【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速动车，具体涉及一种高速动车组前端铝合金开闭机构舱门、成形模具及方法。
技术介绍
1、智能动车组列车以安全舒适、高速便捷等优势，成为现代轨道交通客运的主力军。高速列车车头蒙皮材质主要包括玻璃钢复合材料、碳纤维复合材料和铝合金，开闭机构舱门是动车组列车车头蒙皮的重要组成部分。
2、玻璃钢复合材料具有成型性好、易制造复杂构件的优点。玻璃钢开闭机构舱门内外层为玻璃钢，中间层为泡沫填充的三明治夹层结构。公开号为cn204956489u、公开日为2016年01月13日的技术专利公开了一种带开闭机构的轨道车辆的头罩结构，该开闭机构舱门采用玻璃钢和泡沫材料组成的三明治结构制成，其结构包括外玻璃钢层、内玻璃钢层、以及在外玻璃钢层和内玻璃钢层之间填充的泡沫层。然而，玻璃钢降解困难、难以回收，且易产生老化和变形，维护周期长，因此上述因素严重制约了该材料继续大范围应用于覆盖件。
3、碳纤维复合材料具有强度高、模量大、耐疲劳的优点，因此也被应用在轻量化的开闭机构舱门上。公开号为cn212047343u、公开日为2019年12月09日的技术专利公开了一种动车组开闭机构的舱门结构，该开闭机构舱门采用具有填充物的夹层结构，夹层结构包括碳纤维复合材料的内、外层和pmi泡沫的填充物，使舱门结构在原有玻璃钢材料基础上减重15％～20％。然而由于碳纤维复合材料的价格较一些常见车用蒙皮材质高出很多；而且开闭机构舱门主体蒙皮尺寸大、造型复杂，因此在制作过程中需要很多的手工操作，并且报废率很高，导致成本大幅度增加。
4、
5、然而，由于整个单侧舱门主体蒙皮带有宏域大尺寸、局部小结构特征，呈现多组自由曲率交纵的复杂三维空间曲面不规则结构形式，成形困难，主要体现在以下几方面：
6、(1)舱门主体蒙皮具有局部小圆角、锐棱线等复杂造型特征，上下端面间存在过渡圆弧r20，材料变形流动困难，难以成形充填到位。
7、(2)舱门主体成形后需与连接支撑件连接为一体，要求装配连接位置具有较高的空间形状精度，同时舱门需与车头前罩配合以形成流线型外形，保证动车运行时的空气动力学性能及外观造型平整美观、整车协调，因此对舱门主体的整体表面质量与形位精度要求较高。
8、(3)零件整体大尺寸及深纵腔结构特征，致使成形深度较大，变形量大，容易超出传统工艺成形极限而出现局部破裂。
9、因此，传统的“快速超塑吹胀工艺”并不能够适用于单侧舱门主体蒙皮的成形制作，原因在于铝合金开闭机构的单侧舱门主体蒙皮为内凹结构，成形深度和变形量较大，在热冲压过程中，板料上表面紧贴着凸模，因此板料在变形小的部位较厚，而在变形大的部位较薄，因此在热冲压阶段完成后得到了“上厚下薄”的内凹结构。而在后续的超塑气胀成形阶段，内凹结构底部较薄部位容易出现工艺成形极限而出现局部破裂。
10、综上所述，现有的开闭机构舱门成形方法存在无法制作铝合金开闭机构的单侧舱门主体蒙皮的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有的开闭机构舱门成形方法存在无法制作铝合金开闭机构的单侧舱门主体蒙皮的问题，进而提供一种高速动车组前端铝合金开闭机构舱门、成形模具及方法。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，所述开闭机构舱门包括与车头前罩装配构成流线型造型的舱门主体外观蒙皮1和连接开闭机构运动机构框架转臂与舱门主体外观蒙皮1以实现开闭动作的舱门连接支撑件2，所述舱门主体外观蒙皮1包括互为对称结构的两个单侧舱门主体蒙皮11，每个单侧舱门主体蒙皮11的上下端面扣合后形成内凹结构，单侧舱门主体蒙皮11上下端面前端形成锐棱12。
4、进一步地，所述舱门连接支撑件2的数量为四个，四个舱门连接支撑件2分别为两个上部舱门连接支撑件21和两个下部舱门连接支撑件22；上部舱门连接支撑件21为六面体结构，所述上部舱门连接支撑件21安装在单侧舱门主体蒙皮11的蒙皮上端面13且采用氩弧焊连接，单侧舱门主体蒙皮11与上部舱门连接支撑件21连接位置空间曲面一致；下部舱门连接支撑件22为五面体结构，所述下部舱门连接支撑件22安装在单侧舱门主体蒙皮11的蒙皮下端面14且采用氩弧焊连接，单侧舱门主体蒙皮11与下部舱门连接支撑件22连接位置空间曲面一致。
5、进一步地，单侧舱门主体蒙皮11上下端面间存在过渡圆弧，所述过渡圆弧半径为20mm。
6、进一步地，单侧舱门主体蒙皮11和舱门连接支撑件2均采用5083铝合金材质。
7、一种基于所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门的成形模具，所述成形模具为铝合金开闭机构舱门主体蒙皮构件的均匀快速超塑气胀成形模具，其成形模具包括凸模3、凹模4和多个导向机构5，凸模3设置在凹模4上方，凸模3与凹模4的交接处沿圆周方向设有多个导向机构5；凸模3下端面设有凸模凸头31，所述凸模凸头31两侧分别设有两个反胀储料凹槽36，凹模4上端面中部设有凹膜内腔41，所述凹膜内腔41与单侧舱门主体蒙皮11外表面随形设置，凸模3的凸模凸头31置于凹模4的凹膜内腔41内；凸模3外侧面上部加工有上通气孔35，所述上通气孔为t形上通气孔，凹模4底部加工有下通气孔45；每个导向机构5包括导柱51和导套52，导柱51为l型导柱，所述l型导柱的一端与凸模3外侧面垂直连接，所述l型导柱另一端内侧面加工成向外倾斜的斜面，导套52外侧面加工与为l型导柱相匹配的导向槽，所述导向槽的侧面与l型导柱另一端内侧面斜面随性设置；凸模3下端面的凸模凸头31外缘设有下模具型面法兰，所述下模具型面法兰下端面设有一圈截面为矩形的下密封梗装置32，凹模4上端面的凹膜内腔41外缘设有上模具型面法兰，所述上模具型面法兰上端面设有一圈截面为矩形的上密封梗装置42，所述上密封梗装置42与所述下密封梗装置32错位布置；下模具型面法兰的下密封梗装置32内缘加工有内压边密封带33，上模具型面法兰的上密封梗装置42外缘加工有外压边密封带43；所述凸模3外侧面靠近成形型面位置沿圆周方向均匀加工有多个下水平测温孔34，所述凹模4外侧面靠近成形型面位置沿圆周方向均匀加工有多个上水平测温孔44。
8、进一步地，所述凹膜内腔41深本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：所述开闭机构舱门包括与车头前罩装配构成流线型造型的舱门主体外观蒙皮(1)和连接开闭机构运动机构框架转臂与舱门主体外观蒙皮(1)以实现开闭动作的舱门连接支撑件(2)，所述舱门主体外观蒙皮(1)包括互为对称结构的两个单侧舱门主体蒙皮(11)，每个单侧舱门主体蒙皮(11)的上下端面扣合后形成内凹结构，单侧舱门主体蒙皮(11)上下端面前端形成锐棱(12)。
2.根据权利要求1所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：所述舱门连接支撑件(2)的数量为四个，四个舱门连接支撑件(2)分别为两个上部舱门连接支撑件(21)和两个下部舱门连接支撑件(22)；上部舱门连接支撑件(21)为六面体结构，所述上部舱门连接支撑件(21)安装在单侧舱门主体蒙皮(11)的蒙皮上端面(13)且采用氩弧焊连接，单侧舱门主体蒙皮(11)与上部舱门连接支撑件(21)连接位置空间曲面一致；下部舱门连接支撑件(22)为五面体结构，所述下部舱门连接支撑件(22)安装在单侧舱门主体蒙皮(11)的蒙皮下端面(14)且采用氩弧焊连接，单侧舱门主体蒙皮(11)
3.根据权利要求2所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：单侧舱门主体蒙皮(11)上下端面间存在过渡圆弧，所述过渡圆弧半径为20mm。
4.根据权利要求3所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：单侧舱门主体蒙皮(11)和舱门连接支撑件(2)均采用5083铝合金材质。
5.一种基于权利要求4所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门的成形模具，其特征在于：所述成形模具为铝合金开闭机构舱门主体蒙皮构件的均匀快速超塑气胀成形模具，其成形模具包括凸模(3)、凹模(4)和多个导向机构(5)，凸模(3)设置在凹模(4)上方，凸模(3)与凹模(4)的交接处沿圆周方向设有多个导向机构(5)；凸模(3)下端面设有凸模凸头(31)，所述凸模凸头(31)两侧分别设有两个反胀储料凹槽(36)，凹模(4)上端面中部设有凹膜内腔(41)，所述凹膜内腔(41)与单侧舱门主体蒙皮(11)外表面随形设置，凸模(3)的凸模凸头(31)置于凹模(4)的凹膜内腔(41)内；凸模(3)外侧面上部加工有上通气孔(35)，所述上通气孔为T形上通气孔，凹模(4)底部加工有下通气孔(45)；每个导向机构(5)包括导柱(51)和导套(52)，导柱(51)为L型导柱，所述L型导柱的一端与凸模(3)外侧面垂直连接，所述L型导柱另一端内侧面加工成向外倾斜的斜面，导套(52)外侧面加工与为L型导柱相匹配的导向槽，所述导向槽的侧面与L型导柱另一端内侧面斜面随性设置；凸模(3)下端面的凸模凸头(31)外缘设有下模具型面法兰，所述下模具型面法兰下端面设有一圈截面为矩形的下密封梗装置(32)，凹模(4)上端面的凹膜内腔(41)外缘设有上模具型面法兰，所述上模具型面法兰上端面设有一圈截面为矩形的上密封梗装置(42)，所述上密封梗装置(42)与所述下密封梗装置(32)错位布置；下模具型面法兰的下密封梗装置(32)内缘加工有内压边密封带(33)，上模具型面法兰的上密封梗装置(42)外缘加工有外压边密封带(43)；所述凸模(3)外侧面靠近成形型面位置沿圆周方向均匀加工有多个下水平测温孔(34)，所述凹模(4)外侧面靠近成形型面位置沿圆周方向均匀加工有多个上水平测温孔(44)。
6.根据权利要求5所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门的成形模具，其特征在于：所述凹膜内腔(41)深度为670mm，凸模凸头(31)的热拉伸深度为610mm，内压边密封带(33)和外压边密封带(43)宽度均为20mm，下水平测温孔(34)和上水平测温孔(44)孔径均为10mm，孔深均为50mm。
7.根据权利要求6所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门的成形模具，其特征在于：上密封梗装置(42)和下密封梗装置(32)高度均为1mm，宽度均为5mm，上密封梗装置(42)与下密封梗装置(32)错位相距10mm。
8.根据权利要求7所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门的成形模具，其特征在于：上通气孔(35)和下通气孔(45)均加工成阶梯通孔形式，T形上通气孔的水平孔段的孔径为10mm，T形上通气孔的竖直孔段和下通气孔(45)均位于型面侧，所述竖直孔段和下通气孔(45)的孔径均为2mm，深度为5mm。
9.根据权利要求8所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门的成形模具，其特征在于：凸模(3)顶部和凹模(4)底部均为凸模镂空部位，所述凸模镂空部位设有纵横交错布置的减重筋，凸模(3)底部和凹模(4)顶部...
【技术特征摘要】
1.一种高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：所述开闭机构舱门包括与车头前罩装配构成流线型造型的舱门主体外观蒙皮(1)和连接开闭机构运动机构框架转臂与舱门主体外观蒙皮(1)以实现开闭动作的舱门连接支撑件(2)，所述舱门主体外观蒙皮(1)包括互为对称结构的两个单侧舱门主体蒙皮(11)，每个单侧舱门主体蒙皮(11)的上下端面扣合后形成内凹结构，单侧舱门主体蒙皮(11)上下端面前端形成锐棱(12)。
2.根据权利要求1所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：所述舱门连接支撑件(2)的数量为四个，四个舱门连接支撑件(2)分别为两个上部舱门连接支撑件(21)和两个下部舱门连接支撑件(22)；上部舱门连接支撑件(21)为六面体结构，所述上部舱门连接支撑件(21)安装在单侧舱门主体蒙皮(11)的蒙皮上端面(13)且采用氩弧焊连接，单侧舱门主体蒙皮(11)与上部舱门连接支撑件(21)连接位置空间曲面一致；下部舱门连接支撑件(22)为五面体结构，所述下部舱门连接支撑件(22)安装在单侧舱门主体蒙皮(11)的蒙皮下端面(14)且采用氩弧焊连接，单侧舱门主体蒙皮(11)与下部舱门连接支撑件(22)连接位置空间曲面一致。
3.根据权利要求2所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：单侧舱门主体蒙皮(11)上下端面间存在过渡圆弧，所述过渡圆弧半径为20mm。
4.根据权利要求3所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门，其特征在于：单侧舱门主体蒙皮(11)和舱门连接支撑件(2)均采用5083铝合金材质。
5.一种基于权利要求4所述的高速动车组前端铝合金开闭机构舱门的成形模具，其特征在于：所述成形模具为铝合金开闭机构舱门主体蒙皮构件的均匀快速超塑气胀成形模具，其成形模具包括凸模(3)、凹模(4)和多个导向机构(5)，凸模(3)设置在凹模(4)上方，凸模(3)与凹模(4)的交接处沿圆周方向设有多个导向机构(5)；凸模(3)下端面设有凸模凸头(31)，所述凸模凸头(31)两侧分别设有两个反胀储料凹槽(36)，凹模(4)上端面中部设有凹膜内腔(41)，所述凹膜内腔(41)与单侧舱门主体蒙皮(11)外表面随形设置，凸模(3)的凸模凸头(31)置于凹模(4)的凹膜内腔(41)内；凸模(3)外侧面上部加工有上通气孔(35)，所述上通气孔为t形上通气孔，凹模(4)底部加工有下通气孔(45)；每个导向机构(5)包括导柱(51)和导套(52)，导柱(51)为l型导柱，所述l型导柱的一端与凸模(3)外侧面垂直...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国峰，何广忠，徐小婷，康庆鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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