高速列车头车车顶组对装置及其组对方法制造方法及图纸

技术编号:20663374 阅读:28 留言:0更新日期:2019-03-27 14:11
高速列车头车车顶组对装置及其组对方法属于列车头车车顶的焊接组对辅助定位装置领域,该装置包括车顶组对工装、前窗框定位工装和车顶吊装工装;利用车顶组对工装完成车顶的组对和焊接,利用车顶吊装工装和前窗框定位工装完成车顶与侧墙组对工装的定位作业。本发明专利技术通过车顶组对工装使车顶可在地面上进行组对和焊接加工,可使车顶的各部件间定位效率和组对精度均获得大幅提升,进而显著地提高了车顶中垂面的对称性,因此可以大幅降低列车高速行驶时的风阻和由此产生的晃动及噪音,并优化力学传递路径,进一步提高车体的结构强度。

【技术实现步骤摘要】
高速列车头车车顶组对装置及其组对方法
本专利技术属于列车头车车顶的焊接组对辅助定位装置领域,具体涉及一种高速列车头车车顶组对装置及其组对方法。
技术介绍
中垂面是通过几何体底面中轴线的竖直平面,其是指能将对称的几何体沿竖直方向等分成镜像对称的两部分的剖面。如图1和图2所示,某型高速列车头车的车顶1的外部是具有子弹头状流线外型的曲面大部件,车顶1包括车顶板1-1、龙骨框架1-2、前窗框1-3和两个窗框外围板1-4,龙骨框架1-2包括两条龙骨边梁1-2-1、多根龙骨弯梁1-2-2、多个窗框外围板连接梁1-2-3、顶灯框连接弯梁1-2-4和车顶灯框1-2-5,前窗框1-3的中垂面、车顶板1-1的中垂面以及车顶灯框1-2-5的中垂面均与车顶1的中垂面重合。龙骨边梁1-2-1的横断面是V字形的曲线角钢结构,其前半段为边梁端部圆弧段,其中后段是边梁直线段,两条龙骨边梁1-2-1关于车顶1的中垂面互为镜像对称布置,其二者的边梁直线段彼此平行。龙骨弯梁1-2-2为开槽口向上的拱形槽钢,其两端分别以45度的倾角插入左、右两条边梁直线段的角钢V字形槽并焊接固连,多条龙骨弯梁1-2-2均彼此平行地跨接在两条龙骨边梁1-2-1的边梁直线段上,且每条龙骨弯梁1-2-2的中垂面均与车顶1的中垂面重合。车顶灯框1-2-5近似为具有长轴的椭圆形,其长轴位于车顶1的中垂面上。每个窗框外围板连接梁1-2-3的下端均以45度的倾角插入一条对应边梁端部圆弧段的角钢V字形槽内并与其焊接固连。前窗框1-3包括一体成型的窗框体1-3-1和对称固连于窗框体1-3-1两侧的两个窗框体燕尾板1-3-2。窗框外围板1-4是与龙骨边梁1-2-1随形匹配的曲面盖板,两个窗框外围板1-4关于车顶1的中垂面互为镜像对称布置,其二者的前端共同合围形成一个窗框对接座1-4-1。每个窗框外围板1-4的下边缘均与一条对应边梁端部圆弧段上的角钢V字形槽的外侧壁焊接固连,且每个窗框外围板1-4的内侧壁分别与位于边梁端部圆弧段前段的多个窗框外围板连接梁1-2-3的外端面焊接固连。窗框对接座1-4-1内侧边缘则分别与窗框体1-3-1的左右外边缘匹配对接并固连。由窗框体1-3-1的后端以及两个窗框体燕尾板1-3-2三者共同合围形成一个车顶灯安置板对接座。车顶板1-1是车顶灯框1-2-5和所有龙骨弯梁1-2-2的上盖板,车顶板1-1的前段插入车顶灯安置板对接座内,其前端边缘与窗框体1-3-1的后端对接并固连,车顶板1-1前段的两侧分别与一个对应的窗框体燕尾板1-3-2的上边缘匹配固连。车顶板1-1前段的中部设有车顶灯通孔1-1-1。车顶板1-1的后段由全部龙骨弯梁1-2-2共同支撑,车顶板1-1后段两侧的下边缘分别均与一条对应边梁直线段上的角钢V字形槽的外侧壁焊接固连,且车顶板1-1后段的内侧壁分别与所有龙骨弯梁1-2-2的拱形外端面焊接固连。车顶灯框1-2-5与车顶灯通孔1-1-1垂向对应,车顶灯框1-2-5的两侧分别与对称设置的多条顶灯框连接弯梁1-2-4焊接固连,其共同形成一个车顶板1-1的前段支架,该前段支架与车顶板1-1前段的下端面焊接固连。每条顶灯框连接弯梁1-2-4的下端分别与左、右两个窗框体燕尾板1-3-2后段的内侧壁焊接。现有对列车头车的车顶1的制造工艺是在车体的左、右两个侧墙首先定位的基础上完成的,其具体的基本步骤为:首先定位带有地板的车体底架,然后以车体底架上地板的中心线作为车顶1的中垂面的垂向投影线,确定出车顶的中垂面。接着,将左、右两个车体侧墙分别以竖直的姿态对称地焊接于地板两侧的两条底架边梁外侧,并与底架末端的端墙焊接。然后,用两台天车,并通过两根吊带同时对仅带有车顶板1-1的龙骨框架1-2进行吊装,使其吊运至合成后的底架和两个侧墙上方,将车顶板1-1两侧的流线外型的曲面的左、右下边缘以及两条龙骨边梁1-2-1分别与左侧墙和右侧墙的上边缘拼合为圆滑过渡的曲面并焊接。此后,分别将两个窗框外围板1-4与两条龙骨边梁1-2-1以及车顶板1-1拼合并焊接,最后,再将前窗框1-3与两个窗框外围板1-4以及车顶板1-1的前端分别完成拼合焊接,从而最终完成车顶的合成组焊作业。然而,现有的车顶合成组焊工艺方法存在较大的难度,一方面,车顶板1-1、窗框外围板1-4和窗框体燕尾板1-3-2等具有流线曲面的外部壁板难以夹持和精确固定,而且,沉重且庞大的车顶大部件由吊带吊运,其吊装方式晃动不定,定位精度难以控制,并存在吊带断裂或脱落的事故风险,此外,在吊装状态下的龙骨框架1-2上顺次加装两个窗框外围板1-4和前窗框1-3的不合理工艺顺序会造成公差的累计,导致车顶的尺寸超差,其以地板中垂面作为车顶中垂面参考基准的定位方式需要将参考基准通过左、右两个侧墙板传递至侧墙上边缘,并在悬吊状态下将两条龙骨边梁1-2-1分别与左侧墙和右侧墙的上边缘拼合为圆滑过渡的曲面并焊接,其导致车顶的组对难度大、搭接组焊精度差、作业风险高、质量控制无法获得有效保障,而且极易造成车顶的中垂面与侧墙的中垂面不统一,并进而产生削弱头车的结构对称性和结构强度的问题,给高速列车的安全行驶埋下风险隐患。
技术实现思路
为了解决现有基于吊带吊装的车顶合成组焊方法存在的定位精度难以控制,装配顺序以及用地板中垂面作为车顶中垂面参考基准的定位方式不够合理,导致头车车顶的制造难度大、尺寸容易超差,无法保证焊接操作质量和作业的安全,甚至造成车顶的中垂面与侧墙的中垂面不统一,进而严重影响头车的结构对称性和结构强度的技术问题,本专利技术提供一种高速列车头车车顶组对装置及其组对方法。本专利技术解决技术问题所采取的技术方案如下:高速列车头车车顶组对装置,其包括车顶组对工装、前窗框定位工装和车顶吊装工装;所述车顶组对工装为左右对称结构,其包括车顶组对框架、前窗框工装连接座、顶灯框定位座、多个龙骨弯梁中线定位座、三组灯框弯梁支撑座、多组边梁前部定位座、多组弯梁及边梁后部定位座、多组龙骨弯梁支撑机构和两个边梁末端限位座;车顶组对框架的内部设有沿其纵向中线布置的车顶框架中心纵梁;车顶组对框架外框的内部轮廓形状与车顶的外形的垂向投影轮廓形状相同,其用于固定车顶组对工装的除车顶组对框架之外的其余组成结构;前窗框工装连接座用于将车顶的前窗框以车顶图纸设计给定的前窗框与车顶的相对位置关系固定在车顶组对框架上,前窗框工装连接座的底端固定在车顶组对框架前部的纵向中间位置,前窗框工装连接座的顶端设有两个窗框工装连接座横向对接凸座和两个窗框工装连接座纵向对接凸座,由两个窗框工装连接座横向对接凸座和两个窗框工装连接座纵向对接凸座四者中心连线所构成结构的中垂面与车顶组对框架的中垂面重合;顶灯框定位座用于将车顶的车顶灯框以车顶图纸设计给定的车顶灯框与车顶的相对位置关系固定在车顶组对框架上,顶灯框定位座的底端固定在车顶框架中心纵梁中前段的纵向中间位置,顶灯框定位座的顶部外形结构与车顶的车顶灯通孔结构相同,顶灯框定位座顶部的中垂面与车顶组对框架的中垂面重合,其到车顶框架中心纵梁的垂向高度与车顶灯框距离车顶底端面的垂向高度一致;多个龙骨弯梁中线定位座和多组龙骨弯梁支撑机构用于将车顶的龙骨弯梁以车顶图纸设计给定的龙骨弯梁与车顶的相对位置关系定位在车顶组对框架上,多个龙骨弯梁中本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.高速列车头车车顶组对装置,其特征在于,该装置包括车顶组对工装(A)、前窗框定位工装(B)和车顶吊装工装(C);所述车顶组对工装(A)为左右对称结构,其包括车顶组对框架(2)、前窗框工装连接座(3)、顶灯框定位座(4)、多个龙骨弯梁中线定位座(5)、三组灯框弯梁支撑座(6)、多组边梁前部定位座(7)、多组弯梁及边梁后部定位座(8)、多组龙骨弯梁支撑机构(9)和两个边梁末端限位座(10);车顶组对框架(2)的内部设有沿其纵向中线布置的车顶框架中心纵梁(2‑1);车顶组对框架(2)外框的内部轮廓形状与车顶(1)的外形的垂向投影轮廓形状相同,其用于固定车顶组对工装(A)的除车顶组对框架(2)之外的其余组成结构;前窗框工装连接座(3)用于将车顶(1)的前窗框(1‑3)以车顶图纸设计给定的前窗框(1‑3)与车顶(1)的相对位置关系固定在车顶组对框架(2)上,前窗框工装连接座(3)的底端固定在车顶组对框架(2)前部的纵向中间位置,前窗框工装连接座(3)的顶端设有两个窗框工装连接座横向对接凸座(3‑1)和两个窗框工装连接座纵向对接凸座(3‑2),由两个窗框工装连接座横向对接凸座(3‑1)和两个窗框工装连接座纵向对接凸座(3‑2)四者中心连线所构成结构的中垂面与车顶组对框架(2)的中垂面重合;顶灯框定位座(4)用于将车顶(1)的车顶灯框(1‑2‑5)以车顶图纸设计给定的车顶灯框(1‑2‑5)与车顶(1)的相对位置关系固定在车顶组对框架(2)上,顶灯框定位座(4)的底端固定在车顶框架中心纵梁(2‑1)中前段的纵向中间位置,顶灯框定位座(4)的顶部外形结构与车顶(1)的车顶灯通孔(1‑1‑1)结构相同,顶灯框定位座(4)顶部的中垂面与车顶组对框架(2)的中垂面重合,其到车顶框架中心纵梁(2‑1)的垂向高度与车顶灯框(1‑2‑5)距离车顶(1)底端面的垂向高度一致;多个龙骨弯梁中线定位座(5)和多组龙骨弯梁支撑机构(9)用于将车顶(1)的龙骨弯梁(1‑2‑2)以车顶图纸设计给定的龙骨弯梁(1‑2‑2)与车顶(1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上,多个龙骨弯梁中线定位座(5)的底端依次固定在车顶框架中心纵梁(2‑1)后部的纵向中线上,每个龙骨弯梁中线定位座(5)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合;每组龙骨弯梁支撑机构(9)的底端均对称固连在车顶框架中心纵梁(2‑1)中后段的两侧壁上;三组灯框弯梁支撑座(6)用于将车顶(1)的顶灯框弯梁(1‑2‑4)以车顶图纸设计给定的顶灯框弯梁(1‑2‑4)与车顶(1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上,每组灯框弯梁支撑座(6)均包括关于车顶组对框架(2)的中垂面镜像对称的两个灯框弯梁支撑座(6),其二者的下端面通过螺栓固连在车顶组对框架(2)左侧或右侧的小纵梁上,灯框弯梁支撑座(6)的上端面的曲面形状与车顶(1)的顶灯框弯梁(1‑2‑4)下端面的曲面形状匹配;每组灯框弯梁支撑座(6)中的两个灯框弯梁支撑座(6)的底端均对称固定在顶灯框定位座(4)的左右两侧;多组边梁前部定位座(7)和多组弯梁及边梁后部定位座(8)用于将车顶(1)的龙骨边梁(1‑2‑1)以车顶图纸设计给定的龙骨边梁(1‑2‑1)与车顶(1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上,每组边梁前部定位座(7)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)前部的左右两侧,每组边梁前部定位座(7)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合;每组弯梁及边梁后部定位座(8)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)后部的左右两侧,每组弯梁及边梁后部定位座(8)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合;两个边梁末端限位座(10)用于限定龙骨边梁(1‑2‑1)末端在车顶组对框架(2)上的位置,两个边梁末端限位座(10)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)尾部的左右两侧;所述前窗框定位工装(B)包括窗框工装承力框架(11)、两个承力框架横向对接凸座(12)、两个承力框架纵向对接凸座(13)、窗框中垂面定位座(14)、多个C形夹钳、窗框工装连接框架(15)、两个连接框架横向对接凹座(16)和两个连接框架纵向对接凹座(17);窗框工装承力框架(11)为等腰梯形框架结构,两个承力框架横向对接凸座(12)的底部固连在窗框工装承力框架(11)的前部横梁上,承力框架横向对接凸座(12)的顶部为横向V形块结构,横向V形块的两端设有横向连接耳(12‑1);两个承力框架纵向对接凸座(13)的底部固连在窗框工装承力框架(11)的后部横梁上,承力框架纵向对接凸座(13)的顶部为纵向V形块结构,纵向V形块的两端设有纵向连接耳(13‑1);窗框中垂面定位座(14)下端面的外轮廓形状与前窗框(1‑3)的窗框体(1‑3‑1)的外轮廓形状相同,窗框中垂面定位座(14)的上端面固连在窗...

【技术特征摘要】
1.高速列车头车车顶组对装置,其特征在于,该装置包括车顶组对工装(A)、前窗框定位工装(B)和车顶吊装工装(C);所述车顶组对工装(A)为左右对称结构,其包括车顶组对框架(2)、前窗框工装连接座(3)、顶灯框定位座(4)、多个龙骨弯梁中线定位座(5)、三组灯框弯梁支撑座(6)、多组边梁前部定位座(7)、多组弯梁及边梁后部定位座(8)、多组龙骨弯梁支撑机构(9)和两个边梁末端限位座(10);车顶组对框架(2)的内部设有沿其纵向中线布置的车顶框架中心纵梁(2-1);车顶组对框架(2)外框的内部轮廓形状与车顶(1)的外形的垂向投影轮廓形状相同,其用于固定车顶组对工装(A)的除车顶组对框架(2)之外的其余组成结构;前窗框工装连接座(3)用于将车顶(1)的前窗框(1-3)以车顶图纸设计给定的前窗框(1-3)与车顶(1)的相对位置关系固定在车顶组对框架(2)上,前窗框工装连接座(3)的底端固定在车顶组对框架(2)前部的纵向中间位置,前窗框工装连接座(3)的顶端设有两个窗框工装连接座横向对接凸座(3-1)和两个窗框工装连接座纵向对接凸座(3-2),由两个窗框工装连接座横向对接凸座(3-1)和两个窗框工装连接座纵向对接凸座(3-2)四者中心连线所构成结构的中垂面与车顶组对框架(2)的中垂面重合;顶灯框定位座(4)用于将车顶(1)的车顶灯框(1-2-5)以车顶图纸设计给定的车顶灯框(1-2-5)与车顶(1)的相对位置关系固定在车顶组对框架(2)上,顶灯框定位座(4)的底端固定在车顶框架中心纵梁(2-1)中前段的纵向中间位置,顶灯框定位座(4)的顶部外形结构与车顶(1)的车顶灯通孔(1-1-1)结构相同,顶灯框定位座(4)顶部的中垂面与车顶组对框架(2)的中垂面重合,其到车顶框架中心纵梁(2-1)的垂向高度与车顶灯框(1-2-5)距离车顶(1)底端面的垂向高度一致;多个龙骨弯梁中线定位座(5)和多组龙骨弯梁支撑机构(9)用于将车顶(1)的龙骨弯梁(1-2-2)以车顶图纸设计给定的龙骨弯梁(1-2-2)与车顶(1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上,多个龙骨弯梁中线定位座(5)的底端依次固定在车顶框架中心纵梁(2-1)后部的纵向中线上,每个龙骨弯梁中线定位座(5)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合;每组龙骨弯梁支撑机构(9)的底端均对称固连在车顶框架中心纵梁(2-1)中后段的两侧壁上;三组灯框弯梁支撑座(6)用于将车顶(1)的顶灯框弯梁(1-2-4)以车顶图纸设计给定的顶灯框弯梁(1-2-4)与车顶(1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上,每组灯框弯梁支撑座(6)均包括关于车顶组对框架(2)的中垂面镜像对称的两个灯框弯梁支撑座(6),其二者的下端面通过螺栓固连在车顶组对框架(2)左侧或右侧的小纵梁上,灯框弯梁支撑座(6)的上端面的曲面形状与车顶(1)的顶灯框弯梁(1-2-4)下端面的曲面形状匹配;每组灯框弯梁支撑座(6)中的两个灯框弯梁支撑座(6)的底端均对称固定在顶灯框定位座(4)的左右两侧;多组边梁前部定位座(7)和多组弯梁及边梁后部定位座(8)用于将车顶(1)的龙骨边梁(1-2-1)以车顶图纸设计给定的龙骨边梁(1-2-1)与车顶(1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上,每组边梁前部定位座(7)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)前部的左右两侧,每组边梁前部定位座(7)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合;每组弯梁及边梁后部定位座(8)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)后部的左右两侧,每组弯梁及边梁后部定位座(8)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合;两个边梁末端限位座(10)用于限定龙骨边梁(1-2-1)末端在车顶组对框架(2)上的位置,两个边梁末端限位座(10)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)尾部的左右两侧;所述前窗框定位工装(B)包括窗框工装承力框架(11)、两个承力框架横向对接凸座(12)、两个承力框架纵向对接凸座(13)、窗框中垂面定位座(14)、多个C形夹钳、窗框工装连接框架(15)、两个连接框架横向对接凹座(16)和两个连接框架纵向对接凹座(17);窗框工装承力框架(11)为等腰梯形框架结构,两个承力框架横向对接凸座(12)的底部固连在窗框工装承力框架(11)的前部横梁上,承力框架横向对接凸座(12)的顶部为横向V形块结构,横向V形块的两端设有横向连接耳(12-1);两个承力框架纵向对接凸座(13)的底部固连在窗框工装承力框架(11)的后部横梁上,承力框架纵向对接凸座(13)的顶部为纵向V形块结构,纵向V形块的两端设有纵向连接耳(13-1);窗框中垂面定位座(14)下端面的外轮廓形状与前窗框(1-3)的窗框体(1-3-1)的外轮廓形状相同,窗框中垂面定位座(14)的上端面固连在窗框工装承力框架(11)外轮廓的下端面上;窗框工装连接框架(15)的下端面固连在窗框工装承力框架(11)内部横梁的下端面上,两个连接框架横向对接凹座(16)的底部固连在窗框工装连接框架(15)的前部横梁上,两个连接框架横向对接凹座(16)的顶部为横向V形槽结构;两个连接框架纵向对接凹座(17)的底部固连在窗框工装连接框架(15)的后部横梁上,两个连接框架纵向对接凹座(17)的顶部为纵向V形槽结构;两个连接框架横向对接凹座(16)的横向V形槽与两个窗框工装连接座横向对接凸座(3-1)匹配对接,两个连接框架纵向对接凹座(17)的纵向V形槽与两个窗框工装连接座纵向对接凸座(3-2)匹配对接;窗框中垂面定位座(14)的中垂面与前窗框(1-3)的中垂面共面,窗框中垂面定位座(14)的中垂面、两个承力框架横向对接凸座(12)和两个承力框架纵向对接凸座(13)四者中心连线所构成结构的中垂面、两个连接框架横向对接凹座(16)和两个连接框架纵向对接凹座(17)四者中心连线所构成结构的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合;所述车顶吊装工装(C)包括窗框工装吊装框架(18)、车顶板吊装框架(19)和车顶吊装框架(20),窗框工装吊装框架(18)的中部下端面前部设有两个承力框架横向对接凹座(18-2),窗框工装吊装框架(18)的中部下端面后部设有两个承力框架纵向对接凹座(18-1),两个承力框架纵向对接凹座(18-1)和两个承力框架横向对接凹座(18-2)的两端均设有连接耳,两个承力框架纵向对接凹座(18-1)对应与两个承力框架横向对接凸座(12)通过两对连接耳匹配连接,两个承力框架横向对接凹座(18-2)对应与两个承力框架纵向对接凸座(13)通过两对连接耳匹配连接;窗框工装吊装框架(18)的两侧下端面前部设有两个窗框吊装框架纵向对接凸座(18-4),窗框工装吊装框架(18)的两侧下端面后部设有两个窗框吊装框架横向对接凸座(18-3),窗框工装吊装框架(18)的中部上端面左右对称设有四个铰轴连接板;车顶板吊装框架(19)的上端面左右对称设有四个铰轴连接板,车顶板吊装框架(19)的中部下端面左右对称设有四个车顶板吊钩(19-1)和四个车顶弧形压板(19-3),车顶板吊装框架(19)的两侧下端面左右对称设有四个车顶板吊装框架纵向对接凸座(19-2);车顶吊装框架(20)的下端面前部和后部各左右对称设有四个铰轴座,车顶吊装框架(20)的上端面左右对称设有四个吊耳(20-1);窗框工装吊装框架(18)、车顶板吊装框架(19)分别通过四个铰轴连接板、四个铰轴座及四个销轴的配合固连于车顶吊装框架(20)的下端;两个承力框架纵向对接凹座(18-1)和两个承力框架...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖宇耿明杨姝王世君
申请(专利权)人:中车长春轨道客车股份有限公司
类型:发明
国别省市:吉林,22

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