CN113618584B - 一种轨道车辆铝型材自定位打磨工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道车辆铝型材自定位打磨工装，包括配合使用的定位平台、支撑平台和夹紧平台；定位平台，安装在轨道车辆铝型材的两端，包括支撑平台和放置在支撑平台上的第一定位装置、第二定位装置；所述的第一定位装置包括第一自定位座；第二定位装置包括第二自定位座和安装在第二自定位座侧面的夹持装置，所述的第二自定位座插装在第一自定位座内；支撑平台，安装在轨道车辆铝型材的底部；夹紧平台，安装在轨道车辆铝型材的底部，在夹紧平台的一侧设有用于对车辆铝型材夹紧的夹紧装置。

Description

一种轨道车辆铝型材自定位打磨工装

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种轨道车辆铝型材自定位打磨工装。

背景技术

目前，高速列车为了达到设计时速，同时又要减少轮轨磨耗、降低能耗、减小制动系统的负荷等要求，所以车体结构需要采用轻量化的材料，而铝合金拉伸型材刚好能够满足车体强度及刚性要求。由中空挤压铝合金型材构成的轨道车辆车体包括四大部件，底架、端墙、侧墙及车顶，均采用MIG焊接方式进行整体焊接。侧墙作为其中之一，其焊接质量直接关系到车体最终结构能否达到设计及使用要求，同时侧墙还影响到高速列车的使用寿命周期，以及后续的安全运行情况。而影响焊接质量的因素主要有：中空挤压铝合金型材坡口处的氧化膜焊接前是否打磨干净；中空挤压铝合金型材组装时是否精准无误差；焊接时是否能够精准控制焊接参数这三个因素。对于焊接参数的控制主要由焊接机械手进行控制，可以满足对焊接参数的精准控制。

针对中空挤压铝合金型材坡口处的氧化膜焊接前是否打磨干净这一因素上，当采用了机械打磨装置时，可以确保打磨参数的精准施加，但是，当搬运装置将中空挤压铝合金型材搬运置机械打磨装置处时，需要保证的是中空挤压铝合金型材安放时的精准定位，以及保证中空挤压铝合金型材纵向无误差。传统的方式为利用天车吊运中空挤压铝合金型材置打磨工装，该打磨工装由简单的支撑凳组成，人工对其坡口处的氧化膜进行观测打磨。机械打磨装置需要配合精准定位的夹具方可实现精准的打磨，而传统的支撑凳构成的打磨工装，在定位基准上无法准确定位，很容易产生纵向误差，打磨时产生的力虽然较小，但是不应该忽视，仍然存在打磨时使型材发生偏移的可能性，以上情况均会导致无法彻底将型材坡口处氧化膜打磨干净，导致后续焊接时焊后容易形成气孔、裂纹、焊缝未熔合等缺陷的产生，致使轨道车辆高速运行时存在安全风险。

综上所述，由型材支撑凳构成的打磨工装，缺乏可靠的型材定位装置，以及夹紧装置，只能采用人工打磨型材。在人工打磨型材时，对于氧化膜的经验性判定，会存在坡口氧化膜打磨不干净的现象，导致后续焊接时焊后容易形成气孔、裂纹、焊缝未熔合等缺陷，严重时会引发列车运行事故，造成生命财产的损失。同时，人工打磨方式不仅费事费力，而且在缺乏夹紧装置时，可能会在打磨时造成型材偏移，导致误差产生。当型材由传统天车吊运时，安放在支撑凳上这一步骤便会有纵向偏移，因此支撑凳的打磨工装不适用于机械定量打磨装置。对于传统组装侧墙型材工序，由天车吊运依次吊运五块型材置组装工位，而由于组装时装配基准的变化，加上人工辅助装配的原因，会导致装配误差的存在，需要花时间对组装型材进行调整。若是没有消除误差，在后续的焊接中会影响焊缝的均匀性，从而降低侧墙整体的结构强度，车辆运行时会出现车身结构性损坏的严重事故。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种轨道车辆铝型材自定位打磨工装。该轨道车辆铝型材自定位打磨工装可以自定位精准地安放型材，实现中空挤压铝合金型材纵向安放零误差，可用于配合各种轨道机械定量打磨装置，因为位置确定，所以也便于对机械打磨装置工作程序的编写。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种轨道车辆铝型材自定位打磨工装，包括配合使用的定位平台、支撑平台和夹紧平台；

所述的定位平台，安装在轨道车辆铝型材的两端，包括支撑平台和放置在支撑平台上的第一定位装置、第二定位装置；所述的第一定位装置包括第一自定位座；第二定位装置包括第二自定位座和安装在第二自定位座侧面的夹持装置，所述的第二自定位座插装在第一自定位座内；

所述的支撑平台，安装在轨道车辆铝型材的底部；

所述的夹紧平台，安装在轨道车辆铝型材的底部，在夹紧平台的一侧设有用于对车辆铝型材夹紧的夹紧装置。

作为进一步的技术方案，所述的第一自定位座包括外壳体，在所述外壳体内设有两个对称设置的自定位支撑，在两个自定位支撑与车辆铝型材配合的面上设有滚轮，且两个自定位支撑的滚轮之间具有一定的夹缝。

作为进一步的技术方案，所述的第二自定位座包括外壳体，且外壳体的底部中间部分向下延伸形成定位臂；在所述外壳体内设有两个对称设置的自定位支撑，在两个自定位支撑与车辆铝型材配合的面上设有滚轮，且两个自定位支撑的滚轮之间具有一定的夹缝。

作为进一步的技术方案，所述的夹持装置包括夹板基座、上夹板滑块、上夹板、螺纹杆和手柄；

所述的夹板基座固定连接在外壳体一侧；上夹板与滑块连接在夹板基座的两侧；螺纹杆固定连接在上夹板上，且穿过夹板基座的螺纹孔，手柄插入螺纹杆的另一端。

作为进一步的技术方案，所述的支撑平台，包括平台、第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板铰接；在平台上设置的固定有至少五个气缸，从平台的一端开始数，第一、第五气缸端部安装有滚轮，第一气缸的滚轮与第一支撑板滑动连接，第二气缸的滚轮与第二支撑板滑动连接；第二、第四气缸端部安装有支撑滚轮；第三气缸端部与第一支撑板和第二支撑板的铰接处连接。

作为进一步的技术方案，所述的夹紧装置包括上压机构和下托机构；所述的上压机构包括球副压块、第一连杆和第一气缸；第一连杆与第一气缸的活塞杆之间构成平行四边形结构，第一气缸工作带动球副压块向下压紧；所述的下托机构包括下托板、第二连杆和第二气缸；第二连杆与第二气缸的活塞杆之间构成平行四边形结构，第二气缸工作带动下托板向上托起。

作为进一步的技术方案，所述的夹紧装置还包括角度调节装置，所述的第一气缸和第二气缸固定在角度调节装置上。

作为进一步的技术方案，所述的夹紧装置与夹紧平台之间通过滑轨滑块配合。

本发明的有益效果如下：

1.本发明中支撑平台由立柱钢架和横向支撑钢梁构成通用平台，再将气缸等距安放在通用平台上，分成五个位置布置，其中第二与第四位置的气缸上安装有支撑滚轮，支撑滚轮对于曲面型材不仅仅作为支撑作用，还作位曲面型材横截面中的切点，与曲面型材横截面中的下曲线构成点接触，再将第三位置处的气缸位置调节固定后，切点已知，因此根据相似三角形原理，得出第一位置处与第五位置处所需要调节的气缸高度，从而两个支撑板与曲面型材横截面中的下曲线构成切线，切线交点为第三位置处，从而构成曲面型材的支撑方式。

2.本发明中定位装置平台中由立柱钢架和横向支撑钢梁构成通用平台，再将第一自定位基座安装在通用平台上，第一自定位基座里的结构与安装在中空挤压铝合金型材上的第二自定位基座的内部安装结构一致，通过第二定位装置外壳体的自定位臂与第一自定位基座内的V型滚轮构成自定位的机构，实现中空挤压铝合金型材的精准安放。

4.本发明中的支撑平台，由立柱钢架和横向支撑钢梁构成通用平台，再将气缸等距安放在通用平台上，分成五个位置布置，其中第二与第四位置的气缸上安装有支撑滚轮，支撑滚轮对于曲面型材不仅仅作为支撑作用，还作位曲面型材横截面中的切点，与曲面型材横截面中的下曲线构成点接触，再将第三位置处的气缸位置调节固定后，切点已知，因此根据相似三角形原理，得出第一位置处与第五位置处所需要调节的气缸高度，从而两个支撑板与曲面型材横截面中的下曲线构成切线，切线交点为第三位置处，从而构成曲面型材的支撑方式。

3.本发明中的夹紧平台，由立柱钢架和横向支撑钢梁构成通用平台，再将轨道安装在通用平台上，夹紧装置安装在轨道上，通过安装在横向支撑钢梁上的无杆气缸来控制夹紧装置在轨道上的移动。而对于曲面型材来说，夹紧装置需要调节一定的角度，移动适当的距离来进行对曲面型材的夹紧。其调节的角度和移动距离是根据支撑平台和夹紧平台配合的几何关系图来确定。

4.本发明的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，能够实现在搬运型材精准度不够的状态下，实现精准安装，满足六点定位原理要求，具体的安装有第二自定位装置的铝合金型材作为整体工件放置在第一自定位基座上，因为两端的第二自定位装置分别安放两端的第一自定位基座后，完全限制了x、y、z方向的旋转和移动自由度，满足六点定位原理。

5.本发明的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，能够实现中空挤压铝合金型材纵向安放零误差，便于适应各种轨道机械定量打磨装置。

6.本发明的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，能够施加适当的夹紧力，确保打磨时产生的力对型材不产生偏差。

7.本发明的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，实现精准定位的同时，完全释放人力，不需要人工辅助参与型材定位，型材打磨，极大减轻了劳动强度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1本发明实施例1整体示意图；

图2本发明实施例1轨道车辆车体侧墙制造工序流程图；

图3本发明实施例1轨道车辆侧墙中空挤压铝合金型材组合Ⅳ正视图；

图4本发明实施例1窗上型材Ⅳ-2的横截面示意图；

图5本发明实施例1自定位装置Ⅴ的爆炸图1；

图6本发明实施例1自定位装置Ⅴ的爆炸图2；

图7本发明实施例1安装有自定位装置Ⅴ的窗上型材Ⅳ-2的断裂视图；

图8本发明实施例1铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的定位平台Ⅵ-1的半剖视图；

图9本发明实施例1中空挤压铝合金型材放置在定位平台Ⅵ-1的局部剖视图；

图10本发明实施例1自定位原理分析图；

图11本发明实施例1铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的支撑平台Ⅵ-2的正视图；

图12本发明实施例1铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的夹紧平台Ⅵ-3的正视图；

图13本发明实施例1铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的夹紧平台Ⅵ-3的夹紧装置局部爆炸图1；

图14本发明实施例1上压板实现压紧的方式示意图；

图15本发明实施例1下托板实现托起的方式示意图；

图16本发明实施例1铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的夹紧平台Ⅵ-3的夹紧装置局部爆炸图2；

图17本发明实施例1支撑平台Ⅵ-2和夹紧平台Ⅵ-3配合的几何关系图；

图18本发明实施例1铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的轴测图；

轨道车辆铝型材自定位搬运装备Ⅰ、闭环打磨控制系统Ⅱ、地面Ⅲ、轨道车辆侧墙中空挤压铝合金型材组合Ⅳ、自定位装置Ⅴ、铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ和铝型材自动组装焊接正反位翻转工装Ⅶ。

上边梁型材Ⅳ-1、窗上型材Ⅳ-2、窗间型材Ⅳ-3、窗下型材Ⅳ-4和下边梁型材Ⅳ-5。

外壳体Ⅴ-1、自定位支撑Ⅴ-2、滚轮Ⅴ-3、滚轮插销Ⅴ-4、内六角沉头螺钉Ⅴ-5、夹板基座Ⅴ-6、上夹板滑块Ⅴ-7、内六角沉头螺钉Ⅴ-8、上夹板Ⅴ-9、螺纹杆Ⅴ-10、手柄Ⅴ-11和内六角沉头螺钉Ⅴ-12。

定位平台Ⅵ-1、立柱钢架Ⅵ-1-1、横向支撑钢梁Ⅵ-1-2和自定位基座Ⅵ-1-3。

支撑平台Ⅵ-2、气缸Ⅵ-2-1、滚轮Ⅵ-2-2、支撑板Ⅵ-2-3、支撑滚轮Ⅵ-2-4、和支撑板Ⅵ-2-5。

夹紧平台Ⅵ-3、轨道Ⅵ-3-1、无杆气缸Ⅵ-3-2、夹紧装置移动连接件Ⅵ-3-3。

角度调节电机Ⅵ-3-4、支座Ⅵ-3-5、小齿轮Ⅵ-3-6、大齿轮Ⅵ-3-7、左壳板Ⅵ-3-8、阶梯轴Ⅵ-3-9、右壳板Ⅵ-3-10和连接支座Ⅵ-3-11；

球副压块Ⅵ-3-12、连杆Ⅵ-3-13和短气缸Ⅵ-3-14；

下托板Ⅵ-3-15、长连杆Ⅵ-3-16和长气缸Ⅵ-3-17；

长销钉Ⅵ-3-18、长销钉Ⅵ-3-19、螺钉Ⅵ-3-20、螺钉Ⅵ-3-21。

具体实施方式

图1为整体示意图。如图所示，主要包括了轨道车辆铝型材自定位搬运装备Ⅰ、闭环打磨控制系统Ⅱ、地面Ⅲ、轨道车辆侧墙中空挤压铝合金型材组合Ⅳ、自定位装置Ⅴ、铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ和铝型材自动组装焊接正反位翻转工装Ⅶ。

图2为轨道车辆车体侧墙制造工序流程图。如图所示，传统的侧墙制造工序第一步为：利用吊装装置将加工好坡口的中空挤压铝合金型材从料架上夹取吊运置铝型材打磨工装；工序第二步为：对中空挤压铝合金型材的坡口进行氧化膜的打磨处理；工序第三步为：利用吊装装置将打磨完成的中空挤压铝合金型材吊运置反位自动焊接工位进行型材的组装与自动焊接；工序第四步为：利用天车吊装装置将反位自动焊接完成的侧墙中空挤压铝合金型材组整体翻转，翻转完成后再将其整体吊运置正位自动焊接工位上；工序第五步为：对整体焊接完成的侧墙进行平面度检测。

上述为传统的侧墙制造工序流程，其中工序1中，传统天车吊运极大需要人工辅助；工序2中，传统的打磨工装无夹紧力施加，且为人工打磨；工序3中，传统的组装工序为人工将五块中空挤压铝合金型材组装；工序4中，在翻转整体的侧墙中空挤压铝合金型材组时，也必须人工参与其翻转过程中的安装与拆卸。因此，接下来阐述的装置是针对其传统工序对其自动化程度的改造。

图3为轨道车辆侧墙中空挤压铝合金型材组合Ⅳ正视图。如图3所示，轨道车辆的侧墙主要有横截面不同的五块中空挤压铝合金型材组成，包括上边梁型材Ⅳ-1、窗上型材Ⅳ-2、窗间型材Ⅳ-3、窗下型材Ⅳ-4和下边梁型材Ⅳ-5，这五块型材组合共同构成轨道车辆车体的侧墙结构。

图4为窗上型材Ⅳ-2的横截面示意图。如图4所示，可以看出构成轨道车辆侧墙的中空挤压铝合金型材两端的结构以及坡口角度为θ，型材厚度为m等参数。

图5、图6为自定位装置Ⅴ的爆炸图1、2。如图所示，包括外壳体Ⅴ-1、两个自定位支撑Ⅴ-2、若干滚轮Ⅴ-3、若干滚轮插销Ⅴ-4、内六角沉头螺钉Ⅴ-5、夹板基座Ⅴ-6、上夹板滑块Ⅴ-7、内六角沉头螺钉Ⅴ-8、上夹板Ⅴ-9、螺纹杆Ⅴ-10、手柄Ⅴ-11和内六角沉头螺钉Ⅴ-12；

自定位支撑Ⅴ-2包括两个，两个自定位支撑Ⅴ-2对称安装在外壳体Ⅴ-1内，自定位支撑Ⅴ-2的滚轮插销孔Ⅴ-2-3与滚轮Ⅴ-3通过滚轮插销Ⅴ-4连接，滚轮插销Ⅴ-4与滚轮Ⅴ-3为间隙配合，与自定位支撑Ⅴ-2的滚轮插销孔Ⅴ-2-3为过盈配合。安装完成的两个自定位支撑Ⅴ-2放置在外壳体Ⅴ-1内，自定位支撑Ⅴ-2的螺纹孔Ⅴ-2-1和螺纹孔Ⅴ-2-2与外壳体Ⅴ-1的沉头孔Ⅴ-1-4通过内六角沉头螺钉Ⅴ-5固定连接；两个自定位支撑Ⅴ-2的滚轮Ⅴ-3之间形成渐变间隙，上部的间隙大，下面的间隙小，类似于V型；外壳体Ⅴ-1的底部中间位置向下延伸形成定位臂。本实施例中的自定位装置Ⅴ内部这么设计的目的是：考虑到最初安装有自定位装置的同类铝合金型材可以在料架处进行多层堆叠，这样料架处的同一类铝型材拥有同一个位置关系，便于夹取搬运。

上夹板Ⅴ-9与上夹板滑块Ⅴ-7通过内六角沉头螺钉Ⅴ-8连接在夹板基座Ⅴ-6的两侧。螺纹杆Ⅴ-10固定连接在上夹板Ⅴ-9上，且穿过夹板基座Ⅴ-6的螺纹孔，手柄Ⅴ-11插入螺纹杆Ⅴ-10的另一端。当拧动手柄Ⅴ-11时，螺纹杆Ⅴ-10与夹板基座Ⅴ-6的螺纹孔的配合负责上夹板Ⅴ-9的上下移动。内六角沉头螺钉Ⅴ-12将夹板基座Ⅴ-6固定连接在外壳体Ⅴ-1上。

图7为安装有自定位装置Ⅴ的窗上型材Ⅳ-2的断裂视图。如图所示，在长的中空挤压铝合金型材的两侧分别安装有自定位装置Ⅴ。两侧的自定位装置Ⅴ在中空挤压铝合金型材纵向(即型材长边的方向)上为同轴线，因此，自定位装置Ⅴ与窗上型材Ⅳ-2的相对位置固定不动，之间存在确定的位置关系。而对于轨道车辆侧墙中空挤压铝合金型材组合Ⅳ中的其他四块型材，安装方式一样，且之间也存在确定的相对位置关系。

图8为铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的定位平台Ⅵ-1的半剖视图。如图所示，包括立柱钢架Ⅵ-1-1、横向支撑钢梁Ⅵ-1-2和自定位基座Ⅵ-1-3；横向支撑钢梁Ⅵ-1-2固定在立柱钢架Ⅵ-1-1的顶部，自定位基座Ⅵ-1-3固定在横向支撑钢梁Ⅵ-1-2上；从图中可以看出自定位基座Ⅵ-1-3的内部结构与图5自定位装置Ⅴ的爆炸图1的装配方式和采用的零件均一致，也包括了自定位支撑Ⅴ-2、滚轮Ⅴ-3和滚轮插销Ⅴ-4等，在此不进行赘述了；自定位基座Ⅵ-1-3安装在横向支撑钢梁Ⅵ-1-2的垂直中心线上，因此，自定位基座Ⅵ-1-3在横向支撑钢梁Ⅵ-1-2已具有确定的位置关系。

图9、图10分别为中空挤压铝合金型材放置在定位平台Ⅵ-1的局部剖视图和自定位原理分析图。如图9所示，包括了安装有自定位装置Ⅴ的窗上型材Ⅳ-2和铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的定位平台Ⅵ-1。其中，窗上型材Ⅳ-2通过两侧安装的自定位装置Ⅴ与自定位基座Ⅵ-1-3相互配合。通过图9的局部剖视图可以看出，当轨道车辆铝型材自定位搬运装备Ⅰ从料架抓取安装有自定位装置Ⅴ的窗上型材Ⅳ-2后，轨道车辆铝型材自定位搬运装备Ⅰ进行横向移动，搬运窗上型材Ⅳ-2置铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ处，此时通过轨道车辆铝型材自定位搬运装备Ⅰ的搬运过程并不能达到十分的精准，仍然存在不可忽视的误差。当轨道车辆铝型材自定位搬运装备Ⅰ夹爪下降将窗上型材Ⅳ-2安放置铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的定位平台Ⅵ-1上时，由于滚轮Ⅴ-3安装在自定位支撑Ⅴ-2上形成了V型，而竖直向下的自定位装置Ⅴ的自定位臂Ⅴ-1-2端部也为V型，此时根据图10可以分析出，当v型装置的角度ε越小，受到的反向垂直力F_y最小，而力F_x会越大，这里的力F_x此时起到的是导向作用，当上方V型装置下降过程中，通过力F_x将其导向对中，最后确定出固定位置。自定位基座Ⅵ-1-3中的装置采用的是滚轮Ⅴ-3与自定位装置Ⅴ的自定位臂Ⅴ-1-2进行的线接触，所受到的力更小，且根据V型滚轮的导向作用，自定位装置Ⅴ下降过程中，逐步对中，最后达到精准固定窗上型材Ⅳ-2位置的效果。

由于上述已明确介绍了自定位装置Ⅴ与窗上型材Ⅳ-2之间存在确定的位置关系，以及自定位基座Ⅵ-1-3与横向支撑钢梁Ⅵ-1-2之间也具有了确定的位置关系。因此，窗上型材Ⅳ-2与整个铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的相对位置关系确定，并且根据V型块原理，从而对于型材的定位问题得到解决，并达到六点定位的效果。这里，只阐述了安装有自定位装置Ⅴ的窗上型材Ⅳ-2的定位方式，其他四块型材的定位方式与窗上型材Ⅳ-2的定位方式完全一致。

图11为铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的支撑平台Ⅵ-2的正视图。如图所示，该支撑平台Ⅵ-2也由立柱钢架Ⅵ-1-1和横向支撑钢梁Ⅵ-1-2组成基座。同时，还包括了气缸Ⅵ-2-1、滚轮Ⅵ-2-2、支撑板Ⅵ-2-3、支撑滚轮Ⅵ-2-4和支撑板Ⅵ-2-5。5个气缸固定件Ⅵ-2-1等距固定安放在横向支撑钢梁Ⅵ-1-2上，最中间的气缸Ⅵ-2-1安装在横向支撑钢梁Ⅵ-1-2的垂直中心线上。气缸Ⅵ-2-2分别固定安装在图中5个位置处，位置①的气缸Ⅵ-2-1端部安装有滚轮Ⅵ-2-2，滚轮Ⅵ-2-2在支撑板Ⅵ-2-3底部滑动，实现支撑板Ⅵ-2-3高度或角度的调节。位置②的气缸Ⅵ-2-1端部安装有支撑滚轮Ⅵ-2-4，负责实现铝型材的辅助支撑，以及几何关系的计算。位置③的气缸Ⅵ-2-1端部与支撑板Ⅵ-2-3和支撑板Ⅵ-2-5的铰接处连接。位置④的安装方式与位置②完全一致，位置⑤的安装方式与位置①完全一致。

图12为铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的夹紧平台Ⅵ-3的正视图。如图所示，该夹紧平台Ⅵ-3也由立柱钢架Ⅵ-1-1和横向支撑钢梁Ⅵ-1-2组成基座。同时，还包括了轨道Ⅵ-3-1、无杆气缸Ⅵ-3-2、夹紧装置移动连接件Ⅵ-3-3以及一个夹紧装置。无杆气缸Ⅵ-3-2通过夹紧装置移动连接件Ⅵ-3-3与夹紧装置相连，无杆气缸Ⅵ-3-2带动夹紧装置在轨道Ⅵ-3-1上移动。

图13为铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的夹紧平台Ⅵ-3的夹紧装置局部爆炸图1。如图所示，包括角度调节电机Ⅵ-3-4、支座Ⅵ-3-5、小齿轮Ⅵ-3-6、大齿轮Ⅵ-3-7、左壳板Ⅵ-3-8、阶梯轴Ⅵ-3-9、右壳板Ⅵ-3-10和连接支座Ⅵ-3-11。安装在支座Ⅵ-3-5上的角度调节电机Ⅵ-3-4通过小齿轮Ⅵ-3-6带动大齿轮Ⅵ-3-7转动，达到增大扭力降低转速的效果。大齿轮Ⅵ-3-7与左壳板Ⅵ-3-8固定连接，左壳板Ⅵ-3-8与右壳板Ⅵ-3-10之间安装有阶梯轴Ⅵ-3-9，再通过连接支座Ⅵ-3-11支撑阶梯轴Ⅵ-3-9右端。这里设有阶梯轴Ⅵ-3-9、右壳板Ⅵ-3-10和连接支座Ⅵ-3-11的目的仅为了装置的稳定和受力平衡，从而不发生挠度变形。

图14为上压板实现压紧的方式示意图。如图所示，包括球副压块Ⅵ-3-12、连杆Ⅵ-3-13和短气缸Ⅵ-3-14。连杆Ⅵ-3-13与短气缸Ⅵ-3-14的活塞杆之间构成平行四边形结构，短气缸Ⅵ-3-14工作带动球副压块Ⅵ-3-12向下压紧，采用球副目的即为了适应上边梁型材Ⅳ-1与窗下型材Ⅳ-4这两类曲面型材的压紧。

图15为下托板实现托起的方式示意图。如图所示，包括下托板Ⅵ-3-15、长连杆Ⅵ-3-16和长气缸Ⅵ-3-17。长连杆Ⅵ-3-15与长气缸Ⅵ-3-17的活塞杆之间构成平行四边形结构，长气缸Ⅵ-3-17工作带动下托板Ⅵ-3-15向上托起。

图16为铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的夹紧平台Ⅵ-3的夹紧装置局部爆炸图2。如图所示，包括了上述的图13-15的零件后，还包括了长销钉Ⅵ-3-18、长销钉Ⅵ-3-19、螺钉Ⅵ-3-20和螺钉Ⅵ-3-21。其中，图14中的短气缸Ⅵ-3-14通过螺钉Ⅵ-3-20和螺钉Ⅵ-3-21固定连接在左壳板Ⅵ-3-8和右壳板Ⅵ-3-10之间，长销钉Ⅵ-3-18和长销钉Ⅵ-3-19用来连接固定图14中两个连杆Ⅵ-3-13的下端部通孔。图15中的长气缸Ⅵ-3-17通过螺钉Ⅵ-3-20和螺钉Ⅵ-3-21固定连接在左壳板Ⅵ-3-8和右壳板Ⅵ-3-10之间，长销钉Ⅵ-3-18和长销钉Ⅵ-3-19用来连接固定图15中两个长连杆Ⅵ-3-15的上端部通孔。因此构成了整个夹紧装置，可以实现角度调节、托起型材和压紧型材这三部分功能。

图17为支撑平台Ⅵ-2和夹紧平台Ⅵ-3配合的几何关系图。如图所示，支撑平台Ⅵ-2上放置的是上边梁型材Ⅳ-1，该中空挤压铝合金型材为曲面型材，在侧墙组合的型材中具有特殊性，位置③的气缸Ⅵ-2-1调节到一定高度h后固定不动，再将位置②的气缸Ⅵ-2-1和位置④的气缸Ⅵ-2-1调节滚轮高度a和b后刚好与型材表面相接触，由于五个位置之间为等距关系，根据相似三角形原理，可以再求出位置①和位置⑤出的两个气缸Ⅵ-2-2分别需要调节的高度，同时可以计算出相对应的两侧支撑板Ⅵ-2-6和支撑板Ⅵ-2-12的倾斜角度，两支撑板与上边梁型材Ⅳ-1在位置②和位置④处相切。

具体计算过程为：

已知位置③的气缸固定不动，高度为h，位置②和位置④的气缸高度分别为a和b，与弯曲铝型材曲面为线接触后，确定出调节角度：

得调节角度为:

根据所求出的调节角度再求出位置Ⅰ和位置Ⅴ的气缸调节量：

x_Ⅰ＝2m·(a-h)

x_Ⅱ＝2m·(b-h)

如图所示，根据所求出的角度α和β可以分别确定出铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的夹紧平台Ⅵ-3的左右夹紧装置所需要调节的角度便是α和β，同时，无杆气缸Ⅵ-3-2带动夹紧装置移动的距离根据其几何关系图可以分析出为l。

图18为铝型材打磨定位夹紧工装Ⅵ的轴测图。如图所示，该工装由上述所介绍的定位平台Ⅵ-1、支撑平台Ⅵ-2和夹紧平台Ⅵ-3这三部分组成。两端各放置定位平台Ⅵ-1，负责与安装在中空挤压铝合金型材上的自定位装置Ⅴ相配合，实现精准定位。中部等距放置有六个支撑平台Ⅵ-2，用于对中空挤压铝合金型材几何关系的分析，从而计算出夹紧平台Ⅵ-3的夹紧装置所需要调节的角度与移动距离，同时，由于中空挤压铝合金型材纵向跨度较大，支撑平台Ⅵ-2还负责支撑型材以防止打磨过程中的误差产生。在夹紧平台Ⅵ-3的布置上，因为两侧均需打磨，所以需要将夹紧平台Ⅵ-3的布置为两侧数量对称。因此，在型材横向的一侧布置三个夹紧平台Ⅵ-3，在型材横向的另一侧也布置三个夹紧平台Ⅵ-3，且均为等距布置。当闭环打磨控制系统Ⅱ对其打磨时，若打磨中空挤压铝合金型材左侧的坡口氧化膜，则中空挤压铝合金型材右侧的夹紧平台Ⅵ-3工作，对型材进行压紧，而同侧的夹紧平台Ⅵ-3中的夹紧装置实施避让动作，即不参与工作。当打磨中空挤压铝合金型材右侧的坡口氧化膜时，也是如此。

Claims (7)

1.一种轨道车辆铝型材自定位打磨工装，其特征在于，包括配合使用的定位平台、支撑平台和夹紧平台；

所述的定位平台，安装在轨道车辆铝型材的两端，包括立柱钢架、横向支撑钢梁和放置在横向支撑钢梁上的第一定位装置、第二定位装置；所述的第一定位装置包括第一自定位座；第二定位装置包括第二自定位座和安装在第二自定位座侧面的夹持装置，所述的第二自定位座插装在第一自定位座内；

所述的支撑平台，安装在轨道车辆铝型材的底部；

所述的夹紧平台，安装在轨道车辆铝型材的底部，在夹紧平台的一侧设有用于对车辆铝型材侧面夹紧的夹紧装置；

第一自定位座和第二自定位座均包括外壳体，外壳体内设有两个对称设置的自定位支撑，自定位支撑设有滚轮，且两个自定位支撑的滚轮之间具有一定的夹缝，第二自定位座的外壳体的底部中间部分向下延伸形成自定位臂，自定位臂插入第一自定位座的两个自定位支撑的滚轮之间，且与滚轮接触；

所述的夹持装置包括夹板基座、上夹板滑块、上夹板、螺纹杆和手柄；所述的夹板基座固定连接在第二自定位座的外壳体一侧；上夹板与滑块连接在夹板基座的两侧；螺纹杆固定连接在上夹板上，且穿过夹板基座的螺纹孔，手柄插入螺纹杆的另一端。

2.如权利要求1所述的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，其特征在于，所述的支撑平台，包括平台、第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板铰接；在平台上固定有至少五个气缸，从平台的一端开始数，第一、第五气缸端部安装有滚轮，第一气缸的滚轮与第一支撑板滑动连接，第五气缸的滚轮与第二支撑板滑动连接；第二、第四气缸端部安装有支撑滚轮；第三气缸端部与第一支撑板和第二支撑板的铰接处连接。

3.如权利要求1所述的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，其特征在于，所述的夹紧装置包括上压机构和下托机构；所述的上压机构包括球副压块、连杆和短气缸；连杆与短气缸的活塞杆之间构成平行四边形结构，短气缸工作带动球副压块向下压紧；所述的下托机构包括下托板、长连杆和长气缸；长连杆与长气缸的活塞杆之间构成平行四边形结构，长气缸工作带动下托板向上托起。

4.如权利要求3所述的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，其特征在于，所述的夹紧装置还包括角度调节装置，所述的短气缸和长气缸固定在角度调节装置上。

5.如权利要求4所述的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，其特征在于，所述的角度调节装置包括电机，电机通过传动装置驱动转轴旋转，在转轴上固定短气缸和长气缸。

6.如权利要求1所述的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，其特征在于，所述的夹紧装置与夹紧平台之间通过滑轨滑块配合。

7.如权利要求1所述的轨道车辆铝型材自定位打磨工装，其特征在于，所述的支撑平台和夹紧平台各设置多个，且支撑平台和夹紧平台间隔分布。

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