CN113307199A - 一种复合材料车身拼接吊装方法 - Google Patents

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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身拼接吊装方法，包括如下步骤：首先将车身模块与成型模具脱离；其次将车身模块从成型模具中吊起，并吊运至翻转工装；再操作翻转工装调整车身模块的方位，使其与拼接方位一致；通过转运工装替换车身模块上的翻转工装，并保持车身模块的方位不变；最后驱动转运工装将车身模块运送至拼装工位进行组拼。本发明所公开的车身模块吊装方法，用于复材车身侧墙、端墙和车顶脱模后的吊运工序，实现了车身模块的翻转和吊运，将成型脱模后的各个车身模块调节至拼装方位并运送至拼装工位进行组拼成形；制定高效有序的吊运工序并配制翻转和转运工装，使车身模块的翻转和转运操作更便捷。

Description

一种复合材料车身拼接吊装方法
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身拼接吊装方法。
背景技术
目前列车车身大多采用铝合金材料，金属车体存在易腐蚀、不利于轻量化的问题，复合材料的应用是轻量化高性能轨道列车整车车体研制的一个重要发展趋势，同样也是列车轻量化的重要途径之一；复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀性、耐疲劳等特点，例如碳纤维增强复合材料，其强度、刚度明显优于现有轨道列车上使用的铝合金材料，因此复合材料的应用同时也对列车的安全提速起着深远意义。
在复合材料车身的制造过程中，将复材车身分设为五大模块，即对称设置在两侧的侧墙和两端的端墙，以及位于两侧墙和两端墙上方的车顶，构成车身的侧墙、端墙和车顶大多采用复合材料一体成型；成型后的车身各个模块脱模后使用吊装工装并转运至拼装工位进行组拼成形。
复材车身的侧墙、端墙和车顶的结构均包括外蒙皮和设置在外蒙皮朝向车体内侧的支撑架，支撑架大多设置为拉挤结构；在具体成型过程中，需在模具中铺设用以成型外蒙皮的预浸料，再于预浸料上铺设支撑架结构，最后将模具中的预制件热固成型；因此在模具中成型的车身模块均是水平放置且内侧朝上，脱模后的模块放置方向并不符合车身的拼接要求，因此需要设计一套吊装工艺及配套工装应用于车身模块脱模后的拼装预备工作。
鉴于上述问题的存在，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，积极加以研究创新，以期创设一种复合材料车身拼接吊装方法，使其更具有实用性。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种复合材料车身拼接吊装方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种复合材料车身拼接吊装方法，包括如下步骤：
步骤一：将车身模块与成型模具脱离；
步骤二：将车身模块从成型模具中吊起，并吊运至翻转工装；
步骤三：操作翻转工装调整车身模块的方位，使其与拼接方位一致；
步骤四：通过转运工装替换车身模块上的翻转工装，并保持车身模块的方位不变；
步骤五：驱动转运工装将车身模块运送至拼装工位进行组拼。
进一步的，所述车身模块设置为三类，包括侧墙、端墙和车顶，所述侧墙和端墙均垂直于水平面设置，所述车顶与水平面平行设置；
两所述侧墙沿车身长度方向对称设置，所述车顶沿车身长度方向设置并通过其两长边与两所述侧墙上端的上边梁相连，所述端墙设置在车身长度方向的两端并分别于所述侧墙和所述车顶的两端相连。
进一步的，在所述步骤一中，所述侧墙、所述车顶和所述端墙与成型模具脱离后，均是水平放置且朝向车身内的一侧朝向上方；
在所述步骤三中调整所述车身模块的方位时，所述翻转工装带动所述端墙和所述侧墙翻转90°至拼接方位，带动所述车顶翻转180°至拼接方位。
进一步的，在所述翻转工装带动所述端墙和所述侧墙翻转至拼接方位过程中；
先通过所述翻转工装带动所述端墙和所述侧墙翻转180°使其外侧朝上，对所述端墙和所述侧墙的外蒙皮进行加工处理后，再逆向翻转90°至拼接方位。
进一步的，在所述步骤二中，将所述车身模块吊运至所述翻转工装之前，先将所述翻转工装中的上工装从下工装上分离，再将所述车身模块吊运至所述上工装；
在所述步骤三中，当所述车身模块放置在所述下工装后，先将所述上工装从所述下工装的上方朝向所述车身模块压紧，再将所述上工装与所述下工装固定连接成一体后，操作所述翻转工装调整方位。
进一步的，所述下工装和所述上工装分别设置有第一支撑面和多个第二支撑面，所述第一支撑面和所述第二支撑面相对设置且均沿所述车身模块的高度或者宽度方向延伸设置，并分别与所述车身模块的外侧和内侧相贴合；
垂直于所述第一支撑面并在其两端处分别设置有第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和所述第二限位面与所述车身模块高度或者宽度方向的两端相接触。
进一步的，当所述端墙吊运至所述下工装后，在所述上工装朝向所述端墙压紧前，对应所述端墙开设的门框设置有多个限位柱，所述限位柱分别与门框宽度方向的两侧相接触，并通过上工装和下工装压紧固定。
进一步的，所述侧墙的转运工装包括相对设置的外工装和内工装，且均垂直于水平面并沿车身长度方向设置有多个，所述外工装设置有与所述侧墙外廓相适应的第三支撑面，所述内工装包括与车身长度方向垂直的安装板，在所述安装板上沿竖直方向朝向所述侧墙内侧设置有多个夹钳。
进一步的，通过所述翻转工装将所述侧墙翻转90°后，所述下工装和所述上工装分别位于所述侧墙水平方向的左右两侧；
先移动所述内工装使夹钳端部与所述侧墙内侧相贴合，再移动所述外工装使第三支撑面与所述侧墙外侧相贴合，最后将所述外工装与所述内工装固定连接，重复上述步骤完成多个内工装与外工装的拼装后，移除所述翻转工装，完成所述转运工装与所述翻转工装的替换。
进一步的，所述安装板朝向所述侧墙内侧的一边设置为曲面并与所述侧墙内廓相适应。
本发明的有益效果为：本发明所公开的车身模块吊装方法，用于复材车身的侧墙、端墙和车顶脱模后的吊运工序，实现了车身模块的翻转和吊运，将成型脱模后的各个车身模块调节至拼装方位并运送至拼装工位进行组拼成形；
制定高效有序的吊运工序并配制翻转和转运工装，使车身模块的翻转和转运操作更便捷。
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为本发明中车身拼接吊装流程示意图；
图2为本发明中翻转工装示意图；
图3为本发明中翻转工装主视图；
图4为本发明中车身模块起吊示意图；
图5为本发明中车身模块吊运至下工装的示意图；
图6为本发明中上工装与下工装压紧固定示意图；
图7为本发明中翻转工装调节方位后的示意图；
图8为本发明实施例1中侧墙翻转工装结构示意图；
图9为本发明实施例1中侧墙翻转工装调节侧墙方位后的示意图；
图10为本发明实施例1中侧墙转运工装结构示意图；
图11为本发明实施例1中侧墙转运工装与侧墙安装示意图；
图12为本发明实施例1中侧墙转运工装安装方法示意图；
图13为本发明实施例1中侧墙转运工装与侧墙安装示意图；
图14为本发明实施例2中侧墙翻转工装示意图；
图15为本发明实施例2中侧墙翻转示意图；
图16为本发明实施例2中侧墙翻转示意图；
图17为本发明实施例2中侧墙翻转示意图；
图18为本发明实施例中车顶脱模后的起吊示意图；
图19为本发明实施例中侧墙脱模后的起吊示意图；
图20为图18中的A处局部结构放大图；
图21为本发明实施例中车顶翻转后的吊运示意图；
图22为本发明实施例中车顶翻转后吊运的主视图；
图23为本发明实施例中端墙与翻转工装的安装示意图；
图24为本发明实施例中端墙与翻转工装安装的主视图。
附图标记：11、上工装；111、第一支撑面；112、第一限位面；12、下工装；121、第二支撑面；122、第二限位面；13、外工装；131、第三支撑面；14、内工装；141、安装板；142、夹钳；15、底架；151、第一部分；152、第二部分；153、铰接座；154、气缸。
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。本文中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。
本发明所公开的一种拼接吊装方法，应用于复合材料车身各个模块之前的吊装拼接成形工艺，涉及到的复合材料车身结构分设为三类，包括侧墙、端墙和车顶，车身模块具体包括五大模块，即沿车身长度方向对称设置的两侧墙，设置在两侧墙上方的车顶，以及设置在车身长度方向两端的两端墙；其中，侧墙和端墙均垂直于水平面设置，车顶与水平面平行设置，车顶通过其两长边分别与两侧墙上端的上边梁相连，端墙分别与侧墙和车顶长度方向的两端相连。
车身的拼装成形过程中，如图1所示，需要将各个车身模块调整到合适角度并吊运至拼装工位进行模块间的组拼。具体包括如下步骤：步骤一：将车身模块与成型模具脱离；步骤二：驱动行车并配合起吊工装将车身模块从成型模具中吊起，并吊运至翻转工装；步骤三：操作翻转工装调整车身模块的方位，使其与拼接方位一致；步骤四：通过转运工装替换车身模块上的翻转工装，并保持车身模块的方位不变；步骤五：驱动转运工装将车身模块运送至拼装工位进行组拼。
在本发明中，构成车身的侧墙、端墙和车顶大多采用复合材料一体成型，且在成型过程中，均首先在成型模具中铺设用以成型外蒙皮的多层预浸料，再将支撑架机构设置于预浸料上，最后将成型模具中的预制件热固成型；因此，在成型模具中脱模出的车身模块均是水平放置且内侧朝上，其放置方位并不符合车身的拼装要求，需要通过行车配合具体工装将各个车身模块调整至拼装方位，并移至拼装工位。
在上述步骤的具体实施过程中，侧墙、车顶和端墙与成型模具脱离后，均是水平放置且朝向车身内的一侧朝向上方；根据复材车身的具体结构可知，在调整车身模块的方位时，需要控制翻转工装并带动端墙和侧墙翻转90°至拼接方位，需带动车顶翻转180°至拼接方位。
为配合上述车身模块的吊装工艺，本发明还公开了应用于上述操作步骤的具体工装，各个车身模块均通过翻转工装实现方位的调整，在将车身模块吊运至翻转工装之前，需要先将翻转工装的上工装11从下工装12上分离，再将车身模块吊运至上工装11；当车身模块放置在下工装12后，先将上工装11从下工装12的上方朝向车身模块压紧，再将上工装11与下工装12固定连接成一体后，操作翻转工装调整方位。
在本实施例中，如图2和图3所示，通过设置与车身模块等长或者等高的上工装11和下工装12，从车身模块的内外两侧将其夹紧固定后，驱动翻转工装实现车身模块的翻转调节；具体的，下工装12和上工装11分别设置有第一支撑面111和多个第二支撑面121，第一支撑面111和第二支撑面121相对设置且均沿车身模块的高度或者宽度方向延伸设置，并分别与车身模块的外侧和内侧相贴合；垂直于第一支撑面111并在其两端处分别设置有第一限位面112和第二限位面122，第一限位面112和第二限位面122与车身模块高度或者宽度方向的两端相接触。
在上述实施例中，第一支撑面111配合第二支撑面121分别从车身模块的外侧和内侧将其夹紧固定，通过设置在两端的第一限位面112和第二限位面122从车身模块宽度或者高度方向的两端将其压紧限位，保证车身模块在翻转过程中与翻转工装之间的稳固连接。
由于端墙模块不具备侧墙和车顶模块的长度条件，可以沿其长度方向设置多个第一支撑面111、第二支撑面121、第一限位面112和第二限位面122，实现自身与翻转工装的稳固连接，因此需要在其水平方向上加设多个限位柱。具体的，当端墙吊运至下工装12后，在上工装11朝向端墙压紧前，对应端墙开设的门框设置有多个限位柱，限位柱分别与门框宽度方向的两侧相接触，并通过上工装11和下工装12压紧固定。限位柱能够进一步限制端墙相对于翻转工装的水平窜动，确保端墙与其翻转工装之间的稳固连接。
在具体的吊装过程中，当翻转工装将车顶压固翻转180°后，将上工装11从下工装12上吊离，对车顶外蒙皮进行去除飞边、打磨飞边等处理后，再通过转运工装将其移送至拼装工位；当翻转工装带动端墙和侧墙翻转至拼接方位过程中；先通过翻转工装带动端墙和侧墙翻转180°使其外侧朝上，对端墙和侧墙的外蒙皮进行加工处理后，再逆向翻转90°至拼接方位，然后通过转运工装将其运送至拼装工位。
在将车身模块运至翻转工装的过程中，主要通过行车配合起吊工装将车身模块吊运至下工装12上，再将上工装11朝向车身模块压紧固定，如图4至图6所示；如图7所示在完成对车身模块的翻转后，通常通过行车配合吊运工装将端墙和车顶运送至拼装工位，在侧墙的转运过程中，可以通过行车直接将完成方位调节的翻转工装连通侧墙一同吊运至拼装工位，但考虑到整体车身拼装的协同进行，侧墙吊运不仅不利于拼装前的调节，且耗费巨大。因此设置了一种侧墙转运工装，更有利于侧墙的转运。
实施例1
如图11所示，侧墙的转运工装通过设置在其底部的万向轮，可以通过人力推动，使压固有侧墙的转运工装在水平面内移动，通过人工推动的方式将侧墙运至拼装工位；具体的，侧墙的转运工装包括相对设置的外工装13和内工装14，且均垂直于水平面并沿车身长度方向设置有多个，外工装13设置有与侧墙外廓相适应的第三支撑面131，内工装14包括与车身长度方向垂直的安装板141，在安装板141上沿竖直方向朝向侧墙内侧设置有多个夹钳142。进一步的，将内工装14上的安装板141朝向侧墙内侧的一边设置为曲面并与侧墙的内廓相适应，并将夹钳142沿竖直方向固定在该处曲面的边缘处；最终通过多个夹钳142配合第三支撑面131分别从侧墙的内外两侧将其压紧固定，使侧墙保持垂直于水平面的拼装方位，能够随转运工装在水平面上移动。
在本实施例的具体实施过程中，如图8至图11所示，当翻转工装将侧墙翻转90°后，下工装12和上工装11分别位于侧墙水平方向的左右两侧，此时先移动内工装14使夹钳142的伸出端与侧墙内侧相贴合，再移动外工装13使第三支撑面131与侧墙外侧相贴合，如图12所示，最后将外工装13与内工装14固定连接，完成一个转运工装的安装，如图13所示，重复上述步骤沿车身长度方向完成多个内工装14与外工装13的拼装后，移除翻转工装，实现转运工装与翻转工装的替换。
实施例2
当侧墙被压固在翻转工装后，通常由行车吊动实现翻转工装的方位调节；在本实施例中，在现有翻转工装上加设动力装置，通过动力装置驱动翻转工装翻转；具体的，如图14至图17所示，包括沿车身长度方向设置的底架15，底架15包括沿车身长度方向对称设置的第一部分151和第二部分152，在第一部分151与第二部分152之间沿其长度方向设置有多个铰接座153，翻转工装的下工装12和上工装11长度方向的一端通过铰接座153与底架15铰接，第一部分151和第二部分152分别用于支撑下工装12和上工装11，在底架15上沿车身长度方向对称设置有多个气缸154，底架15两侧的气缸154分别与第一支撑面111和第二支撑面121对应设置，用于驱动下工装12和上工装11翻转。
实施例3
在车身模块的吊运过程中，行车配合起吊工装将车身模块吊起；具体的，如图18和图19所示，当车顶和侧墙从成型模具中脱模后，起吊工装通过设置在其上的若干吸盘与车顶和侧墙的内侧固定连接，若干吸盘通过吊绳吊设在起吊架上，起吊架通过行车吊起下放。
在本实施例中，起吊架包括多个沿车身长度方向并列设置的横梁，以及沿车身长度方向且对称设置的纵梁与多个横梁固定连接，其中，横梁的长度略大于车顶或者侧墙的宽度，吊绳沿横梁的长度方向吊设在其上。
实施例4
作为实施例3的另一种优选方案，在车顶和侧墙的成型过程中，在铺设形成外蒙皮的预浸料时，在车身长度方向的两长边侧预留飞边区域，并在其飞边上预埋吊具，如图20所示，将起吊工装中对应飞边处的吊绳自由端设置成吊钩，替换吸盘，使行车对车顶和侧墙的吊装更加稳固。
实施例5
当车顶经过翻转工装翻转后，使其外蒙皮一侧朝上，可以设置承载架替换翻转工装，再通过行车上的吊绳与承载架相连，由行车直接将承载架吊起，实现车顶的吊运；具体的，如图21所示，承载架设置为沿车顶长度方向并列的多个支撑梁，支撑梁垂直于车顶长度方向设置，并与车顶内侧的横向加强筋对应设置，如图22所示，在支撑梁长度方向的两端延伸设置有吊孔用于和吊绳相连。在位于车顶长度方向两端的支撑梁上还设置有限位板用于限制车顶长度方向的位移。
实施例6
端墙的翻转工装设置为可拆卸的框架结构，如图23和图24所示包括与端墙高度方向两端相接触的第一支架和第二支架，第一支架和第二支架通过设置在端墙内外两侧的连接架固定连接，在两侧连接架朝向端墙的内侧设置有固定架，端墙通过设置在其内外两侧的固定架压紧固定，固定架中还包括与端墙门框对应设置的限位柱，用于进一步限制端墙的横向窜动，确保端墙与翻转工装的稳固连接。
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 (9)

1.一种复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将车身模块与成型模具脱离；
步骤二：将车身模块从成型模具中吊起，并吊运至翻转工装；
步骤三：操作翻转工装调整车身模块的方位，使其与拼接方位一致；
步骤四：通过转运工装替换车身模块上的翻转工装，并保持车身模块的方位不变；
步骤五：驱动转运工装将车身模块运送至拼装工位进行组拼；
在所述步骤一中，所述车身模块与成型模具脱离后，均是水平放置且朝向车身内的一侧朝向上方；
在所述步骤三中调整所述车身模块的方位时，所述翻转工装带动所述车身模块中的端墙和侧墙翻转90°至拼接方位，带动所述车身模块中的车顶翻转180°至拼接方位。
2.根据权利要求1所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，所述车身模块设置为三类，包括侧墙、端墙和车顶，所述侧墙和端墙均垂直于水平面设置，所述车顶与水平面平行设置；
两所述侧墙沿车身长度方向对称设置，所述车顶沿车身长度方向设置并通过其两长边与两所述侧墙上端的上边梁相连，所述端墙设置在车身长度方向的两端并分别于所述侧墙和所述车顶的两端相连。
3.根据权利要求1所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，在所述翻转工装带动所述端墙和所述侧墙翻转至拼接方位过程中；
先通过所述翻转工装带动所述端墙和所述侧墙翻转180°使其外侧朝上，对所述端墙和所述侧墙的外蒙皮进行加工处理后，再逆向翻转90°至拼接方位。
4.根据权利要求2所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，在所述步骤二中，将所述车身模块吊运至所述翻转工装之前，先将所述翻转工装中的上工装从下工装上分离，再将所述车身模块吊运至所述上工装；
在所述步骤三中，当所述车身模块放置在所述下工装后，先将所述上工装从所述下工装的上方朝向所述车身模块压紧，再将所述上工装与所述下工装固定连接成一体后，操作所述翻转工装调整方位。
5.根据权利要求4所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，所述下工装和所述上工装分别设置有第一支撑面和多个第二支撑面，所述第一支撑面和所述第二支撑面相对设置且均沿所述车身模块的高度或者宽度方向延伸设置，并分别与所述车身模块的外侧和内侧相贴合；
垂直于所述第一支撑面并在其两端处分别设置有第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和所述第二限位面与所述车身模块高度或者宽度方向的两端相接触。
6.根据权利要求5所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，当所述端墙吊运至所述下工装后，在所述上工装朝向所述端墙压紧前，对应所述端墙开设的门框设置有多个限位柱，所述限位柱分别与门框宽度方向的两侧相接触，并通过上工装和下工装压紧固定。
7.根据权利要求2所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，所述侧墙的转运工装包括相对设置的外工装和内工装，且均垂直于水平面并沿车身长度方向设置有多个，所述外工装设置有与所述侧墙外廓相适应的第三支撑面，所述内工装包括与车身长度方向垂直的安装板，在所述安装板上沿竖直方向朝向所述侧墙内侧设置有多个夹钳。
8.根据权利要求7所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，通过所述翻转工装将所述侧墙翻转90°后，所述翻转工装的下工装和上工装分别位于所述侧墙水平方向的左右两侧；
先移动所述内工装使夹钳端部与所述侧墙内侧相贴合，再移动所述外工装使第三支撑面与所述侧墙外侧相贴合，最后将所述外工装与所述内工装固定连接，重复上述步骤完成多个内工装与外工装的拼装后，移除所述翻转工装，完成所述转运工装与所述翻转工装的替换。
9.根据权利要求7所述的复合材料车身拼接吊装方法，其特征在于，所述安装板朝向所述侧墙内侧的一边设置为曲面并与所述侧墙内廓相适应。
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