一种流线型机车司机室三维曲面蒙皮成型方法及模具

摘要

一种流线型机车司机室三维曲面蒙皮成型方法及模具，采用流线型机车司机室分块制作方式，其特点在于：每一分块的成型是通过与分块三维曲面蒙皮一一对应的组合钢模靠模成型的，并在成型时通过组合钢模网格孔从钢模的背面观察蒙皮与钢模的贴合情况；其组合钢模为网格式板梁可视结构，组合钢模网格的隔板凸面是由激光切割机按蒙皮内表面的曲面电子数据切割形成的。包括纵板梁和横板梁，其纵板梁和横板梁由均由一定宽度的钢板制成。钢模网格的隔板凸面为所对应的蒙皮内表面的曲面相配的形状。

说明书

技术领域

本发明属于一种机车的部件制作方法，特别是指一种机车司机室三维曲面蒙皮成型方法；本发明同时还涉及该方法的模具结构，主要用于流线型机车司机室三维曲面蒙皮成型。

背景技术

机车司机室是机车头部的主要部分，随着机车速度的提高，对机车司机室的要求也越来越高。为了减少风阻，高速机车司机室一般都做成流线型机车司机室。现有的流线型机车司机室蒙皮主要是采用薄钢板通过三维曲面蒙皮分块制作方式制作后，然后再逐块拼焊在司机室钢骨架上的。分块制作蒙皮时是采用局部塑性变形的方法使其逐步成型的。在制作每块三维曲面蒙皮时的制作方法是：先用成型模在油压机上对蒙皮进行整体成型，然后靠模(将初步成型的蒙皮内表面靠在模型上观察)，对靠模时发现的不吻合处再在薄板成型机上进行局部成型，同时须反复靠模并进行局部成型，直至满足图纸要求。而且这种流线型机车司机室蒙皮的制作方法是先制作一个与司机室蒙皮内表面一致的整体木模，要求整体木模的外表面尽可能的符合司机室蒙皮内表面的形状。对整体木模的外表面须通过手工修磨，并用数控切割机按电子数据切下的司机室蒙皮内表面模板(模板凹面是在司机室三维曲面的水平和竖直方向上按一定间隔切取的司机室蒙皮内表面型线生成的)进行检验。整体木模的高度近3米，在制作司机室上部的蒙皮时靠模不方便，而且不便于从木模的后面观察蒙皮与木模的贴合情况。因此，很有必要对此加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有流线型机车司机室蒙皮制作方法的不足，提供一种制作和使用更为方便，且便于从后面观察蒙皮与模型的贴合情况的流线型机车司机室蒙皮制作方法。

本发明的另一个目的在于提供一种上述方法的制作工具，具体说是一种工艺模具。

根据本发明的目的所提出的技术实施方案是：采用流线型机车司机室蒙皮分块制作方式，其特点在于：每一分块的成型是通过与三维曲面蒙皮的分块一一对应的组合钢模靠模成型的，并在成型时通过组合钢模网格孔从钢模的背面观察蒙皮与钢模的贴合情况；其组合钢模为网格式板梁可视结构，组合钢模网格的隔板凸面是由激光切割机按蒙皮内表面的曲面电子数据切割形成的。板梁可视结构是先交互式地从司机室蒙皮内表面的三维曲面上确定板梁的三维位置，待确定所有的板梁的布置后，再在板梁的三维位置上生成板梁的CAD立体图，同时在板梁立体图上生成满足加工要求的CAD平面图。板梁的制作是从板梁CAD平面图中提取外轮廓及内轮廓数据，通过数控切割机床加工成型的。纵横板梁分别按一定间隔开出对应插口(如图5、图6)，然后将对应每一块蒙皮的纵、横板梁分别插接组焊，并分别与其底座焊接，即成为对应该蒙皮的组合式钢模，钢模的纵、横板梁凸面组成的网格所形成的曲面即为该蒙皮的内表面，也就是司机室蒙皮内表面的三维曲面上与该蒙皮对应位置的曲面形状。网格所形成的曲面与蒙皮内表面的符合程度与网格的间距有关。间距越小，符合程度越高，但制作成本越高，反之，间距越大，制作成本越低，但符合程度也越低，因此，要权衡利弊，选取合适的网格间距。制作蒙皮时只须与其对应的组合钢模靠模，并且通过网格孔可从钢模的背面观察蒙皮与钢模的贴合情况。其钢模的结构是：组合式钢模与流线型机车司机室三维曲面蒙皮的分块一一对应，每一块蒙皮对应的钢模(如图1所示)均为间隔较小的网格式板梁结构，包括纵板梁和横板梁，其纵板梁和横板梁均由一定宽度的钢板制成。在纵板梁和横板梁上分别按一定间隔开出对应纵板插口和横板插口，然后将纵板梁和横板梁通过插口组装起来，并插接组焊在一起，由纵板梁和横板梁组合成带有网格状可视孔的网格式的板梁结构，钢模网格的隔板凸面为所对应的蒙皮内表面的曲面相配的形状，所以，网格形成的曲面可以最大限度的符合蒙皮内表面的形状。

本发明的优点在于：在流线型机车司机室三维曲面蒙皮的制作时采用组合式钢模取代整体木模，由于组成钢模网格的隔板凸面是由激光切割机按蒙皮内表面的电子数据切割的，所以，网格形成的曲面可以最大限度的符合蒙皮内表面的形状，从而提高蒙皮成型精度。又由于采用组合式结构，可大大减轻操作人员靠模的劳动强度，提高劳动效率。同时，由于直接采用纵横隔板组焊，大大降低了模型的制作成本，而且钢模的寿命远高于木模的寿命。可见，直接的和间接的经济效益均可观。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明钢模的网格结构示意主视图；

图3为本发明钢模的网格结构示意俯视图；

图4为本发明钢模的网格结构示意左视图；

图5为本发明钢模的纵板梁结构示意图；

图6为本发明钢模的横板梁结构示意图。

图中：1、蒙皮；2、钢模；3、纵板梁；4、横板梁；5、网格；6、网格孔；7、纵板梁插口；8、横板梁插口。

具体实施方式

附图给出了本发明的一个实施例结构示意图，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

从附图中可以看出，本发明为一流线型机车司机室蒙皮，采用流线型机车司机室蒙皮分块制作方式，其特点在于：每一分块的成型是通过与三维曲面蒙皮的分块一一对应的组合钢模靠模，并通过组合钢模网格孔从钢模的背面观察蒙皮与钢模的贴合情况来判断蒙皮的成型程度；其组合钢模为网格式板梁可视结构，组合钢模网格的隔板凸面是由激光切割机按蒙皮内表面的曲面电子数据切割形成的。板梁可视结构是先交互式地从司机室蒙皮内表面的三维曲面上确定板梁的三维位置，待确定所有的板梁的布置后，再在板梁的三维位置上生成板梁的CAD立体图，同时在板梁立体图上生成满足加工要求的CAD平面图。板梁的制作是从板梁CAD平面图中提取外轮廓及内轮廓数据，通过数控切割机床加工成型的。纵横板梁分别按一定间隔开出对应插口(如图5、图6)。然后将对应每一块蒙皮的纵、横板梁分别插接组焊，并分别与其底座焊接，即成为对应该蒙皮的组合式钢模，钢模的纵、横板梁凸面组成的网格所形成的曲面即为该蒙皮的内表面，也就是司机室蒙皮内表面的三维曲面上与该蒙皮对应位置的曲面形状。网格所形成的曲面与蒙皮内表面的符合程度与网格的间距有关。间距越小，符合程度越高，但制作成本越高，反之，间距越大，制作成本越低，但符合程度也越低，因此，要权衡利弊，选取合适的网格间距。制作蒙皮1时只须与其对应的组合钢模2靠模，并且通过网格孔6可从组合钢模2的背面观察蒙皮1与组合钢模2的贴合情况。其组合钢模2的具体结构是：组合钢模2与流线型机车司机室三维曲面蒙皮1的分块一一对应，每一块蒙皮1对应的组合钢模2(如图1所示)均为间隔较小的网格式板梁结构，包括纵板梁3和横板梁4，其纵板梁3和横板梁4均由一定宽度的钢板制成。在纵板梁和横板梁上分别按一定间隔开出对应纵板插口7和横板插口8，然后将纵板梁3和横板梁4通过对应的纵板插口7和横板插口8组装起来，组合成网格式的板梁结构，并插接组焊在一起，由纵板梁3和横板梁4组合成带有网格状可视孔的网格式板梁结构，组合钢模2网格5的隔板凸面为所对应的蒙皮内表面的曲面相配的形状，所以，网格5形成的曲面可以最大限度的符合蒙皮内表面的形状。