CN113263743A - 一种复合材料车体拼装定位装置及拼装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种复合材料车体拼装定位装置及拼装工艺，定位装置包括：侧墙定位工装、车顶定位工装和端墙定位工装，侧墙定位工装包括若干内支撑组件以及与内支撑组件对应设置的若干外支撑组件，内支撑组件固定在底架上，外支撑组件沿着靠近或远离内支撑组件的方向滑动设置在车体一侧，车顶定位工装包括两个定位支架、若干车顶支撑组件和若干定位夹紧组件，端墙定位工装包括内部支撑平台和外部基准架。本发明通过侧墙定位工装、车顶定位工装和端墙定位工装的设置，以车底架为基准安装，便于检测车体外形基准面，降低了车体的拼装难度，提高了拼装车体的整体稳定性和安全性。

Description

一种复合材料车体拼装定位装置及拼装工艺

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种复合材料车体拼装定位装置及拼装工艺。

背景技术

随着轨道交通车辆的发展，如何提高车辆的节能性、环保性、舒适性、便利性是新形势下行业的发展方向，传统材料存在应力腐蚀、外表面处理困难、焊接要求高、疲劳强度低的问题，不锈钢车体存在封闭性、局部屈服、焊接变形等问题；碳钢车体存在易腐蚀、焊接变形大等问题，因此，传统结构、材料已无法满足现代轨道交通车辆的要求。复合材料由于耐疲劳、耐腐蚀等特性，不仅降低了维护、维修成本；同时由于重量轻，提高了运营能力，减少了能耗，寿命周期成本也得到了降低。

现有技术中，板梁车体由侧墙、车顶和端墙几大部分组成，其车体为通长25m，车体在拼装过程难度较大，无法保证车体力学性能，且稳定性和安全性也无法保证。因此，如何提供一种复合材料车体拼装定位装置及拼装工艺，来保证拼装车体的整体稳定性和安全性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题，

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的应用，积极加以研究创新，以期创设一种复合材料车体拼装定位装置及拼装工艺，使其更具实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合材料车体拼装定位装置及拼装工艺，提高拼装车体的整体稳定性和安全性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合材料车体拼装定位装置，所述定位装置包括：侧墙定位工装，所述侧墙定位工装包括若干内支撑组件以及与所述内支撑组件对应设置的若干外支撑组件，所述内支撑组件固定在底架上，所述外支撑组件沿着靠近或远离所述内支撑组件的方向滑动设置在车体一侧，所述内支撑组件顶部设有多个安装支撑块，所述安装支撑块上的定位面紧贴侧墙上边梁的内部，所述外支撑组件包括滑动支架及设置在所述滑动支架靠近侧墙一侧竖直设置的固定板，所述固定板上设有多个安装基准块，所述安装基准块上设有与所述侧墙的外表面贴合的仿形面；

车顶定位工装，所述车顶定位工装包括两个定位支架、若干车顶支撑组件和若干定位夹紧组件，两个所述定位支架设置在车体的两端部，且固定在所述底架上，所述车顶支撑组件通过液压装置固定在所述安装支撑块上，所述定位夹紧组件固定在所述固定板上；

端墙定位工装，所述端墙定位工装包括内部支撑平台和外部基准架，所述内部支撑平台固定在所述底架上，所述外部基准架沿车体长度方向滑动设置在车体端部。

进一步地，所述底架上焊接若干底板，所述内支撑组件、所述定位支架和所述内部支撑平台均通过所述底板与所述底架固定；

所述底板采用激光投影在底架上确定焊接位置。

进一步地，所述内支撑组件通过螺栓与所述底板固定连接，且所述内支撑组件的固定孔留有调节间隙。

进一步地，所述内支撑组件包括固定座和支撑柱，所述支撑柱通过液压装置与所述固定座连接，且所述支撑柱相对所述固定座在垂直方向运动。

进一步地，所述底架上设有导向块，所述导向块固定在所述底架上，且沿车体长度方向设置在侧墙的两端。

进一步地，所述内支撑组件、所述外支撑组件和所述内部支撑平台上均设置多个压紧组件；

位于所述内支撑组件上的多个所述压紧组件朝向所述外支撑组件施加水平推力；

位于所述安装基准块上的多个所述压紧组件，其朝向所述侧墙的上边梁方向施加压紧力；

位于所述内部支撑平台的多个所述压紧组件朝向所述外部基准架施加水平推力。

进一步地，所述压紧组件采用吸盘压紧。

进一步地，两个所述定位支架上相对设有导向板，两个所述导向板之间的距离大于所述车顶长度；

所述车顶朝向所述底架的一侧设有定位基准件。

进一步地，所述定位支架与所述内部支撑平台固定在同一位置上。

本发明还提供了一种复合材料车体拼装工艺，应用如上所述的复合材料车体拼装定位装置，包括以下步骤：

S1、将侧墙定位工装安装至设定位置，吊装工装把侧墙放在内支撑组件上，外支撑组件平移至安装位置，支撑柱通过液压装置竖直下降，完成侧墙预装配；

S2、支撑柱通过液压装置将侧墙上移，底架上涂抹结构胶，侧墙下移与底架接触，调节压紧组件，侧墙紧贴安装基准块上的仿形面，侧墙紧贴内支撑组件的安装支撑块，完成车体一侧的侧墙安装，重复S1-S2步骤安装车体另一侧的侧墙；

S3、安装两个定位支架，吊装工装将车顶移到车顶支撑组件上，拆除吊装工装，车顶支撑组件通过液压装置将车顶下移至预定位置，完成车顶预装配，对环梁连接件进行预装配；

S4、当车顶预装满足装配要求后，车顶上升，在侧墙的安装基准面上涂抹结构胶，车顶下移至安装位置，定位夹紧组件压紧车顶，完成车顶安装；

S5、结构胶固化后，侧墙和车顶铆钉固定，装配环梁连接件并铆钉固定；

S6、拆除内支撑组件和定位支架，在底架上固定内部支撑平台，吊装工装将端墙放置在内部支撑平台上，内部支撑平台通过液压装置将端墙下移至底架上，其端墙外部基准架向端墙靠拢，完成端墙的预装配；

S7、外部基准架后退，内部支撑平台将端墙顶起，底架涂抹结构胶，端墙下降，压紧组件使端墙贴紧外部基准架的基准面；

S8、端墙底部的结构胶固化后，端墙与底架拉铆固定，连接板拉铆安装，完成端墙与侧墙和车顶的装配，重复S6-S7步骤完成另一侧端墙的装配；

S9、完成车体的整体拼装。

本发明的有益效果为：本发明通过侧墙定位工装、车顶定位工装和端墙定位工装的设置，以车底架为基准安装，便于检测车体外形基准面，降低了车体的拼装难度，提高了拼装车体的整体稳定性和安全性，且车体通过结构胶与铆钉双重固定，提高了车体的整体力学性能。

本发明通过内置液压装置，实现预装配工序，节省了安装时间，提高了车体的整体拼装效率及拼装精度。

本发明通过车体拼装过程中的预装配，保证车体位置的准确定，减少安装误差，提高车体拼装精度，保证车体力学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中复合材料车体拼装定位装置的结构图；

图2为本发明实施例中底板的位置图；

图3为本发明实施例中侧墙定位工装的安装示意图；

图4为本发明实施例中侧墙安装示意图；

图5为图4的A处局部放大图；

图6为本发明实施例中车顶预装配示意图；

图7为图6的B处局部放大图；

图8为本发明实施例中车顶装配完成示意图；

图9为图8的C处局部放大图；

图10为本发明实施例中外支撑组件的结构示意图

图11为本发明实施例中内支撑组件的结构示意图；

图12为本发明实施例中定位支架的结构示意图；

图13为本发明实施例中端墙定位工装的安装视图；

图14为本发明实施例中端墙的安装视图。

附图标记：1、侧墙定位工装；11、内支撑组件；111、安装支撑块；112、固定座；113、支撑柱；12、外支撑组件；121、滑动支架；122、固定板；123、安装基准块；2、车顶定位工装；21、定位支架；211、导向板；22、车顶支撑组件；23、定位夹紧组件；3、端墙定位工装；31、内部支撑平台；32、外部基准架；4、底板；5、导向块；6、压紧组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图14所示的一种复合材料车体拼装定位装置，包括侧墙定位工装1，侧墙定位工装1包括若干内支撑组件11以及与内支撑组件11对应设置的若干外支撑组件12；内支撑组件11固定在底架上，外支撑组件12沿着靠近或远离内支撑组件11的方向滑动设置在车体一侧，内支撑组件11顶部设有多个安装支撑块111，多个安装支撑块111沿车体长度方向均布设置，安装支撑块111上的定位面紧贴侧墙上边梁的内部，内支撑组件11通过凸台与吊装工装接触并固定，防止侧墙从支架上滑落，外支撑组件12包括滑动支架121及设置在滑动支架121靠近侧墙一侧竖直设置的固定板122，固定板122上设有多个安装基准块123，安装基准块123上设有与侧墙的外表面贴合的仿形面；车顶定位工装2，车顶定位工装2包括两个定位支架21、若干车顶支撑组件22和若干定位夹紧组件23，两个定位支架21设置在车体的两端部，且固定在底架上，车顶支撑组件22通过液压装置固定在安装支撑块111上，定位夹紧组件23固定在固定板122上；端墙定位工装3，端墙定位工装3包括内部支撑平台31和外部基准架32，内部支撑平台31固定在定位支架21的安装位置，外部基准架32滑动设置在车体端部。

本发明优选实施例实施过程，侧墙定位工装1、车顶定位工装2和端墙定位工装3以底架为基准安装，当侧墙吊装至内支撑组件11上，内支撑组件11通过多个安装支撑块111上的定位面对侧墙起到定位固定，外支撑组件12朝向内支撑组件11滑动，并通过多个安装基准块123的仿形面与侧墙外表面贴合，当两个侧墙均安装完成后，车顶通过定位支架21导向吊装至车顶支撑组件22上，车顶通过液压装置跟随车顶支撑组件22下降至与两侧墙安装贴合，通过定位夹紧组件23对车顶定位夹紧，实现车顶与侧墙的安装，最后端墙吊装至内部支撑平台31上，外部基准架32对端墙定位，完成端墙的安装。本发明通过侧墙定位工装1、车顶定位工装2和端墙定位工装3的设置，以车底架为基准安装，便于检测车体外形基准面，降低了车体的拼装难度，提高了拼装车体的整体稳定性和安全性。

本发明优选实施例中，底架上焊接若干底板4，内支撑组件11、定位支架21和内部支撑平台31均通过底板4与底架固定；底板4采用激光投影在底架上确定焊接位置，减少了安装误差，提高了工装的安装精度。

由于车体本身有饶度，其在拼装过程中需要借助内支撑组件11辅助定位，而内支撑组件11在安装过程中无法保证安装精度，严重影响车体的整体拼装精度，内支撑组件11通过螺栓与底板4固定连接，且内支撑组件11的固定孔留有调节间隙。底板4焊接完成后对底板4进行整体加工，确保了底板4安装精度，另外内支撑组件11与底板4可调节设置，以外支撑组件12作为检测基准，调试内支撑组件11的位置，保证内支撑组件11的安装精度，从而保证车体的整体拼装精度。

当侧墙在拼装时，由于侧墙长度较长，当采用内支撑组件11和外支撑组件12对侧墙进行定位安装时，难以保证侧墙和底架的一次安装到位，其需要通过多次吊装调节，导致最终安装精度难以得到保证，为了简化安装步骤，内支撑组件11包括固定座112和支撑柱113，支撑柱113通过液压装置与固定座112连接，且支撑柱113相对固定座112在垂直方向运动。内支撑组件11的内置液压装置，使侧墙实现预装配，节省了安装调试时间，提高了拼装效率。

本发明优选实施例中，侧墙在Z轴方向和X轴方向均具有安装基准的基础上，底架上设有导向块5，导向块5固定在底架上，且沿车体长度方向设置在侧墙的两端，通过导向块5设置，侧墙增加了Y轴方向的安装基准，减少了装配调节量，需要说明的是，Z轴方向指的是垂直于底架的方向，X轴方向指的是外支撑组件的滑动方向，Y轴方向指的是车体长度方向。

为了便于控制车体外形形变量，内支撑组件11、外支撑组件12和内部支撑平台31上均设置多个压紧组件6；位于内支撑组件11上的多个压紧组件6朝向外支撑组件12施加推力；位于外支撑组件12的安装基准块123上的多个压紧组件6，其朝向侧墙的上边梁施加压紧力，位于内部支撑平台31处的多个压紧组件6朝向外部基准架32施加推力。

在上述实施例基础上，压紧组件6采用吸盘压紧，使压紧组件6与车体内部之间为柔性接触，避免了车体因压力过大造成的损坏，对车体起到一定的保护作用。

为了实现车顶的快速定位，两个定位支架21上相对设有导向板211，两个导向板211之间的距离大于车顶长度；车顶与导向板211是间隙配合，定位不够精确，难以满足车体安装精度，因此，车顶朝向底架的一侧设有定位基准件，其定位基准件通过车顶支撑组件22起到定位作用，为了防止碰伤车顶，车顶支撑组件22上包覆软垫。

本发明优选实施例中，定位支架21与内部支撑平台31固定在同一位置上，减少了底板4数量，从而减少了加工工序，缩短了车体拼装的准备工作时间，提高了车体整体拼装效率。

本发明还提供了一种复合材料车体拼装工艺，应用如上的复合材料车体拼装定位装置，包括以下步骤：

S1、首先安装车体的两个侧墙，将侧墙定位工装1安装至设定位置，将外侧的外支撑组件12远离底架的方向移动1m距离,留出侧墙转移空间，通过吊装工装把侧墙放在内支撑组件11的安装支撑块111上，此时侧墙距离底架100mm，然后将吊装工装的外部保护架和底部托板拆掉，外支撑组件12平移至安装位置，支撑柱113通过液压装置竖直下降，使侧墙与车底接触完成预装配；

S2、侧墙通过预装后，支撑柱113通过液压装置将侧墙上移100mm，在底架与侧墙接触区域涂抹结构胶，然后支撑柱113通过液压装置再次将侧墙下移100mm，使侧墙与底架接触，调节内支撑组件11的压紧组件6，使侧墙紧贴安装基准块123上的仿形面，调节外支撑组件12上的压紧组件6，使侧墙紧贴内支撑组件11的安装支撑块111，完成车体一侧的侧墙安装，重复S1-S2步骤安装车体另一侧的侧墙；

S3、其次安装车体的车顶，在底架上安装两个定位支架21，通过吊装工装将车顶移到车顶支撑组件22上，此时车顶支撑组件22为顶出状态，将吊装工装拆除，车顶支撑组件22通过液压装置将车顶下移至侧墙的安装基准面上，通过导向板211和定位基准件引导车顶安装到预定位置，再将每个环梁连接件进行预装配；

S4、当车顶预装满足装配要求后，液压装置重新将车顶顶起，在侧墙的安装基准面上涂抹结构胶，液压装置再次将车顶下移至安装位置，最后通过定位夹紧组件23压紧车顶，完成车顶的安装；

S5、当两个侧墙和车顶的结构胶固化后，在侧墙与底架之间安装铆钉固定，车顶与侧墙之间安装铆钉固定，再将环梁连接件装配至侧墙和车顶的环梁之间；

S6、最后安装车体的端墙，先将用于侧墙和车顶定位的若干内支撑组件11和两个定位支架21拆除，再将内部支撑平台31固定在底架上，通过吊装工装将端墙放置在内部支撑平台31上，保证端墙和底架之间留有100mm的空间，内部支撑平台31通过液压装置将端墙下移至底架上，其端墙外部基准架32向端墙靠拢，将端墙推至安装位置，完成端墙的预装配；

S7、完成预装配后将外部基准架32后退一段距离，内部支撑平台31通过液压装置将端墙再次升至100mm处，在底架上涂抹结构胶，然后放下端墙，内部支撑平台31上的压紧组件6使端墙贴紧外部基准架32的基准面；

S8、端墙底部的结构胶固化后，再通过拉铆将端墙与底架固定，端墙与侧墙和车顶之间通过连接板拉铆安装，完成端墙的装配，重复S6-S7步骤完成另一侧端墙的装配。

S9、完成车体的整体拼装。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述定位装置包括：

侧墙定位工装(1)，所述侧墙定位工装(1)包括若干内支撑组件(11)以及与所述内支撑组件(11)对应设置的若干外支撑组件(12)，所述内支撑组件(11)固定在底架上，所述外支撑组件(12)沿着靠近或远离所述内支撑组件(11)的方向滑动设置在车体一侧，所述内支撑组件(11)顶部设有多个安装支撑块(111)，所述安装支撑块(111)上的定位面紧贴侧墙上边梁的内部，所述外支撑组件(12)包括滑动支架(121)及设置在所述滑动支架(121)靠近侧墙一侧竖直设置的固定板(122)，所述固定板(122)上设有多个安装基准块(123)，所述安装基准块(123)上设有与所述侧墙的外表面贴合的仿形面；

车顶定位工装(2)，所述车顶定位工装(2)包括两个定位支架(21)、若干车顶支撑组件(22)和若干定位夹紧组件(23)，两个所述定位支架(21)设置在车体的两端部，且固定在所述底架上，所述车顶支撑组件(22)通过液压装置固定在所述安装支撑块(111)上，所述定位夹紧组件(23)固定所述固定板(122)上；

端墙定位工装(3)，所述端墙定位工装(3)包括内部支撑平台(31)和外部基准架(32)，所述内部支撑平台(31)固定在所述底架上，所述外部基准架(32)沿车体长度方向滑动设置在车体端部。

2.根据权利要求1所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述底架上焊接若干底板(4)，所述内支撑组件(11)、所述定位支架(21)和所述内部支撑平台(31)均通过所述底板(4)与所述底架固定；

所述底板(4)采用激光投影在底架上确定焊接位置。

3.根据权利要求2所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述内支撑组件(11)通过螺栓与所述底板(4)固定连接，且所述内支撑组件(11)的固定孔留有调节间隙。

4.根据权利要求1所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述内支撑组件(11)包括固定座(112)和支撑柱(113)，所述支撑柱(113)通过液压装置与所述固定座(112)连接，且所述支撑柱(113)相对所述固定座(112)在垂直方向运动。

5.根据权利要求1所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述底架上设有导向块(5)，所述导向块(5)固定在所述底架上，且沿车体长度方向设置在侧墙的两端。

6.根据权利要求1所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述内支撑组件(11)、所述外支撑组件(12)和所述内部支撑平台(31)上均设置多个压紧组件(6)；

位于所述内支撑组件(11)上的所述压紧组件(6)朝向所述外支撑组件(12)施加水平推力，位于所述安装基准块(123)上的所述压紧组件(6)朝向所述侧墙的上边梁方向施加压紧力，位于所述内部支撑平台(31)的所述压紧组件(6)朝向所述外部基准架(32)施加水平推力。

7.根据权利要求6所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述压紧组件(6)采用吸盘压紧。

8.根据权利要求1所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，两个所述定位支架(21)上相对设有导向板(211)，两个所述导向板(211)之间的距离大于车顶的长度；

所述车顶朝向所述底架的一侧设有定位基准件。

9.根据权利要求1所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，所述定位支架(21)与所述内部支撑平台(31)固定在同一位置上。

10.一种复合材料车体拼装工艺，应用如权利要求1至9任一项所述的复合材料车体拼装定位装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将侧墙定位工装(1)安装至设定位置，吊装工装把侧墙放在内支撑组件(11)上，外支撑组件(12)平移至安装位置，支撑柱(113)通过液压装置竖直下降，完成侧墙预装配；

S2、支撑柱(113)通过液压装置将侧墙上移，底架上涂抹结构胶，侧墙下移与底架接触，调节压紧组件(6)，侧墙紧贴安装基准块(123)上的仿形面，侧墙紧贴内支撑组件(11)的安装支撑块(111)，完成车体一侧的侧墙安装，重复S1-S2步骤安装车体另一侧的侧墙；

S3、安装两个定位支架(21)，吊装工装将车顶移到车顶支撑组件(22)上，拆除吊装工装，车顶支撑组件(22)通过液压装置将车顶下移至预定位置，完成车顶预装配，对环梁连接件进行预装配；

S4、当车顶预装满足装配要求后，车顶上升，在侧墙的安装基准面上涂抹结构胶，车顶下移至安装位置，定位夹紧组件(23)压紧车顶，完成车顶安装；

S5、结构胶固化后，侧墙与底架铆钉固定，侧墙和车顶铆钉固定，装配环梁连接件并铆钉固定；

S6、拆除内支撑组件(11)和定位支架(21)，在底架上固定内部支撑平台(31)，吊装工装将端墙放置在内部支撑平台(31)上，内部支撑平台(31)通过液压装置将端墙下移至底架上，其端墙外部基准架(32)向端墙靠拢，完成端墙的预装配；

S7、外部基准架(32)后退，内部支撑平台(31)将端墙顶起，底架涂抹结构胶，端墙下降，压紧组件(6)使端墙贴紧外部基准架(32)的基准面；

S8、端墙底部的结构胶固化后，端墙与底架拉铆固定，连接板拉铆安装，完成端墙与侧墙和车顶的装配，重复S6-S7步骤完成另一侧端墙的装配；

S9、完成车体的整体拼装。

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