一种高速动车组车体裙板的加工工装及加工方法

摘要

本发明公开了一种高速动车组车体裙板的加工工装及加工方法。它包括至少两个滑动工作台，每个滑动工作台上均具有侧向定位装置、竖向定位装置、固定座、滑动座和辅助支撑装置，固定座、滑动座的顶部均设有压紧装置；竖向定位装置的后定位板和前定位板分别设置于固定座和滑动座上，侧向定位板设置于滑动座上，而滑动座的高度低于固定座的高度；还可通过调节辅助支撑装置来适应不同规格的被加工裙板；本发明实现了加工裙板工装的模块化设计，通用性较强；通过采用通用的固定座、滑动座、支撑座和转角缸及 PLC 集成控制，来实现对不同规格、长度裙板加工的工装自动化夹紧，也减少了数控机床加工的辅助时间，提高了生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工工装，特别涉及一种用于加工高速动车组车体裙板的加工工装，属于高速动车组车体加工工装技术领域。

背景技术

高速动车组的大部分关键设备吊装在车下，动车组在线路上高速运行时会产生很强的空气压力波，因此砂石、冰块或其他物体与车下设备发生高速打击的意外情况时常发生，严重危及高速列车的运用安全。为减少空气阻力，保护和检修车下设备，确保高速动车组的安全运行，时速200 km及以上速度等级的高速动车组的车下，必须设计和安装具有导流、防护、检修功能的全封闭车下设备舱，车下设备安装在设备舱内；设备舱主要由骨架、底板、两端的端板及两侧的裙板围成，整体为箱形全封闭结构，采用框架式骨架承载。依据其功用的不同，设备舱裙板又分为排风、进风、滑窗、全密封4类。排风裙板设有排风窗口，进风裙板设有滤网和迷宫结构，滑窗裙板主要用于水箱添水。裙板呈弧状分布于设备舱两侧，底部经弧形挂钩连接于骨架边梁，上端通过螺栓固定于车体边梁，以便于安装和检修。因此裙板是高速动车组车下设备舱的关键部件，采用与车身横断面形状相吻合的裙板遮住车下设备，为车下吊装设备提供侧面保护，既可以减小空气阻力，也可防止高速运行带来的砂石击打车下设备，能够利用裙板对高速行驶状态下的车厢底部的设备进行保护，裙板的安装过程是，先在裙板上加工出连接孔，然后将裙板固定到车体预先钻好的孔中。

现有的高速动车设备舱铝合金裙板由7.4米型材组对后焊接再由机械加工制成，由于裙板型材尺寸较大、较薄，刚性差，形状复杂且不规则，装夹过程及加工过程中易产生变形，对加工设备、加工工艺、工装提出了较高的要求，其加工特点是，1、需要大型的加工设备，现有技术中一般采用龙门加工中心；2、由于裙板的形状并非一平板，无法直接在加工设备的工作平台上加工，因此，需借助工装来固定裙板。

现有技术中采用的普通定位夹紧方式，加工效率较低，且反复装夹导致定位精度不高，工时耗费多，加工过程中控制型材变形的效果也不是很好，导致加工后裙板变形超差，难以保证机械加工后裙板的尺寸精度，加工质量受到很大影响。此外，现有技术的加工工装其调节性较差，也难以适应多种裙板的装夹使用，无法满足辅助加工不同类型裙板的要求，存有适用范围小的局限性。目前高速动车组车辆车型众多，流线型外观设计呈多样化趋势，车体流线型主要体现在侧墙上，铝合金车体侧墙作为高速动车组外观要求最高的大部件，在设计上往往进行个性化、差别化设计，裙板需要与车体横断面形状相吻合，因此导致裙板在高速动车组车辆中往往产品种类繁多，不同项目差异较大，在加工生产过程中就会存在工装差异大，通用性差的特点。

为此，需要研制提供可消除上述缺陷的高速动车组车体裙板加工用的通用加工工装。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用性强，使用调整方便，结构简单，低成本、效率高的高速动车组车体裙板的通用加工工装。

本发明还提供了一种利用上述工装加工高速动车组车体裙板的加工方法。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：

一种高速动车组车体裙板的加工工装，其特征在于：包括至少两个滑动工作台，每个滑动工作台上均具有：

侧向定位装置、竖向定位装置、固定座、滑动座和辅助支撑装置；

所述固定座、滑动座的顶部均设有压紧装置；

所述的固定座固连于滑动工作台后段的上表面，所述的滑动座可滑动地设置于滑动工作台前段的上表面，滑动座的高度低于固定座的高度；所述的侧向定位装置设置于滑动座上；所述的竖向定位装置包括后定位板和前定位板，后定位板和前定位板分别设置于固定座和滑动座上；所述的辅助支撑装置可滑动地设置于滑动工作台后段的上表面且位于固定座与滑动座之间。

进一步地，所述的压紧装置为转角缸，转角缸的压臂上设有压头；固定座顶部的第一转角缸固连于固定座上端面的后侧，滑动座顶部的第二转角缸固连于滑动座上端面的前侧；

所述的后定位板固定于固定座上端面的前侧，第一转角缸压臂上的压头将裙板的后侧边压紧于后定位板上；前定位板固定于滑动座上端面的后侧，第二转角缸压臂上的压头将裙板的前侧边压紧于前定位板上；

所述的侧向定位装置为侧向定位板，位于第二转角缸与前定位板之间，下端与滑动座固连，上端高于前定位板；

所述的辅助支撑装置包括至少两个支撑座，每个支撑座的上部设有垫块，垫块的上表面与裙板的外形相适配。

更进一步地，所述的压头为螺纹联接于转角缸压臂上的竖直压紧螺杆，竖直压紧螺杆的下端连接有防撞垫。

为了方便调整，所述滑动工作台的后段设有螺孔，所述支撑座下部的两侧设有凸缘，凸缘上设有长孔，通过该长孔将支撑座栓接于滑动工作台后段的上表面。

为了方便调整，所述滑动工作台的前段设有第二T形槽，所述滑动座的下端通过该第二T形槽栓接于滑动工作台前段的上表面。

进一步地，所述滑动工作台前段的上表面为调整斜面，调整斜面为沿着自后向前的方向向下倾斜的斜面；调整斜面的前端设有前挡边，调整斜面的后端低于滑动工作台后段上表面的高度、滑动工作台后段的前端形成调整斜面的后挡边。

本发明中，所述滑动工作台的下部固连有滑块，与滑块相适配的导轨固连于加工主机的工作台上，滑动工作台可沿导轨滑动；滑动工作台的侧面、与所述导轨相应设有U形夹持块，U形夹持块上设有可调位紧定手柄。

进一步地，所述的导轨固连于定位板的一侧；定位板另一侧设有竖向通孔A、下底面设有与第一T形槽的宽度相适配的定位台，螺栓B穿过竖向通孔A与第一T形槽中的T形螺母B相连接，将定位板固连于加工主机的工作台上。

本发明中，所述滑动工作台还可以采用如下连接方式，所述滑动工作台后段设有竖向通孔B，滑动工作台下底面设有与第一T形槽的宽度相适配的定位键，螺栓D穿过竖向通孔B与第一T形槽中的T形螺母C相连接，将滑动工作台固连于加工主机的工作台上。

本发明还提供了一种利用所述高速动车组车体裙板的加工工装加工高速动车组车体裙板的方法，包括以下步骤：

a) 在放置裙板前，根据裙板其结构的相关尺寸，先调整对应于裙板两端的滑动工作台的位置；

b) 然后使其余滑动工作台均布于裙板两端之间，并用U形夹持块对滑动工作台进行定位；

c) 再调整滑动座与固定座之间的距离，进而调整前定位板、侧向定位板与后定位板之间的相对位置；

d) 根据裙板的弧度选取合适高度的垫块连接于每个支撑座的上端，并调整支撑座在滑动工作台上的位置；

e) 放置裙板，由前定位板与后定位板分别同时支撑裙板每一侧的侧边，并调整好裙板的位置使其前侧边靠在侧向定位板上；

f) 最后，设置于固定座、滑动座顶部的第一转角缸、第二转角缸分别对裙板进行压紧（第一转角缸先于第二转角缸动作），将被加工裙板逐渐推向侧向定位板，实现侧向定位；

g) 启动钻铣装置完成对被加工裙板上连接孔的加工；

h) 第一转角缸、第二转角缸松开对裙板的压紧，人工取出加工完毕的裙板；

i) 重复以上a～l步骤操作，进行下一个裙板的加工。

本发明的有益效果：

本发明中，竖向定位装置的后定位板和前定位板分别设置于固定座和滑动座上，侧向定位板设置于滑动座上，而滑动座的高度低于固定座的高度，这样，设置于固定座、滑动座顶部的压紧装置对被加工裙板进行压紧时，只要控制固定座上的压紧装置先于滑动座上的压紧装置动作，则在固定座的一侧就不需要设置侧向顶紧机构对被加工裙板进行夹紧，即使被加工裙板的前侧边没有靠在侧向定位板上，固定座上的压紧装置在压紧过程中，在压紧装置的压紧力与重力斜向分力的联合作用下被加工裙板也会被推向侧向定位板，实现可靠的侧向定位；还可通过调节辅助支撑装置来适应不同规格的被加工裙板；本发明通过对滑动工作台、定位装置、压紧装置和辅助支撑装置等结构的模块化设计，实现了加工裙板工装的模块化设计，解决了现有技术中用于加工裙板的工装由于调节性较差而无法适应加工不同类型裙板的问题，通用性较强。

本发明通过采用通用的固定座、滑动座、支撑座和转角缸及 PLC 集成控制，来实现对高速动车组铝合金车体不同规格、长度裙板加工的工装自动化夹紧，也减少了数控机床加工的辅助时间，提高了生产效率。

附图说明

图1至图3为本发明安装于数控龙门加工中心工作台上的示意图。

图4、图5为本发明实施例一的结构示意图。

图6、图7为本发明实施例一中导轨与工作台的连接示意图。

图8为本发明实施例二的结构示意图。

图9、图10为本发明实施例二中滑动工作台与工作台的连接示意图。

图中：1-裙板，2-工作台，3 -导轨，4-第一T形槽，5-滑块，6-滑动工作台，7-U形夹持块，8-可调位紧定手柄，9-固定座，10-第一转角缸，11-后定位板，12-支撑座，13-垫块，14-前定位板，15-竖直压紧螺杆，16-防撞垫，17-侧向定位板，18-压臂，19-第二转角缸，20-调整斜面，21-第二T形槽，22-前挡边，23-T形螺母A，24-螺栓A，25-滑动座，26-后挡边，27-长孔, 28-螺栓B, 29-T形螺母B，30-定位板，31-定位台，32-螺栓C，33-竖向通孔B，34-定位键，35-螺栓D，36-T形螺母C。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本发明做进一步的说明。

实施例一：

高速动车设备舱铝合金裙板由7.4米型材组对后焊接而成，现需要在裙板上加工与车体的连接孔，然后将裙板固定到车体预先钻好的孔中。

参见图1至图7，一种高速动车组车体裙板的加工工装，安装于龙门加工中心的工作台2上，包括8个滑动工作台6，对应于裙板1两端的位置分别设置一个滑动工作台6，其余6个滑动工作台6均布于裙板1两端之间；滑动工作台6的下部固连有2个滑块5，与滑块5相适配的2根导轨3固连于龙门加工中心的工作台2上，使滑动工作台6可沿导轨3滑动，方便对其位置进行调整；本实施例中，导轨3与龙门加工中心的工作台2的具体连接方式为，导轨3通过销钉（图中未示出）和螺栓C32固连于定位板30的一侧；定位板30另一侧设有竖向通孔A、下底面设有与工作台2上的第一T形槽4的宽度相适配的定位台31，螺栓B28穿过竖向通孔A与第一T形槽4中的T形螺母B29相连接，将定位板30固连于龙门加工中心的工作台2上。

滑动工作台6的侧面、与所述导轨3相应设有U形夹持块7，U形夹持块7上设有可调位紧定手柄8；每个滑动工作台6位置调整到位后，通过转动可调位紧定手柄8，使U形夹持块7夹持于导轨3上对滑动工作台6进行定位。与前部导轨3相应的U形夹持块7设置于滑动工作台6的一个侧面上，与后部导轨3相应的U形夹持块7设置于滑动工作台6的另一个侧面上。

具体地，每个滑动工作台6上均具有：

侧向定位装置、竖向定位装置、固定座9、滑动座25和辅助支撑装置；

固定座9固连于滑动工作台6的后段的上表面，位于滑动工作台6的后端部；

滑动工作台6的前段设有通长的第二T形槽21，前段的上表面为调整斜面20，调整斜面20为沿着自后向前的方向向下倾斜的斜面；调整斜面20的前端设有前挡边22，调整斜面20的后端低于滑动工作台6的后段上表面的高度、滑动工作台6后段的前端形成调整斜面20的后挡边26。滑动座25的下端通过第二T形槽21栓接于滑动工作台6前段的调整斜面20，具体连接方式采用在第二T形槽21中设置T形螺母A23，滑动座25下部的前侧、后侧设置凸缘，凸缘上设置通孔，连接螺栓A24穿过通孔与T形螺母A23相连接；

固定座9、滑动座25的顶部均设有压紧装置，本实施例的压紧装置采用转角缸，转角缸的压臂18上设有压头；固定座9顶部的第一转角缸10固连于固定座9上端面的后侧，滑动座25顶部的第二转角缸19固连于滑动座25上端面的前侧；实际应用中，压头的具体结构可以采用螺纹联接于转角缸压臂18上的竖直压紧螺杆15，竖直压紧螺杆15的下端连接有防撞垫16；

竖向定位装置包括后定位板11和前定位板14，后定位板11固定于固定座9上端面的前侧，第一转角缸10压臂18上的压头将裙板1的后侧边压紧于后定位板11上；前定位板14固定于滑动座25上端面的后侧，第二转角缸19压臂18上的压头将裙板1的前侧边压紧于前定位板14上；

滑动座25的高度低于固定座9的高度；

侧向定位装置为侧向定位板17，位于第二转角缸19与前定位板14之间，下端固连于滑动座25上端面，上端高于前定位板14；

辅助支撑装置可滑动地设置于滑动工作台6后段的上表面且位于固定座9与滑动座25之间。辅助支撑装置包括3个支撑座12，每个支撑座12的上部可拆装地连接有垫块13，垫块13的上表面与裙板1的外形相适配。滑动工作台6的后段设有螺孔，支撑座12下部的两侧设有凸缘，凸缘上设有长孔27，连接螺栓穿过该长孔27与所述的螺孔相连接，将支撑座12栓接于滑动工作台6后段的上表面。由于不同类型的高速动车组车体裙板1存在差异，因此可通过选取不同高度的垫块13，以满足支撑被加工裙板1的要求。

实施例二：

参见图8至图10，本实施例的滑动工作台6的后段设有竖向通孔B33，滑动工作台6下底面设有与第一T形槽4的宽度相适配的定位键34，螺栓D35穿过竖向通孔B33与第一T形槽4中的T形螺母C36相连接，将滑动工作台6固连于龙门加工中心的工作台2上。其余结构同实施例一，不再赘述。

实施例三：

一种利用实施例一高速动车组车体裙板的加工工装加工高速动车组车体裙板的方法，包括以下步骤：

a) 在放置裙板1前，根据裙板1其结构的相关尺寸，先调整对应于裙板1两端的滑动工作台6的位置；

b) 然后使其余6个滑动工作台6均布于裙板1两端之间，并用U形夹持块7对滑动工作台6进行定位；

c) 再调整滑动座25与固定座9之间的距离，进而调整前定位板14、侧向定位板17与后定位板11之间的相对位置；

d) 根据裙板1的弧度选取合适高度的垫块13连接于每个支撑座12的上端，并调整支撑座12在滑动工作台6上的位置；

e) 放置裙板1，由前定位板14与后定位板11分别同时支撑裙板1每一侧的侧边，并调整好裙板1的位置使其前侧边靠在侧向定位板17上；

f) 最后，设置于固定座9、滑动座25顶部的第一转角缸10、第二转角缸19分别对裙板1进行压紧（第一转角缸10先于第二转角缸19动作），将被加工裙板1逐渐推向侧向定位板17，实现侧向定位；即使在上一步骤中被加工裙板1的前侧边没有靠在侧向定位板17上，只要控制固定座9上的第一转角缸10先于滑动座25上的第二转角缸19动作，则固定座9上的第一转角缸10在压紧过程中, 在第一转角缸10的压紧力与重力斜向分力的联合作用下也会将被加工裙板1逐渐推向侧向定位板17，实现可靠的侧向定位；从而不需要在固定座9的一侧设置侧向顶紧机构对被加工裙板1进行侧推和夹紧。

g) 启动钻铣装置完成对被加工裙板1上连接孔的加工；

h) 第一转角缸10、第二转角缸19松开对裙板1的压紧，人工取出加工完毕的裙板1；

i) 重复以上a～l步骤操作，进行下一个裙板的加工。