CN107901937A - 一种轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，通过挤压工艺形成一体式结构的边梁基体，所述边梁基体的长度为全车长，在所述边梁基体上一体挤压成型多个安装接口，在不同的安装区域根据安装需要通过机加工方法将多余的部分切除保留所需的安装接口，所述安装接口包括侧墙接口、侧门接口、地板接口、车下设备接口、裙板安装接口、枕梁接口、抬车垫板接口中的一个或多个。本发明通过合理的结构设计，在同一边梁基体的全车长型材上实现了多种接头形式，且一次性挤压成型，省去了大量的焊接工作，只要在不同安装区域内通过特定的机加工方法切除多余的部分即可实现与不同结构件和设备的连接，满足各个接口的功能要求，不需要额外的焊接。

Description

一种轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆车体，特别涉及应用于轨道车辆铝合金车体的底架边梁集成式设计和加工方法，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

伴随轨道车辆速度的不断提高，对车体的强度、轻量化等方面要求也越来越高。底架边梁是车体上最关键的部件之一，它是车体的主要承载部件，不但要负责将地板、侧墙、端墙、枕梁等大部件连接成一个整体，而且还要为侧门、抬车垫板、裙板、车下设备等提供安装接口。当车辆以较高速度运行时，边梁的受力情况较为复杂，因此，速度等级越高，底架边梁对强度、刚度和疲劳强度指标的要求就越高。现有的底架边梁结构，为了满足强度、刚度的更高要求，存在结构复杂，重量过重的问题，其结构已不能满足高速列车对轻量化的更高要求，而且现有的底架边梁结构集成化程度低，为了和车辆其它结构和设备连接，还需要另外焊接过渡连接件，增加了底架边梁的焊接量，在一定程度上降低了边梁的抗疲劳强度。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题，提供一种集成化程度高，结构简单、重量轻，能满足强度、刚度和轻量化更高要求的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，通过挤压工艺形成一体式结构的边梁基体，所述边梁基体的长度为全车长，在所述边梁基体上一体挤压成型多个安装接口，在不同的安装区域根据安装需要通过机加工方法将多余的部分切除保留所需的安装接口，所述安装接口包括侧墙接口、侧门接口、地板接口、车下设备接口、中部裙板接口、端部裙板接口，枕梁接口、抬车垫板接口中的一个或多个。

进一步，所述边梁基体整体为“┠”形的中空的桁架结构。

进一步，所述边梁基体从上至下分为依次连接的五节，第一节由所述边梁基体的外侧板和内侧板的顶部分别向上伸出形成；第二节由边梁基体的外侧板、内侧板、上方的第一水平板、下方的第二水平板及位于第一水平板和第二水平板之间的第一斜筋组成，第三节由外侧板、内侧板、第三水平板及位于第二水平板与第三水平板中间的多条第二斜筋组成，第三节的内侧板为┓形并向一侧伸出，所述第三水平板具有向一侧伸出超出内侧板的延长部分，第四节由边梁基体的外侧板、内侧板、第一C形槽、第二C形槽及连接外侧板与第一C形槽的第三斜筋组成，所述第一C形槽设置在外侧板与内侧板之间的型腔内，所述第二C形槽设置在内侧板外侧，第五节由外侧板、内侧板、底板及多条第四斜筋组成。

进一步，所述第一节中向上伸出的部分为侧墙接口，在侧墙安装区域将所述侧墙接口与侧墙之间插接固定连接。

进一步，所述第二节中的第二水平板为侧门接口，在侧门的安装区域，将第二水平板上方的结构切除留下第二水平板作为侧门安装所需的安装平面。

进一步，所述第三节的内侧板具有搭接平面，所述搭接平面与所述第三水平板的延长部分共同形成地板接口，在地板安装区域将地板的上、下侧边分别搭接在搭接平面和延长部分上固定连接。

进一步，所述第四节中的第一C形槽和第二C形槽为车下设备接口，第三斜筋形成中部裙板接口，在车下设备吊装区域将第五节结构和第四节的外侧板切除使第一C形槽、第二C形槽和第三斜筋外露。

进一步，所述第五节的底板形成端部裙板接口和抬车垫板接口。

进一步，所述第三节、第四节及第五节的内侧板共同形成所述枕梁接口，在枕梁安装区域，将第三水平板的延长部分及第二C形槽切除，将枕梁侧部的台阶状结构分别与第三节、第四节及第五节的内侧板固定连接。

进一步，所述第三斜筋为薄壁结构，所述底板为厚壁结构。

综上内容，本发明所述的一种轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明通过合理的结构设计，在同一边梁基体的全车长型材上实现了多种接头形式，且一次性挤压成型，省去了大量的焊接工作，只要在不同安装区域内通过特定的机加工方法切除多余的部分即可实现与不同结构件和设备的连接，满足各个接口的功能要求，不需要额外的焊接。既能满足高速列车车体的强度和连接要求，又能满足各相关设备的安装接口要求。

(2)本发明通过合理的结构设计，在保证型材整体结构强度和刚度的前提下，型材内筋采用不同形状和壁厚，使边梁基体的型材截面重量不会超过40kg/m，完全满足车辆轻量化的更高要求。

附图说明

图1是本发明边梁基体结构示意图；

图2是本发明侧门安装区域和地板安装区域结构图；

图3是本发明车下设备吊挂区域和中部裙板安装区域结构图；

图4是本发明端部裙板安装区域过渡至中部裙板安装区域的结构图；

图5是本发明端部裙板安装区域、抬车垫板安装区域结构图；

图6是本发明枕梁安装区域结构图。

如图1至图6所示，边梁基体1，侧墙接口2，侧门接口3，地板接口4，车下设备接口5，中部裙板接口6，枕梁接口7，抬车垫板接口8，第一节9，第二节10，第三节11，第四节12，第五节13，外侧板14，内侧板15，第一水平板16，第二水平板17，第三水平板18，第一斜筋19，第二斜筋20，第三斜筋21，第四斜筋22，底板23，第一C形槽24，第二C形槽25，端部裙板接口26，搭接平面27，延长部分28，折弯板29。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，包括一个边梁基体1，边梁基体1的长度为全车长，是由铝合金材料挤压而成的一体式结构，采用铝合金材料可以在满足结构强度和刚度要求的前提下大幅降低边梁的总重量。在边梁基体1上一体挤压成型多个安装接口，其中，安装接口包括侧墙接口2、侧门接口3、地板接口4、车下设备接口5、中部裙板接口6、枕梁接口7、抬车垫板接口8、端部裙板接口26中的一个或多个，本实施例中，优选在边梁基体1上集成设置有上述所有的安装接口。

在不同的安装区域，根据安装需要通过机加工方法将边梁基体1上多余的部分切除，保留该安装区域内所需的接口部分，完成与侧墙、侧门、地板、车下设备、裙板、枕梁、抬车垫板等的安装连接。

如图1所示，本实施例中，边梁基体1整体为“┠”形的中空的桁架结构。边梁基体1从上至下分为依次连接的五节，分别为顶部的第一节9、中间的第二节10、第三节11、第四节12及底部的第五节13。

其中，最顶部的第一节9包含侧墙接口2，第二节10包含侧门接口3，第三节11包含地板接口4，第四节12包含车下设备接口5及中部裙板接口6，底部的第五节13包含抬车垫板接口8和端部裙板接口26，由第三节11、第四节12和第五节13共同形成枕梁接口7。

如图1所示，第一节9的侧墙接口2由边梁基体1的外侧板14和内侧板15的顶部分别向上伸出形成，在需要与侧墙安装的区域，均保留该第一节9的结构，将侧墙接口2与侧墙(图中未示出)之间插接固定连接，然后再焊接固定。采用插接的结构是为了采用融透焊接，用以满足与侧墙连接的强度要求。

如图1和图2所示，第二节10由边梁基体1的外侧板14、内侧板15、上方的第一水平板16、下方的第二水平板17及位于第一水平板16和第二水平板17之间呈对角线设置的第一斜筋19组成，第一斜筋19与外侧板14、内侧板15、第一水平板16和第二水平板17共同形成两个三角形的型腔。

本实施例中，利用第二水平板17形成侧门接口3，侧门接口3即为侧门安装时所需的水平安装平面。在需要与侧门安装的安装区域，将边梁基体1上的第一节9及第二节10中第二水平板17上方的结构全部切除，留下第二水平板17作为侧门安装所需的安装平面，即将上方的第一节9、第二水平板17上方的外侧板14、内侧板15、第一水平板16和第一斜筋19全部通过机加工的方法切除，留下侧门下方对应的局部第二水平板17，为侧门的安装提供安装平面。

如图1和图2所示，边梁基体1的第三节11具有向一侧伸出的部分，即向车体纵向中心线的方向伸出。第三节11由外侧板14、内侧板15、第三水平板18及位于第二水平板17与第三水平板18中间的第二斜筋20组成。

第三节11中的第二斜筋20采用多条，并整体呈波浪形设置，在第三节11的范围内形成多个截面不同的三角形型腔，同时，在第四节中的第一C形槽24和第二C形槽25的根部连接点处保证至少有两个第二斜筋20，用以增强边梁基体1的结构强度和刚度。

第三水平板18具有向一侧伸出超出内侧板15的延长部分28。第三节11中的内侧板15为┓形结构并向一侧伸出，┓形内侧板15的一侧具有搭接平面27。内侧板15的搭接平面27与第三水平板18的延长部分28共同形成地板接口4。在地板安装区域，将地板的上、下侧边分别搭接在搭接平面27和延长部分28上固定连接。边梁基体1与地板之间采用搭接接头，可以通过调整搭接量保证车体组装时车宽方向的公差要求，减少大量的打磨和组装调整时间，降低成本。

如图1和图3所示，第四节12由边梁基体1的外侧板14、内侧板15、靠外侧的第一C形槽24、靠内侧的第二C形槽25及连接外侧板14与第一C形槽24的呈对角连接的第三斜筋21组成。其中，第一C形槽24和第二C形槽25为车下设备接口5，第一C形槽24和第二C形槽25位于第三水平板18的下方，第一C形槽24集成设置在外侧板14与内侧板15之间的型腔内，第二C形槽25则设置在内侧板15的外侧，以用于配合不同的安装需求。第一C形槽24和第二C形槽25的根部都有两条第二斜筋20相连，用以增强边梁基体1的结构强度和刚度，提高车下设备接口5的承载能力。

在车下设备吊装区域，通过机加工方法将第四节12以下的结构(即第五节13)切除，留下第三斜筋21、第一C形槽24和第二C形槽25，此时，第一C形槽24和第二C形槽25全部为外露的安装槽，用于吊装车下的设备。

如图3所示，第三斜筋21的形状与裙板的安装平面平滑过渡，形成中部裙板接口6。第一C形槽24旁边的第三斜筋21成为密封面，提供了边梁的密封接口保证了车下设备箱的密封和防水。

因为安装裙板的位置所需的承载力相对较小，因此，第三斜筋21采用薄壁结构，其厚度小于与其相邻的外侧板14、第三水平板18、第一C形槽24的壁厚，这样在保证边梁整体结构强度和刚度的前提下，可以减轻边梁的重量。

如图4所示，通过机加工斜切除图4中第三水平板18以下直到底板23之间的第四节12和第五节13结构，斜切曲线如图4所示。如此，就由如图5所示的端部大截面结构平滑过渡到如图3所示的小截面结构，即避免了应力集中点的出现，又提供了边梁型材的密封接口。在斜切处，在第三水平板18、底板23、内侧板15和外侧板14之间斜切处形成的口型结构处焊接一块折弯板29，折弯板29密封了边梁型腔，保证了车体的水密性和气密性。

如图5所示，第五节13由外侧板14、内侧板15、底板23及多条第四斜筋22组成，底板23形成抬车垫板接口8和端部裙板接口26。底板23为厚壁结构，其厚度大于相邻的外侧板14、内侧板15及第四斜筋22的厚度。通过特定的机加工方法，在厚壁结构上生成安装点，提供抬车垫板接口8和端部裙板接口26。

如图6所示，第三节11、第四节12及第五节13的内侧板15的侧表面共同组成枕梁接口7，在枕梁安装区域，将第三水平板18的延长部分28及第二C形槽25切除，枕梁侧部的台阶状结构与第三节11、第四节12及第五节13的内侧板15的侧表面分别焊接固定连接。

本发明通过合理的结构设计，在同一边梁基体1的全车长型材上实现了多种接头形式，且一次性挤压成型，省去了大量的焊接工作，只有在不同安装区域内通过特定的机加工方法切除多余的部分即可实现与不同结构件和设备的连接，同时通过合理的结构设计，在保证型材整体结构强度和刚度的前提下，型材内筋采用不同形状和壁厚，使边梁基体1的型材截面重量不会超过40kg/m，完全满足车辆轻量化的更高要求。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：通过挤压工艺形成一体式结构的边梁基体，所述边梁基体的长度为全车长，在所述边梁基体上一体挤压成型多个安装接口，在不同的安装区域根据安装需要通过机加工方法将多余的部分切除保留所需的安装接口，所述安装接口包括侧墙接口、侧门接口、地板接口、车下设备接口、中部裙板接口、端部裙板接口，枕梁接口、抬车垫板接口中的一个或多个。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述边梁基体整体为形的中空的桁架结构。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述边梁基体从上至下分为依次连接的五节，第一节由所述边梁基体的外侧板和内侧板的顶部分别向上伸出形成；第二节由边梁基体的外侧板、内侧板、上方的第一水平板、下方的第二水平板及位于第一水平板和第二水平板之间的第一斜筋组成，第三节由外侧板、内侧板、第三水平板及位于第二水平板与第三水平板中间的多条第二斜筋组成，第三节的内侧板为形并向一侧伸出，所述第三水平板具有向一侧伸出超出内侧板的延长部分，第四节由边梁基体的外侧板、内侧板、第一C形槽、第二C形槽及连接外侧板与第一C形槽的第三斜筋组成，所述第一C形槽设置在外侧板与内侧板之间的型腔内，所述第二C形槽设置在内侧板外侧，第五节由外侧板、内侧板、底板及多条第四斜筋组成。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述第一节中向上伸出的部分为侧墙接口，在侧墙安装区域将所述侧墙接口与侧墙之间插接固定连接。

5.根据权利要求3所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述第二节中的第二水平板为侧门接口，在侧门的安装区域，将第二水平板上方的结构切除留下第二水平板作为侧门安装所需的安装平面。

6.根据权利要求3所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述第三节的内侧板具有搭接平面，所述搭接平面与所述第三水平板的延长部分共同形成地板接口，在地板安装区域将地板的上、下侧边分别搭接在搭接平面和延长部分上固定连接。

7.根据权利要求3所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述第四节中的第一C形槽和第二C形槽为车下设备接口，第三斜筋形成中部裙板接口，在车下设备吊装区域将第五节结构和第四节的外侧板切除使第一C形槽、第二C形槽和第三斜筋外露。

8.根据权利要求3所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述第五节的底板形成端部裙板接口和抬车垫板接口。

9.根据权利要求3所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述第三节、第四节及第五节的内侧板共同形成所述枕梁接口，在枕梁安装区域，将第三水平板的延长部分及第二C形槽切除，将枕梁侧部的台阶状结构分别与第三节、第四节及第五节的内侧板固定连接。

10.根据权利要求3所述的轨道车辆铝合金车体边梁集成式设计和加工方法，其特征在于：所述第三斜筋为薄壁结构，所述底板为厚壁结构。