动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置

1.动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置，其特征在于：该装置包括支撑平台(1)、两个边梁尾部侧顶紧机构(2)、两个边梁尾部压紧机构(3)、两个端底架弧形端顶紧机构(4)、两个地板端部压紧机构(5)、至少两个端底架上盖板压紧机构(6)和至少两个端底架底板压紧机构(7)；边梁尾部侧顶紧机构(2)、边梁尾部压紧机构(3)、端底架弧形端顶紧机构(4)均左右对称地成对儿固定在支撑平台(1)上，地板端部压紧机构(5)固定在支撑平台(1)上，地板端部压紧机构(5)位于端底架弧形端顶紧机构(4)内侧，端底架上盖板压紧机构(6)与端底架底板压紧机构(7)平行设置；
端底架底板压紧机构(7)包括第二横梁(7-1)、第二吊环(7-2)、两个第二调节螺栓(7-
3)、两个第二导向块(7-4)和两个连接杆(7-5)，第二吊环(7-2)固定在第二横梁(7-1)的中间位置，两个第二调节螺栓(7-3)与第二横梁(7-1)上的对应螺孔螺纹连接，并分别构成两组第二丝杆压紧螺柱机构，两组第二丝杆压紧螺柱机构对称设置在第二吊环(7-2)的两侧；
两个第二导向块(7-4)通过各自对应的连接杆(7-5)悬垂于第二横梁(7-1)的两端，第二导向块(7-4)包括夹板铰轴座(7-4-1)、滑板(7-4-2)和插销(7-4-3)，滑板(7-4-2)的上部通过插销(7-4-3)与夹板铰轴座(7-4-1)轴连，滑板(7-4-2)的下部设有横截面为工字形的导轨(7-4-2-1)，工字形的导轨(7-4-2-1)的横截面与边梁长槽(10-2)的凹槽横截面相匹配；
端底架上盖板压紧机构(6)包括第一横梁(6-1)、第一吊环(6-2)、两个第一调节螺栓(6-3)和两个第一导向块(6-4)，第一吊环(6-2)固定在第一横梁(6-1)的中间位置，两个第一调节螺栓(6-3)与第一横梁(6-1)上的对应螺孔螺纹连接，并分别构成另外两组第一丝杆压紧螺柱机构，两组第一丝杆压紧螺柱机构对称设置在第一吊环(6-2)的两侧；两个第一导向块(6-4)分别轴连于第一横梁(6-1)的两端，第一导向块(6-4)的结构与第二导向块(7-4)的结构相同。
2.如权利要求1所述的动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置，其特征在于，所述地板端部压紧机构(5)包括连接座(5-1)、顶紧座(5-2)、垂向压紧螺杆(5-3)、U形块(5-
4)、延长压紧垫块(5-5)和地板端部顶紧器(5-6)，连接座(5-1)固定在支撑平台(1)上，垂向压紧螺杆(5-3)的下端与连接座(5-1)轴连，垂向压紧螺杆(5-3)的上端穿过U形块(5-4)中部，并通过螺母压紧U形块(5-4)；顶紧座(5-2)的下端与连接座(5-1)固连，顶紧座(5-2)的上端顶在U形块(5-4)开口端的下方，U形块(5-4)的U型连接段设有与其开口方向相反的延长光杆，延长光杆与延长压紧垫块(5-5)的上部相切，地板端部顶紧器(5-6)的下端与连接座(5-1)轴连。

动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于动车组的底架基础大部件与端底架部件组焊定位辅助装置领域，具体涉及一种动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置。\n背景技术\n[0002] 如图1和图2所示，现有的中国标准化动车组列车的头车底架是数十米长的整体组焊大部件，其生产制造的过程中包含一道底架基础大部件与端底架部件组焊的重要工序，其中，底架基础大部件是由两根平行的边梁10分别与地板9按图2所示的对接形式组焊而成的整体大部件，边梁10的下端面设有内腔较宽但开口较小的边梁长槽10-2。\n[0003] 另一方面，如图3a和图3b所示的端底架8包括通过筋板平行焊接的端底架长盖板\n8-1和端底架短盖板8-2以及同时与其二者垂直焊接的端底架前端圆弧板8-3，其中，端底架前端圆弧板8-3的两侧分别对称地设有内凹斜框窗口8-3-1，端底架长盖板8-1的上端面用于与地板9焊接，端底架8的纵向中线平面必须与以地板9的XOZ中线平面重合；两根边梁10的端部以及地板9的端部均需要与端底架前端圆弧板8-3对称组焊。\n[0004] 然而，由于端底架长盖板8-1和端底架短盖板8-2是两个彼此平行的宽大平板，端底架短盖板8-2的妨碍会使得常规的C形夹钳等丝杠类垂向压紧机构无法直接从竖直方向将端底架长盖板8-1与地板9压紧贴合，致使其二者组焊时，焊缝质量差；同时，内凹斜框窗口8-3-1的存在也减少了从纵向上布置常规的侧向压紧机构的着力点，并妨碍了从横向方向上侧向压紧机构的布置，因此，当位于内凹斜框窗口8-3-1附近的地板9发生上翘变形时，该组焊前的定位组对不够精确，影响焊接质量。上述因素还导致端底架8与底架基础大部件的组对定位困难，焊接质量差，焊后热变形无法得到有效控制，焊缝强度低、后期调修率和废品率高，进而影响底架整体尺寸的验收合格率并增加了生产成本，造成直接的经济损失。\n发明内容\n[0005] 为了解决现有端底架与底架基础大部件的组对定位困难，宽大的端底架短盖板会妨碍常规的垂向压紧机构从竖直方向将端底架长盖板与地板压紧贴合，内凹斜框窗口减少了从纵向上布置常规的侧向压紧机构的着力点，并妨碍了从横向方向上侧向压紧机构的布置，致使位于内凹斜框窗口附近的地板的上翘变形无法控制，并造成端底架与底架基础大部件的整体组对焊接困难，焊接质量差、焊缝强度低、焊后热变形无法得到有效控制，后期调修率劳动强度大和废品率高的技术问题，本发明提供一种动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置。\n[0006] 本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：\n[0007] 动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置，其包括支撑平台、两个边梁尾部侧顶紧机构、两个边梁尾部压紧机构、两个端底架弧形端顶紧机构、两个地板端部压紧机构、至少两个端底架上盖板压紧机构和至少两个端底架底板压紧机构；边梁尾部侧顶紧机构、边梁尾部压紧机构、端底架弧形端顶紧机构均左右对称地成对儿固定在支撑平台上，地板端部压紧机构固定在支撑平台上，地板端部压紧机构位于端底架弧形端顶紧机构内侧，端底架上盖板压紧机构与端底架底板压紧机构平行设置；\n[0008] 端底架底板压紧机构包括第二横梁、第二吊环、两个第二调节螺栓、两个第二导向块和两个连接杆，第二吊环固定在第二横梁的中间位置，两个第二调节螺栓与第二横梁上的对应螺孔螺纹连接，并分别构成两组第二丝杆压紧螺柱机构，两组第二丝杆压紧螺柱机构对称设置在第二吊环的两侧；两个第二导向块通过各自对应的连接杆悬垂于第二横梁的两端，第二导向块包括夹板铰轴座、滑板和插销，滑板的上部通过插销与夹板铰轴座轴连，滑板的下部设有横截面为工字形的导轨，工字形的导轨的横截面与边梁长槽的凹槽横截面相匹配；\n[0009] 端底架上盖板压紧机构包括第一横梁、第一吊环、两个第一调节螺栓和两个第一导向块，第一吊环固定在第一横梁的中间位置，两个第一调节螺栓与第一横梁上的对应螺孔螺纹连接，并分别构成另外两组第一丝杆压紧螺柱机构，两组第一丝杆压紧螺柱机构对称设置在第一吊环的两侧；两个第一导向块分别轴连于第一横梁的两端，第一导向块的结构与第二导向块的结构相同。\n[0010] 上述地板端部压紧机构包括连接座、顶紧座、垂向压紧螺杆、U形块、延长压紧垫块和地板端部顶紧器，连接座固定在支撑平台上，垂向压紧螺杆的下端与连接座轴连，垂向压紧螺杆的上端穿过U形块中部，并通过螺母压紧U形块；顶紧座的下端与连接座固连，顶紧座的上端顶在U形块开口端的下方，U形块的U型连接段设有与其开口方向相反的延长光杆，延长光杆与延长压紧垫块的上部相切，地板端部顶紧器的下端与连接座轴连。\n[0011] 本发明的有益效果如下：\n[0012] 本发明的合成定位装置通过两个边梁尾部侧顶紧机构使得整套定位装置的竖直中线平面XOY实现标准位置的快速精确定位；地板端部压紧机构的结构设计也独具匠心，其顶紧座、垂向压紧螺杆和U形块三者共同组装成为一个杠杆下压机构，其中U形块的延长光杆部分作为杠杆，顶紧座作为杠杆机构的支点，垂向压紧螺杆作为向下的压力驱动装置；此后，将所述杠杆下压机构布置于端底架前端圆弧板的外侧，并将U形块的延长光杆端穿过内凹斜框窗口，再将压紧垫块置于内凹斜框窗口内侧的窗框下方；通过旋转垂向压紧螺杆驱动U形块的延长光杆压迫压紧垫块，从而使与内凹斜框窗口垂直连接的端底架长盖板下压并与地板密贴；\n[0013] 此外，端底架上盖板压紧机构和端底架底板压紧机构的结构也颇具特色，其各自所带有的导向块结构均能从端部插入到边梁的下端面的边梁长槽内，从而将边梁长槽作为对两根的提升着力点，并使得端底架上盖板压紧机构和端底架底板压紧机构上对应的调节螺栓结构得以施加于提升着力点相反的向下压紧力，并将端底架长盖板压紧并与地板密贴，以及将端底架短盖板向下压紧；这些新设计可以有效克服现有端底架与底架基础大部件的组对定位困难、端底架长盖板无法与地板压紧贴合、内凹斜框窗口减少了从纵向上布置常规的侧向压紧机构的着力点，并妨碍了从横向方向上侧向压紧机构的布置等技术问题，从而使位于内凹斜框窗口附近的地板的上翘变形得以有效控制，进而可以大幅提高焊接质量、增加焊缝强度、改善焊后热变形控制精度，并显著降低后期调修率劳动强度大和废品率。\n[0014] 本发明的合成定位装置可以实现模块化批量生产，方便检修和养护，并降低生产成本，其成为流水线作业的基础部件，可使得底架组焊后再进行整体加工的后续工艺新方法也成为可能，该后续的整体加工的方法可有效保证底架几何尺寸和地板门口位置尺寸、底架对角线尺寸、底架整长尺寸等，更有利于提高产品制造精度和成形质量并大幅提高生产效率，带来可观的经济效益。\n附图说明\n[0015] 图1是现有动车组底架基础大部件的末端与端底架组焊后的立体结构示意图；\n[0016] 图2是现有侧梁与地板插接焊接组对时的原理示意图；\n[0017] 图3是现有端底架在两个不同视角下的立体结构示意图；\n[0018] 图4是本发明动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置的立体结构示意图；\n[0019] 图5是本发明动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置在另一立体视角下的立体结构示意图；\n[0020] 图6是图5中I部分的局部放大图；\n[0021] 图7是本发明地板端部压紧机构的立体结构示意图；\n[0022] 图8是图7的爆炸装配示意图；\n[0023] 图9是本发明动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置的应用示意图；\n[0024] 图10是本发明动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置在另一视角下的立体图。\n具体实施方式\n[0025] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。\n[0026] 如图4至图8所示，本发明的动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置包括支撑平台1、两个边梁尾部侧顶紧机构2、两个边梁尾部压紧机构3、两个端底架弧形端顶紧机构4、两个地板端部压紧机构5、至少两个端底架上盖板压紧机构6和至少两个端底架底板压紧机构7；边梁尾部侧顶紧机构2、边梁尾部压紧机构3、端底架弧形端顶紧机构4均左右对称地成对儿固定在支撑平台1上，地板端部压紧机构5固定在支撑平台1上，地板端部压紧机构5位于端底架弧形端顶紧机构4内侧，端底架上盖板压紧机构6与端底架底板压紧机构7平行设置；边梁尾部侧顶紧机构2为常规丝杠类横向侧顶紧机构，边梁尾部压紧机构3为常规垂向C形夹钳，端底架弧形端顶紧机构4也是丝杠类横向侧顶紧机构，但其端头改装为圆弧板。\n[0027] 端底架底板压紧机构7包括第二横梁7-1、第二吊环7-2、两个第二调节螺栓7-3、两个第二导向块7-4和两个连接杆7-5，第二吊环7-2固定在第二横梁7-1的中间位置，两个第二调节螺栓7-3与第二横梁7-1上的对应螺孔螺纹连接，并分别构成两组第二丝杆压紧螺柱机构，两组第二丝杆压紧螺柱机构对称设置在第二吊环7-2的两侧；两个第二导向块7-4通过各自对应的连接杆7-5悬垂于第二横梁7-1的两端，第二导向块7-4包括夹板铰轴座7-4-\n1、滑板7-4-2和插销7-4-3，滑板7-4-2的上部通过插销7-4-3与夹板铰轴座7-4-1轴连，滑板\n7-4-2的下部设有横截面为工字形的导轨7-4-2-1，工字形的导轨7-4-2-1的横截面与边梁长槽10-2的凹槽横截面相匹配。\n[0028] 端底架上盖板压紧机构6包括第一横梁6-1、第一吊环6-2、两个第一调节螺栓6-3和两个第一导向块6-4，第一吊环6-2固定在第一横梁6-1的中间位置，两个第一调节螺栓6-\n3与第一横梁6-1上的对应螺孔螺纹连接，并分别构成另外两组第一丝杆压紧螺柱机构，两组第一丝杆压紧螺柱机构对称设置在第一吊环6-2的两侧；两个第一导向块6-4分别轴连于第一横梁6-1的两端，第一导向块6-4的结构与第二导向块7-4的结构相同。\n[0029] 地板端部压紧机构5包括连接座5-1、顶紧座5-2、垂向压紧螺杆5-3、U形块5-4、延长压紧垫块5-5和地板端部顶紧器5-6，连接座5-1固定在支撑平台1上，垂向压紧螺杆5-3的下端与连接座5-1轴连，垂向压紧螺杆5-3的上端穿过U形块5-4中部，并通过螺母压紧U形块\n5-4；顶紧座5-2的下端与连接座5-1固连，顶紧座5-2的上端顶在U形块5-4开口端的下方，U形块5-4的U型连接段设有与其开口方向相反的延长光杆，延长光杆与延长压紧垫块5-5的上部相切，地板端部顶紧器5-6的下端与连接座5-1轴连。由于端底架8的焊接量大，直接焊接会造成地板9端头焊后下沉，压紧系统5直接作用于地板9，主要起到焊接反变形的作用，利用地板端部压紧机构5给地板施加下压8mm的焊接反变形量，可保证焊后地板端头的平度。压紧垫块5-5直接将地板9端头下压8mm焊接反变形，保证焊后地板端头的平度，同时，通过端底架上盖板压紧机构6和端底架底板压紧机构7可以使端底架长盖板9-4-1与地板密贴\n9，达到定位调平效果。\n[0030] 如图9和图10所示，具体应用本发明的动车组底架基础大部件与端底架的合成定位装置时，以地板9的纵向中线平面XOZ点作为起点，在该X轴线上确定出端底架前端圆弧板\n9-4-3所在平面距离YOZ平面的图纸理论位置，进而确定出端底架前端圆弧板9-4-3的几何中心点的布置位置，并据此将端底架定位工装布置于地面上。\n[0031] 将地板9置于高度可调的水平台上，并用常规的水平丝杠顶紧机构分别从相对的两个方向将边梁10的外侧壁沿横向顶紧，完成两根边梁10分别与地板9的插接组对，并使用现有的插接结构自动激光跟踪及焊接技术直接对地板9与边梁10所成插接焊缝实施上端面各焊缝的打底焊、盖面焊双丝自动焊接，从而形成底架基础大部件；待底架基础大部件冷却后，将其翻转并前述的装夹和焊接过程，完成对底架基础大部件下端面焊缝的自动激光打底焊、盖面焊双丝自动焊接；待其再次冷却后，对其进行焊接变形调修和整体机加工，从而减少变形误差，并使其整体尺寸符合图纸理论值。\n[0032] 此后，将端底架8与底架基础大部件进行焊接前的定位组对，其具体包括如下步骤：\n[0033] 步骤1：利用高度可调的水平台调整地板9的水平高度，使内凹斜框窗口8-3-1附近的地板9端头接近理论上的水平高度；\n[0034] 步骤2：用两个边梁尾部侧顶紧机构2从相对的两个方向将边梁10的外侧壁沿水平横向方向横向顶紧，用两个边梁尾部压紧机构3以及边梁压紧机构17-3将边梁10的上端面沿竖直方向向下压紧定位；\n[0035] 步骤3：将端底架8以安装姿态落座于底架基础大部件的地板9上，并将至少两个端底架上盖板压紧机构6均通过其对应的第一吊环6-2吊装并布置于端底架8的端底架长盖板\n9-4-1上方，此后，将每一个端底架上盖板压紧机构6上的两个第一导向块6-4均从端部插入边梁10的下端面的边梁长槽10-2内，然后旋紧两个第一调节螺栓6-3，使第一调节螺栓6-3的下端将端底架长盖板9-4-1压紧并与地板9密贴；用同样的方法将两个端底架底板压紧机构7上的两个第二导向块7-4均从端部插入边梁10的下端面的边梁长槽10-2内，然后旋紧两个第二调节螺栓7-3，使第二调节螺栓7-3的下端将端底架短盖板9-4-2向下压紧；\n[0036] 步骤4：将端底架前端圆弧板9-4-3的前端面分别与两条边梁10的末端对接，并用两个端底架弧形端顶紧机构4分别从端底架前端圆弧板9-4-3的后方将对应边梁10末端的连接部分沿X轴方向顶紧；\n[0037] 步骤5：将一个地板端部压紧机构5中的顶紧座5-2、垂向压紧螺杆5-3和U形块5-4三者共同组装成为一个杠杆下压机构，其中U形块5-4的延长光杆部分作为杠杆，顶紧座5-2作为杠杆机构的支点，垂向压紧螺杆5-3作为向下的压力驱动装置；此后，将所述杠杆下压机构布置于端底架前端圆弧板9-4-3的外侧，并将U形块5-4的延长光杆端穿过内凹斜框窗口9-4-3-1，再将压紧垫块5-5置于内凹斜框窗口9-4-3-1内侧的窗框下方；通过旋转垂向压紧螺杆5-3驱动U形块5-4的延长光杆压迫压紧垫块5-5，从而对与内凹斜框窗口9-4-3-1垂直连接的端底架长盖板9-4-1下压并与地板9密贴；地板端部顶紧器5-6用于从端底架前端圆弧板9-4-3外侧对其内凹斜框窗口9-4-3-1的下沿施加X轴的顶紧压力；至此即完成了端底架8与底架基础大部件进行焊接前的定位组对作业。此后便可以开始进行焊接作业。