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【摘要】由于電阻點焊不銹鋼軌道車輛車體存在點焊壓痕明顯、密封性差、焊接效率低等問題，采用部分熔透激光搭焊工藝替代電阻點焊工藝進行不銹鋼車體制造，解決點焊車體存在的相關問題。激光搭焊工藝要求工件間密貼，自動化程度高，為此開發不銹鋼軌道車輛側墻激光焊快速裝夾裝置，針對激光焊接特性及焊接設備特點，進行了機器人數值模擬仿真設計與實施，保證組對側墻及窗口的長、寬、對角線等尺寸符合公差要求，控制側墻整體的變形量。

1. 概述

由于電阻點焊不銹鋼軌道車輛車體存在點焊壓痕明顯、密封性差、焊接效率低等問題，目前國內外軌道交通行業制造商正致力于激光焊工藝替代電阻點焊工藝進行不銹鋼車體制造，解決點焊車體存在的相關問題。

不銹鋼材料的熱物理性質決定了不銹鋼車體不適于電弧熔化焊接，焊接變形大和焊縫應力腐蝕開裂是不銹鋼電弧焊的主要問題。不銹鋼車設計者考慮到不銹鋼薄板適于搭接方式，并達到了預期的使用要求。不銹鋼車體側墻主要采用骨架加蒙皮的結構，骨架與蒙皮之間采用搭接焊。由于側墻外板不涂裝，點焊壓痕影響美觀效果，采用激光焊技術提高了車體強度及外觀美觀程度。

根據激光焊的實際特點和工藝設備的具體情況及試驗分析具體數據，激光焊接的側墻鋼結構主要采用了“夾心式”結構。此結構主要包括了側墻外板、波紋板、結構強度件等搭接形式。由于激光焊接技術對焊件的精度以及焊件間的間隙要求較高，故對焊接時使用的工裝夾具須具備非常高的精度才能保證焊接質量。

焊接工裝的設計是一門經驗性、理論性很強的綜合性技術，設計時要確定生產綱領、使用環境，熟悉產品結構，了解部件成形及公差特點，掌握焊接工藝方法，達到保證和提高產品質量，提高生產效率，改善勞動條件，降低成本的目的。

傳統的電阻點焊不銹鋼側墻工裝采用銅臺鋪裝、點焊電極壓緊焊接的方式，為剛性專用工裝，隨著市場經濟的發展和國際市場的開拓，原有的傳統剛性工裝已不能適應鐵路車輛的制造需求。需針對激光焊接特性及焊接設備特點，開發激光焊不銹鋼側墻快速裝夾工裝，確保激光搭接焊件間無間隙，同時保證組對側墻及窗口的長、寬、對角線等尺寸符合公差要求，控制側墻整體的變形量。

2. 快速裝夾裝置技術要求

（1）激光焊不銹鋼車體結構特點激光焊接的側墻鋼結構主要采用了“夾心式”結構。此結構主要包括了側墻外板、波紋板、結構強度件及結構功能件等零部件。外墻板與波紋板、波紋板與立柱補強結構件的焊接均采用部分熔透激光疊焊工藝，要求焊接時工件間密貼。

（2）激光焊設備特點激光焊設備Trudisk4002盤式固體激光器，額定功率4kW ；光束質量8mm*mrad，激光束波長1.0 6μm，焊接時采用滾輪壓緊，激光焊接頭形式及焊縫斷面如圖1所示。焊接時需要工裝將波紋板、立柱兩端進行壓緊、定位。

（3）快速裝夾裝置設計要求快速裝夾裝置胎位金屬表面加工的最后工序應為數控銑加工，表面粗糙度值≤3.2μm，在壓力100kg下不得有變形和位移。整體平整度≤0.2mm，波紋板定位裝置精度尺寸≤0.5mm，窗框整體平面度精度要求≤0.2mm。

（4）快速裝夾裝置設計特點外墻板鋪裝在工作臺上層，采用真空吸盤模式吸附外板，保證外板與工作臺面密貼。

波紋板及側墻立柱、窗框等定位裝置應不阻礙激光設備焊接及設備自身攜帶壓輪工作。波紋板與外墻板、立柱與波紋板的夾緊利用氣動及液壓元件執行，壓緊裝置應保證將料件緊密壓緊，同時料件壓力下無明顯變形量，氣動元件設置在側墻周邊以及窗框周邊，電液伺服技術控制壓緊力。同時所有壓緊模式不能影響設備本身采用的滾輪壓緊模式。