑板支撑两侧单、双层型材和连接板材；
通过所述反变形垫块夹持两侧的单、双层型材；
通过所述压紧器向下压紧单层型材；
将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接。
相对于上述背景技术，本发明针对车体底板单双层型材焊接变形控制的不同要求，设计了一种轨道车体底板的焊接控制装置，具体来说，上述轨道车体底板的焊接控制装置包括若干个用于控制底板中单层型材、双层型材和连接板材的焊接变形的控制模块，任一控制模块包括支撑梁架、支撑组件、压紧器和限位组件，其中，支撑组件、压紧器和限位组件均设置于支撑梁架上；在焊接时，支撑组件用于支撑单层型材、双层型材和连接板材，若干个压紧器用于向下压紧单层型材或者双层型材，限位组件具体为可调节厚度的限位组件，并当焊接单侧的单层型材和双层型材时，限位组件用于沿横向夹持单层型材和双层型材，以使单层型材和双层型材之间产生沿内侧方向的预设变形。同时，本发明还提供一种轨道车体底板的焊接控制方法，应用于上述轨道车体底板的焊接控制装置，包括：
s1：通过控制模块定位单侧的单层型材和双层型材并将单层型材和双层型材的正面焊接；
s2：通过控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接；
s3：通过控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接；
s4：通过控制模块定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的反面焊接。
这样一来，上述轨道车体底板的焊接控制装置在压紧器和支撑组件实现竖向限位的基础上，通过限位组件实现预设的横向限位，以形成刚性的约束作用；具体地，在单侧型材的正面焊接时，通过限位组件沿横向夹持单侧的单层型材和双层型材，以使单层型材和双层型材之间产生沿内侧方向的预设变形，焊接完成后，去除刚性约束，由于型材焊缝两侧受焊接残余应力的作用而产生弯曲变形，该弯曲变形与焊前的预置变形相抵消，从而可以控制弯曲变形的产生，同时通过焊接控制装置的刚性固定作用可以达到控制型材焊后波浪变形的目的；在两侧型材与连接板材正面焊接时，通过调整压紧器的压紧位置和限位组件的厚度，使两侧型材紧靠限位组件，并形成型材与连接板材焊接的刚性约束作用，从而达到控制型材与连接板材焊后角变形的目的；当然，在单侧型材的反面焊接时，上述支撑梁架、支撑组件、压紧器和限位组件形成的刚性约束可以实现控制型材焊后波浪变形的目的。上述焊接控制装置和方法简单且有效，通过上述支撑梁架、支撑组件、压紧器和限位组件的刚性限位可实现在同一台位上完成单、双层型材间的正面焊接与反面焊接，且可有效控制单、双层型材间由于结构不对称而产生的焊接变形，从而可以提高台位利用率和生产效率，进一步提高整个车体底架的承载能力和服役可靠性。
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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种轨道车体底板的焊接控制装置的整体结构示意图；
图2为单侧的单、双层型材间正面焊接的示意图；
图3为两侧的单、双层型材与中部连接板材的正面焊接示意图；
图4为底板反面焊接示意图；
图5为本发明实施例公开的一种轨道车体底板的焊接控制方法的流程图。
其中：
1-控制模块、2-固定限位端、3-可移动限位端、11-支撑梁架、12-下层支撑板、13-上层支撑板、14-压紧器、15-限位组件。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
本发明的核心是提供一种轨道车体底板的焊接控制装置，该装置可以有效降低底板单、双层型材的焊接变形，进一步提高整个车体底架的承载能力和服役可靠性。本发明的另一核心是提供一种应用于该轨道车体底板的焊接控制装置的方法。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。
请参考图1至图5，图1为本发明实施例公开的一种轨道车体底板的焊接控制装置的整体结构示意图；图2为单侧的单、双层型材间正面焊接的示意图；图3为两侧的单、双层型材与中部连接板材的正面焊接示意图；图4为底板反面焊接示意图；图5为本发明实施例公开的一种轨道车体底板的焊接控制方法的流程图。
本发明实施例所提供的轨道车体底板的焊接控制装置，包括若干个用于控制底板中单层型材、双层型材和连接板材的焊接变形的控制模块1，如图1所示，控制模块1的数量可以根据实际的焊接需要进行调整，比如可以设置为13组，并且任意两组相邻的控制模块1以预设的间隔设置，全部的控制模块1均固接于两侧的支架上。具体地，任一控制模块1包括支撑梁架11、支撑组件、压紧器14和限位组件15，其中，支撑组件、压紧器14和限位组件15均设置于支撑梁架11上；在焊接时，支撑组件用于支撑单层型材、双层型材和连接板材，若干个压紧器14用于向下压紧单层型材或者双层型材，限位组件15具体为可调节厚度的限位组件15，并当焊接单侧的单层型材和双层型材时，限位组件15用于沿横向夹持单层型材和双层型材，以使单层型材和双层型材之间产生沿内侧方向的预设变形。
需要说明的是，上述车体底板包括位于中间的连接板材和两组分别位于连接板材两侧的单、双层型材，其中，任一侧的单层型材位于双层型材和连接板材之间。
当然，根据实际需要，上述支撑梁架11具体可以设置为包括两个分别设置于两个支架上的支腿以及与两个支腿连接的横梁，其中，两个支腿均竖直设置，横梁水平设置；支撑组件具体可以设置包括固接于横梁上的第一支撑件以及可拆卸地连接于第一支撑件的第二支撑件，这样一来，在焊接时，可以通过拆装第二支撑件来保证单双层型材焊接的稳定性；比如，在正面焊接时，此时底板反面朝下并与焊接控制装置接触，由于底板的单、双层型材与连接板材的反面均为水平面，因此需要拆除第二支撑件，只需将型材与连接板材安装于第一支撑件上即可，而当反面焊接时，底板的正面朝下并与焊接控制装置接触，由于工件正面单、双层型材间存在高度差，因此需安装并恢复第二支撑件。当然，第一支撑件和第二支撑件均可以设置为板状支撑件。
压紧器14的作用是在工件安装于支撑组件上时能够向下压紧工件，以对工件形成沿竖向的约束作用，该压紧器14具体可以设置为能够沿横向移动，以实现根据不同的焊接需要对工件进行不同位置的压紧作用，比如可以设置为固定座和滑杆，滑杆与固定座滑动连接，滑杆上设有圆盘状的压紧件。当然，根据实际的限位需要，位于支撑梁架11的中部可以设置两个第一压紧器，第一压紧器可以朝下压紧单层型材，位于两个第一压紧器的两侧可以分别设置一个第二压紧器，第二压紧器可以朝下压紧双层型材。
此外，限位组件15主要包括两个限位座或者限位块以及设于限位块内侧的反变形垫块或者反变形垫片；其中，两个限位块分别位于支撑组件的两侧，任一限位块的内侧设有预设数量的反变形垫块，反变形垫块用于沿横向压紧底板的型材，以调整底板单层型材和双层型材的变形量。比如，限位块具体可以设置为l型限位块，两个l型限位块相对设置，l型限位块内侧的反变形垫块的数量可以根据实际的焊接需要进行调整。
这样一来，上述轨道车体底板的焊接控制装置在压紧器14和支撑组件实现竖向限位的基础上，通过限位组件15实现预设的横向限位，以形成刚性的约束作用；具体地，在单侧型材的正面焊接时，通过限位组件15沿横向夹持单侧的单层型材和双层型材，以使单层型材和双层型材之间产生沿内侧方向的预设变形，焊接完成后，去除刚性约束，由于型材焊缝两侧受焊接残余应力的作用而产生弯曲变形，该弯曲变形与焊前的预设变形相抵消，从而可以控制弯曲变形的产生，同时通过焊接控制装置的刚性固定作用可以达到控制型材焊后波浪变形的目的；在两侧型材与连接板材正面焊接时，通过调整压紧器14的压紧位置和限位组件15的厚度，使两侧型材紧靠限位组件15，并形成型材与连接板材焊接的刚性约束作用，从而达到控制型材与连接板材焊后角变形的目的。当然，在单侧型材的反面焊接时，上述支撑梁架11、支撑组件、压紧器14和限位组件15形成的刚性约束可以实现控制型材焊后波浪变形的目的。
上述焊接控制装置和方法简单且有效，通过上述支撑梁架11、支撑组件、压紧器14和限位组件15的刚性限位可实现在同一台位上完成单、双层型材间的正面焊接与反面焊接，且可有效控制单、双层型材间由于结构不对称而产生的焊接变形，从而可以提高台位利用率和生产效率，进一步提高整个车体底架的承载能力和服役可靠性。
更加具体地说，上述支撑组件可以设置为包括下层支撑板12(第一支撑件)和若干个上层支撑板13(第二支撑件)，其中，下层支撑板12固定安装于支撑梁架11上，若干个上层支撑板13可拆卸地连接于下层支撑板12上，以实现反面焊接时弥补单层型材和双层型材二者正面高度差。
任一压紧器14可以设置为包括支座、调节杆、连接杆和压盘，其中，支座固接于支撑梁架11上，以实现支撑作用；调节杆沿水平方向设置并与支座滑动连接，调节杆可以沿水平方向相对支座滑动，从而可以实现对于型材表面不同位置的限位；连接杆竖直设置并与调节杆的一端连接，连接杆可以套接于调节杆的一端；压盘设于连接杆的下端，压盘用于与单层型材或者双层型材接触相抵以实现压紧作用，当然，压盘可以设置橡胶材质的圆形压盘。
为了优化上述实施例，焊接控制装置还包括两个分别用于供单层型材、双层型材和连接板材焊前端部限位的限位端。具体地说，一个限位端为固定限位端2，另一个限位端为可移动限位端3，比如，固定限位端2可以设置于全部控制模块1的第一侧(左侧)，可移动限位端3可以设置于全部控制模块1的第二侧(右侧)。这样的设置方式可以根据底板的长度实现对于底板两端的限位。限位端的设置可以参照现有技术，比如可以设置为类似夹具的结构。
同时，本发明还提供一种轨道车体底板的焊接控制方法，应用于上述轨道车体底板的焊接控制装置，该焊接控制方法具体为通过优化焊接顺序来控制焊接变形，即将焊接顺序由依次焊接长直焊缝、连接板材调整为单侧两种型材间的正面焊接、两侧型材与连接板材的正面焊接、单侧两种型材间的反面焊接、两侧型材与连接板材的反面焊接，具体地包括：
s1：通过控制模块1定位单侧的单层型材和双层型材并将单层型材和双层型材的正面焊接；
s2：通过控制模块1定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接；
s3：通过控制模块1定位两侧单、双层型材和连接板材并将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接；
s4：通过控制模块1定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的反面焊接。
当然，在焊接前，还包括通过固定限位端2和可移动限位端3对工件实现端部限位。
s1的步骤具体可以设置为包括：第一步：通过下层支撑板12支撑单层型材和双层型材；第二步：通过第一预设数量的反变形垫块夹持单层型材和双层型材；第三步：通过压紧器14向下压紧单层型材和双层型材；第四步：将单层型材和双层型材的正面焊接。
具体地说，在s1中，即单侧型材正面焊接时，此时底板的反面向下并与工装接触，由于工件的单、双层型材的反面均为水平面，因此需拆除装置双层型材接触位置的上层支撑板13，待单侧型材焊前装配完成后，在限位块内侧安装第一预设数量的反变形垫块，以使型材之间产生端部向内的预置变形，同时使用中部的第一压紧器和两侧的第二压紧器共同压紧型材，形成刚性约束的作用，焊接完成后，去除焊接控制装置，由于型材焊缝两侧受焊接残余应力的作用而产生弯曲变形，该弯曲变形与焊前预置的端部方向向内的预变形相抵消，这样即可控制弯曲变形的产生，同时通过焊接控制装置的刚性固定作用也可以达到控制型材焊后波浪变形的目的。
s2的步骤具体可以设置为包括：第一步：通过下层支撑板12支撑两侧单、双层型材和连接板材；第二步：通过第二预设数量的反变形垫块夹持两侧的单、双层型材；第三步：通过压紧器14向下压紧单层型材；第四步：将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接。
具体地，在s2中，即两侧型材与连接板材正面焊接时，由于底板型材与连接板材的反面均为水平面，因此需拆除上层支撑板13，并调整中部第一压紧器和反变形垫块，使型材靠紧两侧反变形垫块，调整两侧第二压紧器的压紧位置并压紧，形成型材与连接板材焊接的刚性约束作用，再进行焊接，从而达到控制型材与连接板材焊后角变形的目的。
s3的步骤具体可以设置为包括：第一步：将上层支撑板13安装于下层支撑板12上并通过上层支撑板13支撑两侧单、双层型材和连接板材；第二步：通过反变形垫块夹持两侧的单、双层型材；第三步：通过压紧器14向下压紧单层型材；第四步：将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接。
在s3中，即单侧型材间反面焊接时，底板组成正面向下并与焊接控制装置接触，由于工件的单、双层型材正面间存在高度差，因此需安装恢复上层支撑板13，以形成刚性约束的作用，再进行焊接，实现控制型材焊后波浪变形的目的；在s4中，即两侧型材与连接板材反面焊接时，再次调整两侧第二压紧器14的压紧位置并压紧，再进行焊接。
当然，根据实际需要，在上述焊前预置变形和优化焊接顺序的焊接控制方法的基础上，还可以提供一种焊后火焰矫形法，所谓焊后火焰矫形法是在车体底板单、双层型材焊接完成后，利用火焰枪沿焊缝长度方向进行加热，以形成与焊接温度场相对称的温度场，火焰加热的温度可以设置为200℃。这样一来，通过上述技术手段即可进一步降低底板单、双层型材的焊接变形，从而可以进一步增强整个车体底架的承载能力和服役可靠性。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的轨道车体底板的焊接控制装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
1.一种轨道车体底板的焊接控制装置，其特征在于，包括若干个用以控制底板中单层型材、双层型材和连接板材的焊接变形的控制模块(1)，任一所述控制模块(1)包括支撑梁架(11)，所述支撑梁架(11)上设有：
支撑组件；
若干个用以压住单层型材或者双层型材的压紧器(14)；
可调节厚度的限位组件(15)；
其中，当焊接单侧的单层型材和双层型材时，所述限位组件(15)用以沿横向夹持单、双层型材以使单层型材和双层型材之间产生沿内侧方向的预设变形。
2.根据权利要求1所述的轨道车体底板的焊接控制装置，其特征在于，所述支撑组件包括：
固定安装于所述支撑梁架(11)上的下层支撑板(12)；
若干个可拆卸地连接于所述下层支撑板(12)上、用以弥补单层型材和双层型材二者正面高度差的上层支撑板(13)。
3.根据权利要求1所述的轨道车体底板的焊接控制装置，其特征在于，任一所述压紧器(14)包括：
固接于所述支撑梁架(11)上的支座；
沿水平方向设置并与所述支座滑动连接的调节杆；
竖直设置并与所述调节杆的一端连接的连接杆；
设于所述连接杆的下端、用以与单层型材或者双层型材接触相抵的压盘。
4.根据权利要求1所述的轨道车体底板的焊接控制装置，其特征在于，所述限位组件(15)包括两个分别设于所述支撑组件的两侧的限位块；任一所述限位块的内侧设有若干个用以调节单层型材和双层型材的变形量的反变形垫块。
5.根据权利要求1至4任一项所述的轨道车体底板的焊接控制装置，其特征在于，还包括两个用以供单层型材、双层型材和连接板材焊前端部限位的限位端。
6.根据权利要求5所述的轨道车体底板的焊接控制装置，其特征在于，全部所述控制模块(1)的第一侧的所述限位端为固定限位端(2)，全部所述控制模块(1)的第二侧的所述限位端为可移动限位端(3)。
7.一种轨道车体底板的焊接控制方法，其特征在于，应用于上述1-6任一项所述的轨道车体底板的焊接控制装置，包括：
通过控制模块(1)定位单侧的单层型材和双层型材并将单层型材和双层型材的正面焊接；
通过所述控制模块(1)定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接；
通过所述控制模块(1)定位两侧单、双层型材和连接板材并将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接；
通过所述控制模块(1)定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的反面焊接。
8.根据权利要求7所述的轨道车体底板的焊接控制方法，其特征在于，所述通过控制模块(1)定位单侧的单层型材和双层型材并将单层型材和双层型材的正面焊接的步骤，包括：
通过下层支撑板(12)支撑单层型材和双层型材；
通过第一预设数量的反变形垫块夹持单层型材和双层型材；
通过压紧器(14)向下压紧单层型材和双层型材；
将单层型材和双层型材的正面焊接。
9.根据权利要求8所述的轨道车体底板的焊接控制方法，其特征在于，所述通过所述控制模块(1)定位两侧单、双层型材和连接板材并将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接的步骤，包括：
通过所述下层支撑板(12)支撑两侧单、双层型材和连接板材；
通过第二预设数量的所述反变形垫块夹持两侧的单、双层型材；
通过所述压紧器(14)向下压紧单层型材；
将两侧单、双层型材和连接板材的正面焊接。
10.根据权利要求9所述的轨道车体底板的焊接控制方法，其特征在于，所述通过所述控制模块(1)定位两侧单、双层型材和连接板材并将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接的步骤，包括：
将上层支撑板(13)安装于所述下层支撑板(12)上并通过所述上层支撑板(13)支撑两侧单、双层型材和连接板材；
通过所述反变形垫块夹持两侧的单、双层型材；
通过所述压紧器(14)向下压紧单层型材；
将单侧的单层型材和双层型材的反面焊接。
技术总结