CN104768825B - 铁道车辆构造体用的曲面板、前头车辆构造体、及铁道车辆构造体用的曲面板的制造方法 - Google Patents

Abstract

铁道车辆构造体用的曲面板（6～8）具备：具有面向车外的外表面与面向车内的内表面的曲面形状的板主体（11、30、40）；以及从板主体（11、30、40）的内表面（11b、30b、40b）朝向车内侧突出的增强肋（12～17、31～36、41～48）；增强肋（12～17、31～36、41～48）具有作为对板主体（11、30、40）的外表面（11a、30a、40a）进行机械加工时的基准面而形成于同一平面上的加工基准面（A1、A2、A3）；增强肋（12、15、31、35、42、43、48）具有作为安装于车辆时的基准面而与轨道方向、枕木方向及垂直方向的任一个正交的安装基准面（X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2、X3、Y3、Z3）。

Description

铁道车辆构造体用的曲面板、前头车辆构造体、及铁道车辆构 造体用的曲面板的制造方法

技术领域

本发明涉及铁道车辆构造体用的曲面板、前头车辆构造体、及铁道车辆构造体用的曲面板的制造方法。

背景技术

高速铁道车辆的前头车辆，成为立体的流线形状，是以将前头车辆构造体的外板加工成规定的曲面形状而形成的。前头车辆构造体的外板，有将金属板借由手工作业等进行弯曲加工而制作的情况，也有将金属素材借由机械加工进行切削而制作的情况。在借由弯曲加工制作外板的情况下，由于外板成为三次元曲面，因此在外板上不存在可成为基准的平面，而难以管理在进行将外板固定于车辆的骨架的作业时的安装尺寸。另一方面，在借由机械加工制作外板的情况下，用于将金属素材固定于机械加工机的平台的加工基准面，对于金属素材是必需的，但由于外板成为三次元曲面，因此，加工基准面，与在将外板安装于车辆的骨架时必需的安装基准面通常不一致，而无法利用作为安装基准面。

在专利文献1的曲面板的制作方法中，在经冲压成形的曲面板的外周部的规定部位形成点标记（point mark），在加工机的各起重器（jack）载置点标记并将各起重器的高度调节成基准高度，借由机械加工切削曲面板的一面而形成肋（rib），进一步地切削曲面板的另一面而将曲面板加工成规定的形状及厚度，最后修整（trimming）曲面板的外周部。

专利文献1：日本特许第3717426号公报。

发明内容

然而，在专利文献1的情况下，曲面板不具安装基准面，且对于进行往车辆骨架的安装作业时的安装尺寸管理必需熟练。此外，在机械加工时，必须调节各起重器的高度以将加工对象的曲面板定位于规定的姿势，而需要起重器等的治具，并且也需要高度调节作业。进一步地，由于在曲面板的外周部设置点标记等而在最后修整外周部，因此将浪费被修整的部分的材料。

因此，本发明的目的在于使铁道车辆构造体用的曲面板往车辆的安装变容易、无需用于机械加工的复杂的治具或调节作业，且也减少材料的浪费。

本发明的铁道车辆构造体用的曲面板具备：具有面向车外的外表面与面向车内的内表面的曲面形状的板主体；以及从该板主体的内表面朝向车内侧突出的多个增强肋；该多个增强肋的至少两个具有作为对该板主体的外表面进行机械加工时的基准面并形成于同一平面上的加工基准面；该多个增强肋的至少任一个具有作为安装于车辆时的基准面并与轨道方向、枕木方向及垂直方向的任一个正交的安装基准面。

此外，本发明的铁道车辆构造体用的曲面板的制造方法，是使用于铁道车辆的前头车辆的具有曲面形状的外板的制造方法，具备：借由对金属素材的上表面进行机械加工，形成朝向上方突出的多个增强肋，在该多个增强肋的至少两个上形成在同一平面上形成的加工基准面，在该多个增强肋的至少任一个上形成作为安装于车辆时的基准面而与轨道方向、枕木方向及垂直方向的任一个正交的安装基准面的工序；将形成有该多个增强肋的该金属素材以上下颠倒的方式反转，将该加工基准面设置于机械加工机的平台的工序；以及对该加工基准面已设置于该平台的该金属素材的上表面借由该机械加工机加工成曲面形状而形成板主体的工序。

根据上述的构成或方法，由于曲面板的多个增强肋的至少任一个具有安装基准面，因此能够使将曲面板安装于车辆骨架时的安装尺寸管理变容易。此外，在对板主体的外表面进行机械加工时，只要将增强肋的加工基准面载置于机械加工机的平台即可，因此也可无需复杂的治具或调节作业。进一步地，由于加工基准面及安装基准面设于增强肋，因此也可无需在最后进行修整，且能够减少材料的浪费或加工时间。此外，在构件的外部设有加工基准面或安装基准面的情况下，虽作为曲面板而将不使用的部分进行修整的作业为必要，但根据上述的构成或方法，由于加工基准面、安装基准面均设于增强肋，因此相较于将其与增强肋各别地设置的情况，能够简化加工形状、减少构造上多余的部位，对于轻量化及省空间化也能所有帮助。

由以上的说明可知，根据本发明，能够使铁道车辆构造体用的曲面板往车辆的安装变容易、无需用于机械加工的复杂的治具或调节作业、减少材料的浪费、简化加工形状，且能有助于减少构造上多余的部位而轻量化及省空间化。

附图说明

图1是示出根据实施形态的铁道车辆的前头车辆构造体的立体图；

图2是从下方观察图1所示的前头车辆构造体用的曲面板的仰视图；

图3是从图2的III箭视方向观察的侧视图；

图4中的（A）是图2的IVa-IVa线剖面图，（B）是图2的IVb-IVb线剖面图，（C）是图2的IVc-IVc线剖面图；

图5中的（A）是图2的Va-Va线剖面图，（B）是图2的Vb-Vb线剖面图，（C）是图2的Vc-Vc线剖面图；

图6是示出图2所示的曲面板往骨架固定的状态的要部剖面图；

图7是示出曲面板往骨架固定的状态的变形例的要部剖面图；

图8（A）～（D）是说明曲面板的制造顺序的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施形态。

图1是示出实施形态的铁道车辆1的前头车辆构造体2的立体图。如图1所示，前头车辆构造体2具备沿车身的轮廓构成的格子状的骨架3、及从车外侧固定于该骨架3的外板4。外板4为具有立体的曲面的流线形状，在其一部分的外表面呈现有弯曲线5，弯曲线5以随着往前方渐渐地降低弯曲度而消失的形式造形。外板4在包含弯曲线5的前部的部分具有沿弯曲线5前后排列的3个曲面板6～8。曲面板6～8分别是以机械加工金属素材而形成的，且外板4中曲面板6～8以外的主要部9是以弯曲加工金属板而形成的。而且，在外板4的主要部9的一部分形成有开口9a，在该开口9a嵌入曲面板6～8并焊接于骨架3。一般而言，在弯曲加工的情况下，虽几乎不浪费金属材料而完成，但必需对复杂形状的加工熟练。在机械加工的情况下，虽无需对加工熟练也可形成复杂的形状，但会产生浪费经切削出的金属材料。在本实施形态的情况下，由于外板4的主要部9是弯曲加工而成，且对于形状复杂的部分是使用经机械加工而成的曲面板6～8，因此可减少金属材料的浪费、且无需熟练便能实现复杂形状的精度佳的加工。

图2是从下方观察图1所示的前头车辆构造体2用的曲面板6～8的仰视图。图3是从图2的III箭视方向观察的侧视图。图4（A）是图2的IVa-IVa线剖面图，图4（B）是图2的IVb-IVb线剖面图，图4（C）是图2的IVc-IVc线剖面图。图5（A）是图2的Va-Va线剖面图，图5（B）是图2的Vb-Vb线剖面图，图5（C）是图2的Vc-Vc线剖面图。在图2～图5中，轨道方向（车辆长度方向）以X表示，枕木方向（车宽方向）以Y表示，垂直方向以Z表示。该XYZ的相互正交的三方向，是作为将曲面板6～8往骨架3安装时的定位的基准的方向。以下，个别地对曲面板6～8进行说明。

曲面板6具备：具有面向车外的外表面11a与面向车内的内表面11b的曲面形状的板主体11；及从板主体11的内表面11b朝向车内侧突出的多个增强肋12～17。在板主体11中增强肋12～17突出的部分呈曲面。增强肋12～17，以在正交的二方向（XY方向）延伸的形式配置。增强肋12、13，在俯视观察下形成“コ”字形状。“コ”字状的增强肋12、13，以开口相互地朝向相同方向的形式配置。在该增强肋12、13的开口侧，在如覆盖该开口那样的区域以与增强肋12、13分离的形式形成有带状的增强肋14、15。即，带状的增强肋14、15，在俯视观察下与“コ”字状的增强肋12、13以不形成闭环形状的形式留有间隙。其它的带状的增强肋16、17，在板主体11的外周部分的规定部位形成于与增强肋14、15正交的方向。

在增强肋12～17的突出方向的梢端面，分别形成有以板主体11的外表面11a作为进行机械加工时的基准面而形成于同一平面99上的平坦的加工基准面A1。在增强肋12、13、15～17的加工基准面A1的规定部位，形成有用于在机械加工时定位且固定于平台的定位固定孔19。在增强肋12、15的侧面，形成有作为将曲面板6安装于骨架3时的轨道方向的安装尺寸的基准面而与轨道方向正交的安装基准面X1。在增强肋12的其它的侧面，形成有作为将曲面板6安装于骨架3时的枕木方向的安装尺寸的基准面而与枕木方向正交的安装基准面Y1。在增强肋12的突出方向的梢端面的一部分，形成有作为将曲面板6安装于骨架3时的垂直方向的安装尺寸的基准面而与垂直方向正交的安装基准面Z1。该安装基准面X1、Y1、Z1，虽与加工基准面A1为不同的面，但形成于具有加工基准面A1的增强肋12、15。此外，安装基准面Z1，相对于与增强肋12的突出方向正交的方向倾斜。即，安装基准面Z1与加工基准面A1的面的朝向不同。

曲面板7具备：具有面向车外的外表面30a与面向车内的内表面30b的曲面形状的板主体30；从板主体30的内表面30b朝向车内侧突出的多个增强肋31～36。板主体30中增强肋31～36突出的部分呈现曲面。增强肋31～36，以在正交的二方向（XY方向）延伸的形式配置。增强肋31、32，在俯视观察下形成“コ”字形状。“コ”字状的增强肋31、32，以开口相互地相对向的方向配置。在该增强肋31、32的开口侧，在覆盖该开口那样的区域以与增强肋31、32分离的形式形成有带状的增强肋33、34。其它的带状的增强肋35、36，在板主体30的外周部分的规定部位形成于与增强肋33、34平行的方向。

在增强肋31～36的突出方向的梢端面，分别形成有以板主体30的外表面30a作为进行机械加工时的基准面而形成于同一平面99上的平坦的加工基准面A2。在增强肋31～36的加工基准面A2的规定部位，形成有用于在机械加工时定位于平台的定位孔38。在增强肋31、36的侧面，形成有作为将曲面板7安装于骨架3时的轨道方向的安装尺寸的基准面而与轨道方向正交的安装基准面X2。在增强肋31的其它的侧面，形成有作为将曲面板7安装于骨架3时的枕木方向的安装尺寸的基准面而与枕木方向正交的安装基准面Y2。在增强肋31的突出方向的梢端面的一部分，形成有作为将曲面板7安装于骨架3时的垂直方向的安装尺寸的基准面而与垂直方向正交的安装基准面Z2。该安装基准面X2、Y2、Z2，虽与加工基准面A2为不同的面，但形成于具有加工基准面A2的增强肋31、35、36。此外，安装基准面Z2，相对于与增强肋31的突出方向正交的方向倾斜。即，安装基准面Z2与加工基准面A2的面的朝向不同。

曲面板8具备：具有面向车外的外表面40a与面向车内的内表面40b的曲面形状的板主体40；以及从板主体40的内表面40b朝向车内侧突出的多个增强肋41～48。板主体40中增强肋41～48突出的部分呈现曲面。增强肋41、42，在俯视观察下形成“コ”字形状。“コ”字状的增强肋41、42，以开口相互地朝向相同方向的形式配置。在该增强肋41的开口侧，在覆盖该开口那样的区域以与增强肋41分离的形式形成有带状的增强肋47。其它的带状的增强肋43～46，形成于板主体40的外周部分的规定部位。增强肋48是角柱状的肋。

在增强肋41～47的突出方向的梢端面，分别形成有以板主体40的外表面40a作为进行机械加工时的基准面而形成于同一平面99上的平坦的加工基准面A3。在增强肋41～45的加工基准面A3的规定部位，形成有用于在机械加工时定位于平台的定位孔50。在增强肋42、43、48的侧面，形成有作为将曲面板8安装于骨架3时的轨道方向的安装尺寸的基准面而与轨道方向正交的安装基准面X3。在增强肋48的其它的侧面，形成有作为将曲面板8安装于骨架3时的枕木方向的安装尺寸的基准面而与枕木方向正交的安装基准面Y3。在增强肋48的突出方向的梢端面，形成有作为将曲面板8安装于骨架3时的垂直方向的安装尺寸的基准面而与垂直方向正交的安装基准面Z3。增强肋48虽形成有安装基准面X3、Y3、Z3，但未形成加工基准面A3。此外，安装基准面Z3，相对于与增强肋48的突出方向正交的方向倾斜。即，安装基准面Z3与加工基准面A3的面的朝向不同。

图6是示出图2所示的曲面板6～8的往骨架3的固定状态的要部剖面图。如图6所示，曲面板6～8借由将板主体11的内表面11b焊接于车身的骨架3的外端面而固定。借此，增强肋13、31的位置与骨架3的位置无需相吻合，因而使增强肋13、31及骨架3的设计自由度变良好。此外，由于在骨架3的附近设有增强肋13、31，因此能够抑制因焊接而造成的曲面板7的变形。但是，如图7所示，骨架3的外端面，也可焊接于曲面板6～8的增强肋12、13的加工基准面A1。借此，能够抑制因焊接而导致对板主体11的热影响。

图8（A）～（D）是说明曲面板7的制造顺序的立体图。在图8（A）～（D）中，说明曲面板6～8中作为代表的曲面板7的制造顺序。首先，如图8（A）所示，将厚度厚的矩形板即金属素材70设置于机械加工机60的平台61。接着，如图8（B）所示，将该金属素材70的上表面借由机械加工进行切削，而形成规定的内表面30b的形状并且形成增强肋31～36。此时，在增强肋31～36的突出方向的梢端面，分别形成有形成于同一平面上的平坦的加工基准面A2，在加工基准面A2的规定部位形成有定位孔38。此外，在增强肋31、35、36的侧面，形成有与轨道方向正交的安装基准面X2，在增强肋31的其它的侧面，形成有与枕木方向正交的安装基准面Y2，在增强肋31的突出方向的梢端面的一部分，形成有与垂直方向正交的安装基准面Z2。而且，在移往下一工序之前，将残存于增强肋31～36之间的切削屑用水洗掉。此时，内表面30b中由“コ”字状的增强肋31、32所围绕的区域的面倾斜，而且，“コ”字状的增强肋31、32的开口57以朝向该倾斜的下方侧的形式形成，因此，切削屑不滞留在由“コ”字状的增强肋31、32所围绕的区域而易于排出至外部。

接着，如图8（C）所示，将形成有该增强肋31～36的金属素材以上下颠倒的形式反转，将加工基准面A2设置于平台61。此时，将可从平台出没的销或螺栓等的固定件（未图示）插入于定位孔38。然后，如图8（D）所示，将加工基准面A2被设置于平台61的金属素材的上表面借由机械加工机而加工成曲面形状并形成板主体30的外表面30a，借此完成曲面板7。另外，在该加工时，由于加工对象并不仅由外周部支持且由多个增强肋31～36整体性地支持，因此也可防止因来自机械加工时的加工工具的负载导致曲面板的中央部分弯曲、不牢固等而使加工精度降低的情况。

根据以上所说明的构成，由于曲面板6～8的增强肋12、15、31、35、42、43、48具有安装基准面X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2、X3、Y3、Z3，因此能够使将曲面板6～8安装于车辆的骨架3时的安装尺寸管理变容易。此外，在对板主体11、30、40的外表面11a、30a、40a进行机械加工时，只要将增强肋12～17、31～36、41～47的加工基准面A1～A3载置于机械加工机60的平台61即可，因此也可无需复杂的治具或调节作业。进一步地，加工基准面A1～A3及安装基准面X1～Z1、X2～Z2、X3～Z3设于增强肋12～17、31～36、41～48，因此也无需在最后进行修整，而能减少材料的浪费。此外，由于加工基准面A1～A3、安装基准面X1～Z1、X2～Z2、X3～Z3均设于增强肋12～17、31～36、41～48，因此其与设于各自的对象的情况相比，能简化加工形状、减少构造上多余的部位，而能对轻量化及省空间化有所帮助。此外，在板主体11、30、40设有增强肋12～27、31～36、41～48，因此不仅除了板主体的刚性外，也可使构造物整体刚性提高。

另外，本发明并不限定于上述的实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围内，可对其构成进行变更、追加或删减。上述各实施形态也可相互地任意组合，例如可将一实施形态中的一部分构成或方法应用于另一实施形态中。

如以上所述，本发明的铁道车辆构造体用的曲面板、前头车辆构造体、及铁道车辆构造体用的曲面板的制造方法，具有能够使铁道车辆构造体用的曲面板往车辆的安装变容易、无需用于机械加工的复杂的治具或调节作业、减少材料的浪费、简化加工形状，且能减少构造上多余的部位而对轻量化及省空间化有所帮助的优异效果，若将该效果的意义广泛地应用于可发挥的铁道车辆则是有所贡献的。

符号说明：

1 铁道车辆；

2 前头车辆构造体；

3 骨架；

4 外板；

6～8 曲面板；

11、30、40 板主体；

11a、30a、40a 外表面；

11b、30b、40b 内表面；

12～17、31～36、41～48 增强肋；

A1、A2、A3 加工基准面；

X1、X2、X3 安装基准面（轨道方向）；

Y1、Y2、Y3 安装基准面（枕木方向）；

Z1、Z2、Z3 安装基准面（垂直方向）。

Claims (8)

1.一种铁道车辆构造体用的曲面板，其特征在于，具备：

具有面向车外的外表面与面向车内的内表面的曲面形状的板主体；及

从所述板主体的内表面朝向车内侧突出的多个增强肋；

所述多个增强肋的至少两个具有作为对所述板主体的外表面进行机械加工时的基准面而形成于同一平面上的加工基准面；

所述多个增强肋的至少一个具有作为安装于车辆时的基准面而与轨道方向、枕木方向及垂直方向的任一个正交的安装基准面。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆构造体用的曲面板，其特征在于，

所述加工基准面与所述安装基准面是相互不同的面。

3.根据权利要求1所述的铁道车辆构造体用的曲面板，其特征在于，

所述安装基准面包含所述增强肋的突出方向的梢端面；

所述梢端面相对于与所述增强肋的突出方向正交的方向倾斜。

4.根据权利要求2所述的铁道车辆构造体用的曲面板，其特征在于，

所述安装基准面包含所述增强肋的突出方向的梢端面；

所述梢端面相对于与所述增强肋的突出方向正交的方向倾斜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的铁道车辆构造体用的曲面板，其特征在于，

所述多个增强肋的至少一个，在俯视观察下形成“コ”字形状。

6.一种前头车辆构造体，其特征在于，具备：

用根据权利要求1至5中任一项所述的曲面板形成的外板；及

从车内侧固定至所述外板的骨架；

所述外板的至少一部分是利用机械加工而形成的。

7.根据权利要求6所述的前头车辆构造体，其特征在于，

所述骨架的端面焊接于所述曲面板的所述增强肋的所述加工基准面。

8.一种铁道车辆构造体用的曲面板的制造方法，是使用于铁道车辆的前头车辆的具有曲面形状的外板的制造方法，其特征在于，具备：

借由对金属素材的上表面进行机械加工，形成朝向上方突出的多个增强肋，在所述多个增强肋的至少两个上形成在同一平面上形成的加工基准面，在所述多个增强肋的至少一个上形成作为安装于车辆时的基准面而与轨道方向、枕木方向及垂直方向的任一个正交的安装基准面的工序；

将形成有所述多个增强肋的所述金属素材以上下颠倒的方式反转，将所述加工基准面设置于机械加工机的平台的工序；以及

对所述加工基准面已设置于所述平台的所述金属素材的上表面，借由所述机械加工机加工成曲面形状而形成板主体的工序。