一种防止铝合金商用车前下防护横梁焊接变形的工装及应用

1.本发明属于汽车零部件制造领域，涉及一种防止铝合金商用车前下防护横梁焊接变形的工装及应用。


背景技术：

2.为了防止商用车与乘用车混合行驶过程中发生事故时，发生乘用车钻入商用车前下部的恶性事故，我国制订了相关法规，要求各商用车企业生产的n2、n3类载货车必须安装符合要求的前下部防护装置。汽车(商用车)前下防护横梁总成是保证车辆前碰撞安全性的重要保障，由防护横梁和连接件两部分组成，过去一般采用较厚的钢板制成，不利于整车的轻量化。近年来随着轻量化技术的发展和铝合金等轻量化材料的广泛应用，钢制前下防护横梁总成已逐步被铝合金所取代。铝合金商用车前下防护横梁也是由横梁部分和连接件两部分组成，其中横梁件一般直接采用挤压铝型材加工成形，连接件则采用机加或铸造成形，然后将两者焊接后便可获得商用车前下防护横梁。
3.铝合金材料自身的特殊性给其焊接性带来一定的难度。由于铝及铝合金的热导率大，导热速度是钢的3倍，这就意味着，焊接相同厚度的铝合金和钢，铝合金焊接需要的热量更大。而且铝合金的热收缩和膨胀性较大，熔化状态的铝合金在凝固结晶过程中，其体积大约减少6％，铝的线膨胀系数是钢的3倍，焊接输人的热量会使临近焊接区域的金属膨胀，热源离开时，金属冷却产生收缩。凝固收缩和膨胀收缩过程中所产生的收缩应力将导致前下防护横梁扭曲、弯曲或翘曲等变形，因此，焊后需对前下防护横梁产品进行变形检测，如果变形超过允许值，则还需对焊件进行矫正。这在一定程度上降低了生产效率，且如果变形过大，矫正则很困难，矫正无效时将导致产生废品，造成经济损失。
4.实际生产中为了减小焊接变形，提高生产效率，常采用工装夹具对焊件进行刚性固定之后再实施焊接，这在一定程度上能够减小变形，尤其对于一些小的、形状规则的焊件焊接。然而，商用车前下防护横梁长度方向尺寸较大，且横梁与连接件焊接的部位是位于横梁两端，采用焊接工装夹具固定时很难完全消除焊接变形，焊后撤除固定夹具之后，防护横梁时常会保留较大的变形，仍需进行校正。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是为商用车铝合金前下防护横梁焊接生产提供一种既能装夹和定位横梁，又能够在整个焊接过程中实时检查焊接变形，且焊后立即根据焊接变形情况进行校直的商用车铝合金前下防护横梁焊接工装，以保证商用车铝合金前下防护横梁产品的形状、尺寸精度质量和焊后力学性能，并提高生产效率。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
7.一种能够防止商用车铝合金前下防护横梁焊接变形的工装，主要包括：焊接工装台4、左凹形定位块5、左横梁托架6、右凹形定位块7、右横梁托架8、横向定位块9、垂直加紧液压缸10、中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、左横梁校直架17、左
校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21、右横梁校直架24、右校直液压缸ⅰ25、右校直液压缸ⅱ26、水平加紧液压缸27、中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30、左校直液压缸ⅲ32、右位移传感器ⅲ33、右校直液压缸ⅲ35和l型液压缸连安装板36。
8.垂直加紧液压缸10固定在焊接工装台4上，设置在横梁1中心位置处，从下方托起横梁1；中心位移传感器ⅰ11与垂直加紧液压缸10对称安装在横梁1的上方，并与固定在焊接工装台4的中心位移传感器ⅰ安装座12连接；
9.横向定位块9固定在焊接工装台4左侧，对横梁1的x轴方向定位；
10.左校直液压缸ⅰ18和左校直液压缸ⅱ19固定安装在焊接工装台4的左侧，设置在横梁1左侧弯曲点处，左校直液压缸ⅰ18和左校直液压缸ⅱ19的液压杆与左横梁校直架17连接，左横梁校直架17从下方托起横梁1并将横梁1定位在左横梁校直架17上的凹槽中，左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14与左横梁校直架17对称安装在横梁1上方，左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14之间按照对称原则设置分别设置在横梁1的前后两侧；左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14分别固定在左位移传感器ⅰ安装座15和左位移传感器ⅱ安装座16上，左位移传感器ⅰ安装座15和左位移传感器ⅱ安装座16固定在焊接工装台4上。
11.右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26固定安装在焊接工装台4的右侧，设置在横梁1右侧弯曲点处，右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26的液压杆与右横梁校直架24连接，左横梁校直架24从下方托起横梁1并将横梁1定位在右横梁校直架24上的凹槽中，右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21与右横梁校直架24对称安装在横梁1上方，右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21之间按照对称原则设置分别设置在横梁1的前后两侧；右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21分别固定在右位移传感器ⅰ安装座22和右位移传感器ⅱ安装座23上，左位移传感器ⅰ安装座22和左位移传感器ⅱ安装座23固定在焊接工装台4上。
12.左凹形定位块5和右凹形定位块7固定在焊接工装台4上，左凹形定位块5设置在左侧焊接点2的右侧，右凹形定位块7设置在右侧焊接点的左侧；左凹形定位块5和右凹形定位块7的侧壁设有凹槽，凹槽尺寸略大于横梁1在yz平面内投影尺寸，凹槽的上、后两面用于横梁1的定位；左横梁托架6和右横梁托架8分别设置在左凹形定位块5和右凹形定位块7侧壁凹槽处，并与凹槽下面相平。
13.l型液压缸连安装板36固定在焊接工装台4上，l型液压缸连安装板36的侧板上固定安装水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35，水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35分别设置在横梁1中心、左侧焊接点中心和右侧焊接点中心处，从y轴方向顶住横梁1；中心位移传感器ⅱ28与水平加紧液压缸2对称设置在横梁1中心的后侧，中心位移传感器ⅱ28安装在固定于焊接工装台4上的中心位移传感器ⅱ安装座中；左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33对称设置在横梁1的两端，分别通过固定在焊接工装台4上的左位移传感器ⅲ安装座31和右位移传感器ⅲ安装座34安装在横梁1的后方。
14.控制系统38与中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21、中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33相连以获取上述各传感器的位移信息，控制系统38根据各传感器的位移信息对液压系统37中垂直加紧液压缸10、左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右校直液压缸ⅰ25、右校直液压缸ⅱ26、水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35的液压缸驱动
阀组进行控制以完成横梁1的定位夹紧和焊接变形的检测和校直。
15.所述横梁1的定位加紧的控制过程具体如下：
16.首先将横梁1放置在左横梁托架6和右横梁托架8上，然后由水平加紧液压缸27推送至左凹形定位块5和右凹形定位块7的凹槽内，沿x轴负向推送至横梁1左端与横向定位块9接触，完成x轴方向定位；
17.以左凹形定位块5和右凹形定位块7凹槽内上表面为基准，由垂直加紧液压缸10的活塞杆向z轴正向施压至一定值，完成z轴方向的定位加紧；
18.以左凹形定位块5和右凹形定位块7凹槽内侧壁面为基准，由水平加紧液压缸27的活塞杆向y轴正向施压，完成y轴方向的定位和加紧。
19.所述焊接变形的检测和校直的控制过程具体如下：
20.首先由控制系统38记录中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21、中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33的当前位移值为初始值；
21.焊接过程中以及焊后，控制系统38根据中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21的位移值变化确定横梁1在x-z平面内的弯曲变形，如果任一上述位移传感器中检测到的位移变化值大于允许值，则通过驱动垂直加紧液压缸10和左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26工作，完成对x-z平面内弯曲变形的校直；
22.控制系统系统38根据中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33的位移值变化确定横梁1在x-y平面内的弯曲变形情况，如果任一上述位移传感器检测到的位移变化值大于允许值，则通过驱动水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35工作，完成对x-y平面内弯曲变形的校直；
23.控制系统38根据左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21的位移值变化确定横梁1是否绕x轴发生扭转，如果任一上述位移传感器检测到的位移变化值大于允许值，则通过驱动左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26工作，完成对横梁1扭转变形的校直。
24.对于x-z平面内弯曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14和右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21所测得的位移增加且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅰ11的位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁1两端均向z轴正向弯曲，校直时控制系统38只需驱动垂直加紧液压缸10增大施加在横梁1上的力，使横梁1在z轴反向产生弯曲变形，完成校直。
25.如果只有左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14或右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21的位移增加超过了允许值，则说明横梁1只有一端发生变形，校直时需驱动垂直加紧液压缸10和未变形一端的校直液压缸加载即可。
26.如果左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14和右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21所测得的位移减小且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅰ11的位移增大且超过了允许变化值，则说明横梁1的两端均向z轴负向弯曲，校直时只需驱动两端的左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19和右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26加载即可。
27.如果只有左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14或右位移传感器ⅰ20、右位移传感
器ⅱ21所测得的位移减小并超过了允许值，则说明横梁1只有一端发生变形负向弯曲变形，校直时需驱动发生弯曲变形一端的校直液压缸进行校直。
28.对于x-y平面内弯曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33所测得的位移均增加且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅱ28所测位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁1向y轴正向弯曲，校直时只需驱动水平加紧液压缸27增大施加在横梁上的力进行校直。
29.如果只有左位移传感器ⅲ30或右位移传感器ⅲ33所测得位移增加且超过了允许变化值，则说明横梁1上只有对应的一端向y轴正向弯曲，校直时可驱动水平加紧液压缸27和未变形一端的校直液压缸加载完成校直。
30.如果左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33所测得的位移均减小且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅱ28所测位移增大且超过了允许变化值，则说明横梁1向y轴负向弯曲，校直时需驱动左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35加载完成校直。
31.如果只有左位移传感器ⅲ30或右位移传感器ⅲ33所测得位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁1上只有对应的一端向y轴负向弯曲，校直时需驱动变形一端的校直液压缸加载校直即可。
32.对于横梁1绕x轴的扭曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14的位移变化差值大于允许值，则横梁1上左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14所处一端发生了扭曲变形，此时若左位移传感器ⅰ13的位移值大于左位移传感器ⅱ14的位移值，则校直时需驱动左校直液压缸ⅱ19加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直；若左位移传感器ⅰ13的位移值小于位移传感器左位移传感器ⅱ14的位移值，则校直时需驱动左校直液压缸ⅰ18加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直。
33.如果右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21的位移变化差值大于允许值，则横梁1上传感器右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21所处一端发生了扭曲变形，此时若右位移传感器ⅰ20的位移值大于右位移传感器ⅱ21的位移值，则校直时需驱动右校直液压缸ⅱ26加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直；若右位移传感器ⅰ20的位移值小于右位移传感器ⅱ21的位移值，则校直时需驱动右校直液压缸ⅰ25加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直。
34.本发明的有益效果：
35.1.传统方法焊接商用车铝合金前下防护横梁时，焊后需在三坐标测量仪上对其进行变形测量，如果变形过大，还需在特殊工装上进行校直；利用该焊接工装时，焊后可直接在进行变形检测和校直，可有效降低生产成本，提高生产效率。
36.2.传统方法在焊后进行铝合金前下防护横梁校直时，是在常温下进行，所需校直力大，校直过程中很容易出现压裂；而采用该工装时校直是在焊后立即进行，此时横梁尚处于较高温度，因此所需校直力较小，塑性较高，不易处理压裂问题，进一步降低成本。
37.3.在焊后较高温度下通过反变形立即进行校直，可在一定程度上消除内应力，有利于改善商用车铝合金前下防护横梁产品性能。
附图说明
38.图1为商用车铝合金前下防护横梁总成结构；
39.图2为商用车铝合金前下防护横梁在工装台连上装夹后的主视图；
40.图3为商用车铝合金前下防护横梁在工装台连上装夹后的俯视图；
41.图4为商用车铝合金前下防护横梁在装夹前示意侧视图；
42.图5为商用车铝合金前下防护横梁左端校直结构侧视图；
43.图6为商用车铝合金前下防护横梁由端校直结构侧视图；
44.图7为工装台液压系统和控制系统的结构示意图。
45.图中：1-横梁，2-连接件1，3-连接件2，4-焊接工装台，5-左凹形定位块，6-左横梁托架，7-右凹形定位块，8-右横梁托架，9-横向定位块，10-垂直加紧液压缸，11-中心位移传感器ⅰ，12-中心位移传感器ⅰ安装座，13-左位移传感器ⅰ，14-左位移传感器ⅱ，15-左位移传感器ⅰ安装座，16-左位移传感器ⅱ安装座，17-左横梁校直架，18-左校直液压缸ⅰ，19-左校直液压缸ⅱ，20-右位移传感器ⅰ，21-右位移传感器ⅱ，22-右位移传感器ⅰ安装座，23-右位移传感器ⅱ安装座，24-右横梁校直架，25-右校直液压缸ⅰ，26-右校直液压缸ⅱ，27-水平加紧液压缸，28-中心位移传感器ⅱ，29-中心位移传感器ⅱ安装座，30-左位移传感器ⅲ，31-左位移传感器ⅲ安装座，32-左校直液压缸ⅲ，33-右位移传感器ⅲ，34-右位移传感器ⅲ安装座，35-右校直液压缸ⅲ，36-l型液压缸连安装板，37-控制系统，38-液压系统。
具体实施方式
46.下面以具体实施例的形式对本发明技术方案做进一步解释和说明。
47.本实施例中一种能够防止商用车铝合金前下防护横梁焊接变形的工装，主要包括：焊接工装台4、左凹形定位块5、左横梁托架6、右凹形定位块7、右横梁托架8、横向定位块9、垂直加紧液压缸10、中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、左横梁校直架17、左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21、右横梁校直架24、右校直液压缸ⅰ25、右校直液压缸ⅱ26、水平加紧液压缸27、中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30、左校直液压缸ⅲ32、右位移传感器ⅲ33、右校直液压缸ⅲ35和l型液压缸连安装板36。
48.垂直加紧液压缸10固定在焊接工装台4上，设置在横梁1中心位置处，从下方托起横梁1；中心位移传感器ⅰ11与垂直加紧液压缸10对称安装在横梁1的上方，并与固定在焊接工装台4的中心位移传感器ⅰ安装座12连接；
49.横向定位块9固定在焊接工装台4左侧，对横梁1的x轴方向定位；
50.左校直液压缸ⅰ18和左校直液压缸ⅱ19固定安装在焊接工装台4的左侧，设置在横梁1左侧弯曲点处，左校直液压缸ⅰ18和左校直液压缸ⅱ19的液压杆与左横梁校直架17连接，左横梁校直架17从下方托起横梁1并将横梁1定位在左横梁校直架17上的凹槽中，左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14与左横梁校直架17对称安装在横梁1上方，左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14之间按照对称原则设置分别设置在横梁1的前后两侧；左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14分别固定在左位移传感器ⅰ安装座15和左位移传感器ⅱ安装座16上，左位移传感器ⅰ安装座15和左位移传感器ⅱ安装座16固定在焊接工装台4上。
51.右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26固定安装在焊接工装台4的右侧，设置在横梁1右侧弯曲点处，右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26的液压杆与右横梁校直架24连接，左横梁校直架24从下方托起横梁1并将横梁1定位在右横梁校直架24上的凹槽中，右位
移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21与右横梁校直架24对称安装在横梁1上方，右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21之间按照对称原则设置分别设置在横梁1的前后两侧；右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21分别固定在右位移传感器ⅰ安装座22和右位移传感器ⅱ安装座23上，左位移传感器ⅰ安装座22和左位移传感器ⅱ安装座23固定在焊接工装台4上。
52.左凹形定位块5和右凹形定位块7固定在焊接工装台4上，左凹形定位块5设置在左侧焊接点2的右侧，右凹形定位块7设置在右侧焊接点的左侧；左凹形定位块5和右凹形定位块7的侧壁设有凹槽，凹槽尺寸略大于横梁1在yz平面内投影尺寸，凹槽的上、后两面用于横梁1的定位；左横梁托架6和右横梁托架8分别设置在左凹形定位块5和右凹形定位块7侧壁凹槽处，并与凹槽下面相平。
53.l型液压缸连安装板36固定在焊接工装台4上，l型液压缸连安装板36的侧板上固定安装水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35，水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35分别设置在横梁1中心、左侧焊接点中心和右侧焊接点中心处，从y轴方向顶住横梁1；中心位移传感器ⅱ28与水平加紧液压缸2对称设置在横梁1中心的后侧，中心位移传感器ⅱ28安装在固定于焊接工装台4上的中心位移传感器ⅱ安装座中；左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33对称设置在横梁1的两端，分别通过固定在焊接工装台4上的左位移传感器ⅲ安装座31和右位移传感器ⅲ安装座34安装在横梁1的后方。
54.控制系统38与中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21、中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33相连以获取上述各传感器的位移信息，控制系统38根据各传感器的位移信息对液压系统37中垂直加紧液压缸10、左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右校直液压缸ⅰ25、右校直液压缸ⅱ26、水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35的液压缸驱动阀组进行控制以完成横梁1的定位夹紧和焊接变形的检测和校直。
55.以附图1所示某商用车铝合金前下防护横梁总成的焊接过程为例，应用本发明所述复合工装进行定位、装夹、变形测量以及校直的主要步骤如下：
56.所述横梁1的定位加紧的控制过程具体如下：
57.首先将横梁1放置在左横梁托架6和右横梁托架8上，然后由水平加紧液压缸27推送至左凹形定位块5和右凹形定位块7的凹槽内，沿x轴负向推送至横梁1左端与横向定位块9接触，完成x轴方向定位；
58.以左凹形定位块5和右凹形定位块7凹槽内上表面为基准，由垂直加紧液压缸10的活塞杆向z轴正向施压至一定值，完成z轴方向的定位加紧；
59.以左凹形定位块5和右凹形定位块7凹槽内侧壁面为基准，由水平加紧液压缸27的活塞杆向y轴正向施压，完成y轴方向的定位和加紧。
60.所述焊接变形的检测和校直的控制过程具体如下：
61.首先由控制系统38记录中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21、中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33的当前位移值为初始值；
62.焊接过程中以及焊后，控制系统38根据中心位移传感器ⅰ11、左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21的位移值变化确定横梁1在x-z平面内的弯曲变形，如果任一上述位移传感器中检测到的位移变化值大于允许值，则通过驱
动垂直加紧液压缸10和左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26工作，完成对x-z平面内弯曲变形的校直；
63.控制系统系统38根据中心位移传感器ⅱ28、左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33的位移值变化确定横梁1在x-y平面内的弯曲变形情况，如果任一上述位移传感器检测到的位移变化值大于允许值，则通过驱动水平加紧液压缸27、左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35工作，完成对x-y平面内弯曲变形的校直；
64.控制系统38根据左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14、右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21的位移值变化确定横梁1是否绕x轴发生扭转，如果任一上述位移传感器检测到的位移变化值大于允许值，则通过驱动左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19、右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26工作，完成对横梁1扭转变形的校直。
65.对于x-z平面内弯曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14和右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21所测得的位移增加且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅰ11的位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁1两端均向z轴正向弯曲，校直时控制系统38只需驱动垂直加紧液压缸10增大施加在横梁1上的力，使横梁1在z轴反向产生弯曲变形，完成校直。
66.如果只有左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14或右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21的位移增加超过了允许值，则说明横梁1只有一端发生变形，校直时需驱动垂直加紧液压缸10和未变形一端的校直液压缸加载即可。
67.如果左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14和右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21所测得的位移减小且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅰ11的位移增大且超过了允许变化值，则说明横梁1的两端均向z轴负向弯曲，校直时只需驱动两端的左校直液压缸ⅰ18、左校直液压缸ⅱ19和右校直液压缸ⅰ25和右校直液压缸ⅱ26加载即可。
68.如果只有左位移传感器ⅰ13、左位移传感器ⅱ14或右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21所测得的位移减小并超过了允许值，则说明横梁1只有一端发生变形负向弯曲变形，校直时需驱动发生弯曲变形一端的校直液压缸进行校直。
69.对于x-y平面内弯曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33所测得的位移均增加且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅱ28所测位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁1向y轴正向弯曲，校直时只需驱动水平加紧液压缸27增大施加在横梁上的力进行校直。
70.如果只有左位移传感器ⅲ30或右位移传感器ⅲ33所测得位移增加且超过了允许变化值，则说明横梁1上只有对应的一端向y轴正向弯曲，校直时可驱动水平加紧液压缸27和未变形一端的校直液压缸加载完成校直。
71.如果左位移传感器ⅲ30和右位移传感器ⅲ33所测得的位移均减小且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅱ28所测位移增大且超过了允许变化值，则说明横梁1向y轴负向弯曲，校直时需驱动左校直液压缸ⅲ32和右校直液压缸ⅲ35加载完成校直。
72.如果只有左位移传感器ⅲ30或右位移传感器ⅲ33所测得位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁1上只有对应的一端向y轴负向弯曲，校直时需驱动变形一端的校直液压缸加载校直即可。
73.对于横梁1绕x轴的扭曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅰ13和左位移传感
器ⅱ14的位移变化差值大于允许值，则横梁1上左位移传感器ⅰ13和左位移传感器ⅱ14所处一端发生了扭曲变形，此时若左位移传感器ⅰ13的位移值大于左位移传感器ⅱ14的位移值，则校直时需驱动左校直液压缸ⅱ19加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直；若左位移传感器ⅰ13的位移值小于位移传感器左位移传感器ⅱ14的位移值，则校直时需驱动左校直液压缸ⅰ18加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直。
74.如果右位移传感器ⅰ20和右位移传感器ⅱ21的位移变化差值大于允许值，则横梁1上传感器右位移传感器ⅰ20、右位移传感器ⅱ21所处一端发生了扭曲变形，此时若右位移传感器ⅰ20的位移值大于右位移传感器ⅱ21的位移值，则校直时需驱动右校直液压缸ⅱ26加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直；若右位移传感器ⅰ20的位移值小于右位移传感器ⅱ21的位移值，则校直时需驱动右校直液压缸ⅰ25加载，使横梁1产生反向扭曲变形进行校直。

技术特征：
1.一种能够防止商用车铝合金前下防护横梁焊接变形的工装，其特征在于，该工装主要包括：焊接工装台(4)、左凹形定位块(5)、左横梁托架(6)、右凹形定位块(7)、右横梁托架(8)、横向定位块(9)、垂直加紧液压缸(10)、中心位移传感器ⅰ(11)、左位移传感器ⅰ(13)、左位移传感器ⅱ(14)、左横梁校直架(17)、左校直液压缸ⅰ(18)、左校直液压缸ⅱ(19)、右位移传感器ⅰ(20)、右位移传感器ⅱ(21)、右横梁校直架(24)、右校直液压缸ⅰ(25)、右校直液压缸ⅱ(26)、水平加紧液压缸(27)、中心位移传感器ⅱ(28)、左位移传感器ⅲ(30)、左校直液压缸ⅲ(32)、右位移传感器ⅲ(33)、右校直液压缸ⅲ(35)和l型液压缸连安装板(36)；垂直加紧液压缸(10)固定在焊接工装台(4)上，设置在横梁(1)中心位置处，从下方托起横梁(1)；中心位移传感器ⅰ(11)与垂直加紧液压缸(10)对称安装在横梁(1)的上方，并与固定在焊接工装台(4)的中心位移传感器ⅰ安装座(12)连接；横向定位块(9)固定在焊接工装台(4)左侧，对横梁(1)的x轴方向定位；左校直液压缸ⅰ(18)和左校直液压缸ⅱ(19)固定安装在焊接工装台(4)的左侧，设置在横梁(1)左侧弯曲点处，左校直液压缸ⅰ(18)和左校直液压缸ⅱ(19)的液压杆与左横梁校直架(17)连接，左横梁校直架(17)从下方托起横梁(1)并将横梁(1)定位在左横梁校直架(17)上的凹槽中，左位移传感器ⅰ(13)和左位移传感器ⅱ(14)与左横梁校直架(17)对称安装在横梁(1)上方，左位移传感器ⅰ(13)和左位移传感器ⅱ(14)之间按照对称原则设置分别设置在横梁(1)的前后两侧；左位移传感器ⅰ(13)和左位移传感器ⅱ(14)分别固定在左位移传感器ⅰ安装座(15)和左位移传感器ⅱ安装座(16)上，左位移传感器ⅰ安装座(15)和左位移传感器ⅱ安装座(16)固定在焊接工装台(4)上；右校直液压缸ⅰ(25)和右校直液压缸ⅱ(26)固定安装在焊接工装台(4)的右侧，设置在横梁(1)右侧弯曲点处，右校直液压缸ⅰ(25)和右校直液压缸ⅱ(26)的液压杆与右横梁校直架(24)连接，左横梁校直架(24)从下方托起横梁(1)并将横梁(1)定位在右横梁校直架(24)上的凹槽中，右位移传感器ⅰ(20)和右位移传感器ⅱ(21)与右横梁校直架(24)对称安装在横梁(1)上方，右位移传感器ⅰ(20)和右位移传感器ⅱ(21)之间按照对称原则设置分别设置在横梁(1)的前后两侧；右位移传感器ⅰ(20)和右位移传感器ⅱ(21)分别固定在右位移传感器ⅰ安装座(22)和右位移传感器ⅱ安装座(23)上，左位移传感器ⅰ安装座(22)和左位移传感器ⅱ安装座(23)固定在焊接工装台(4)上；左凹形定位块(5)和右凹形定位块(7)固定在焊接工装台(4)上，左凹形定位块(5)设置在左侧焊接点(2)的右侧，右凹形定位块(7)设置在右侧焊接点的左侧；左凹形定位块(5)和右凹形定位块(7)的侧壁设有凹槽，凹槽尺寸略大于横梁(1)在yz平面内投影尺寸，凹槽的上、后两面用于横梁(1)的定位；左横梁托架(6)和右横梁托架(8)分别设置在左凹形定位块(5)和右凹形定位块(7)侧壁凹槽处，并与凹槽下面相平；l型液压缸连安装板(36)固定在焊接工装台(4)上，l型液压缸连安装板(36)的侧板上固定安装水平加紧液压缸(27)、左校直液压缸ⅲ(32)和右校直液压缸ⅲ(35)，水平加紧液压缸(27)、左校直液压缸ⅲ(32)和右校直液压缸ⅲ(35)分别设置在横梁(1)中心、左侧焊接点中心和右侧焊接点中心处，从y轴方向顶住横梁(1)；中心位移传感器ⅱ(28)与水平加紧液压缸(2)对称设置在横梁(1)中心的后侧，中心位移传感器ⅱ(28)安装在固定于焊接工装台(4)上的中心位移传感器ⅱ安装座中；左位移传感器ⅲ(30)和右位移传感器ⅲ(33)对称设置在横梁(1)的两端，分别通过固定在焊接工装台(4)上的左位移传感器ⅲ安装座(31)和
(14)和右位移传感器ⅰ(20)、右位移传感器ⅱ(21)所测得的位移增加且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅰ(11)的位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁(1)两端均向z轴正向弯曲，校直时控制系统(38)只需驱动垂直加紧液压缸(10)增大施加在横梁(1)上的力，使横梁(1)在z轴反向产生弯曲变形，完成校直；如果只有左位移传感器ⅰ(13)、左位移传感器ⅱ(14)或右位移传感器ⅰ(20)、右位移传感器ⅱ(21)的位移增加超过了允许值，则说明横梁(1)只有一端发生变形，校直时需驱动垂直加紧液压缸(10)和未变形一端的校直液压缸加载即可；如果左位移传感器ⅰ(13)、左位移传感器ⅱ(14)和右位移传感器ⅰ(20)、右位移传感器ⅱ(21)所测得的位移减小且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅰ(11)的位移增大且超过了允许变化值，则说明横梁(1)的两端均向z轴负向弯曲，校直时只需驱动两端的左校直液压缸ⅰ(18)、左校直液压缸ⅱ(19)和右校直液压缸ⅰ(25)和右校直液压缸ⅱ(26)加载即可；如果只有左位移传感器ⅰ(13)、左位移传感器ⅱ(14)或右位移传感器ⅰ(20)、右位移传感器ⅱ(21)所测得的位移减小并超过了允许值，则说明横梁(1)只有一端发生变形负向弯曲变形，校直时需驱动发生弯曲变形一端的校直液压缸进行校直。6.根据权利要求4所述的能够防止商用车铝合金前下防护横梁焊接变形的工装，其特征在于，对于x-y平面内弯曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅲ(30)和右位移传感器ⅲ(33)所测得的位移均增加且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅱ(28)所测位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁(1)向y轴正向弯曲，校直时只需驱动水平加紧液压缸(27)增大施加在横梁上的力进行校直；如果只有左位移传感器ⅲ(30)或右位移传感器ⅲ(33)所测得位移增加且超过了允许变化值，则说明横梁(1)上只有对应的一端向y轴正向弯曲，校直时可驱动水平加紧液压缸(27)和未变形一端的校直液压缸加载完成校直；如果左位移传感器ⅲ(30)和右位移传感器ⅲ(33)所测得的位移均减小且超过了允许变化值，或中心位移传感器ⅱ(28)所测位移增大且超过了允许变化值，则说明横梁(1)向y轴负向弯曲，校直时需驱动左校直液压缸ⅲ(32)和右校直液压缸ⅲ(35)加载完成校直；如果只有左位移传感器ⅲ(30)或右位移传感器ⅲ(33)所测得位移减小且超过了允许变化值，则说明横梁(1)上只有对应的一端向y轴负向弯曲，校直时需驱动变形一端的校直液压缸加载校直即可。7.根据权利要求4所述的能够防止商用车铝合金前下防护横梁焊接变形的工装，其特征在于，对于横梁(1)绕x轴的扭曲变形的测量与校直，如果左位移传感器ⅰ(13)和左位移传感器ⅱ(14)的位移变化差值大于允许值，则横梁(1)上左位移传感器ⅰ(13)和左位移传感器ⅱ(14)所处一端发生了扭曲变形，此时若左位移传感器ⅰ(13)的位移值大于左位移传感器ⅱ(14)的位移值，则校直时需驱动左校直液压缸ⅱ(19)加载，使横梁(1)产生反向扭曲变形进行校直；若左位移传感器ⅰ(13)的位移值小于位移传感器左位移传感器ⅱ(14)的位移值，则校直时需驱动左校直液压缸ⅰ(18)加载，使横梁(1)产生反向扭曲变形进行校直；如果右位移传感器ⅰ(20)和右位移传感器ⅱ(21)的位移变化差值大于允许值，则横梁
(1)上传感器右位移传感器ⅰ(20)、右位移传感器ⅱ(21)所处一端发生了扭曲变形，此时若右位移传感器ⅰ(20)的位移值大于右位移传感器ⅱ(21)的位移值，则校直时需驱动右校直液压缸ⅱ(26)加载，使横梁(1)产生反向扭曲变形进行校直；若右位移传感器ⅰ(20)的位移值小于右位移传感器ⅱ(21)的位移值，则校直时需驱动右校直液压缸ⅰ(25)加载，使横梁(1)产生反向扭曲变形进行校直。8.根据权利要求2～7任意一项所述能够防止商用车铝合金前下防护横梁焊接变形的工装用于定位夹紧和焊接变形的检测和校直的用途。

技术总结
本发明公开了一种能够防止商用车铝合金前下防护横梁焊接变形的工装及应用，该焊接工装除了具有传统的定位和装夹功能外，还能够在焊接过程中实时检测前下防护横梁的焊接变形，并在焊后根据变形情况，立即进行校直，焊接变形的检测和校直是由一组位移感器组成的变形检测单元、一组液压缸组成的校直单元和控制系统组成。应用该工装时，可在焊接过程中或焊接结束后在焊接工装上即可测量变形并立即进行校直，由于是在焊后立即进行校直，此时防护横梁温度较高，故所需校直力小，校直效果好，且具有生产效率高、能耗和生产成本低，焊后防护横梁的形状和尺寸精度高、力学性能好等优点。力学性能好等优点。力学性能好等优点。


技术研发人员：马品奎 孟顺 赵泼 任明文 宋家旺 贾海龙 查敏
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/14