CN114227123B - 一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置，建立三维坐标体系，沿车顶纵向Y在两侧边梁处及横向中心处分别设置纵向滑移轨道，除风机安装区域外在纵向滑移轨道上平面沿横向X铺设10～15个横向滑移轨道；横向滑移轨道与纵向滑移轨道可滑动连接；每组横向滑移轨道上两侧各设一个边梁支承装置，边梁支承装置与横向滑移轨道滑动连接，可以在横向滑移导轨道沿X方向做横向移动；弯梁导轨上设置与车顶弯梁分布对应的弯梁支撑装置。本发明中的装置采用三向调整，通过X向、Y向滑轨及Z向调整结构的设置，实现了三维方向方向上定位装置的快速调整，能够适应不同项目车辆长度、不同车顶弯梁间距尺寸以及挠度预制调整的需要。

Description

一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置

技术领域

本发明属于轨道地铁车辆工艺系统钢车体制造技术领域，尤其是涉及一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置。

背景技术

不锈钢城铁车辆同一编组中，各车型的结构存在差异，尤其是车顶钢结构，不同的车型空调机组座、受电弓座、车顶弯梁的分布及数量等也不同，在实际生产中需要配列生产以满足车辆编组的需求。

在不锈钢城铁车辆车体钢结构的生产制造过程中，制造完成的车体钢结构必须满足设计技术文件中对车体钢结构的整体尺寸及挠度要求，为保证车体钢结构组焊后尺寸合格并预制出合理的挠度，需要在车顶钢结构、底架钢结构、侧墙钢结构生产过程中满足技术文件要求的尺寸并具备合理的预制挠度。

现有车顶钢结构组焊装置主要存在以下问题：

(1)当不同车型交替生产时，需要根据车顶弯梁种类及定位变化、空调机组座等变化对各定位工装进行调整。需作业者现车根据变化手工拆掉固定支承座的螺栓，挪动支承座至新的位置后再对支承座进行螺栓固定，该支撑装置相应的车长、车宽及高度方向的定位尺寸都会发生变化，此操作方式费时费力，手动调整支承座定位及预制挠度精度差，需要利用水准仪进行反复测量，其间存在调整误差大，调整后无法锁紧固定、挠度值稳定性差、车顶弯梁间距差等弊端。

(2)车顶骨架组装装置弯梁定位方式为三点定位，即车顶弯梁中心处的定位装置为三爪结构，分别在弯梁中心及两侧设置支撑结构，定位方式为弯梁内侧支撑定位，三点定位弯梁后，弯梁存在局部凸起变形问题，影响波纹顶板铺装和外观质量，存在局部凸起的外观质量问题。

(3)侧顶板的压紧方式为压紧装置配合弧形垫块的方式，但是当侧顶板预制挠度后，存在压紧装置与侧顶板不垂直的问题，压紧后侧顶板会局部尤其是中心处及风机两端位置会出现压痕。

综上所述，现有车顶钢结构组焊工装在工装快速调整、尺寸控制、弯梁定位方式、外观质量控制等方面存在诸多问题，已不满足大批量不锈钢城铁车辆生产过程中对车顶钢结构尺寸精度及生产效率的要求，急需提升改善。

发明内容

本发明旨在解决现有钢结构车顶组焊装置生产不同车型时调整不方便，以及车顶骨架和侧顶板定位夹装带来的扭曲、变形等问题，从而提供一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置，可以实现三维坐标方向上尺寸精准调整，满足尺寸、挠度要求，减小变形。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置，建立三维坐标体系，车顶宽度方向为横向X，车顶长度方向为纵向Y，车顶高度方向为Z；沿车顶纵向Y在两侧边梁处及横向中心处分别设置纵向滑移轨道，其中两侧边梁处的纵向滑移轨道为边梁导轨，横向中心处的纵向滑移轨道为弯梁导轨；除风机安装区域外在纵向滑移轨道上平面沿横向X铺设10～15个横向滑移轨道；横向滑移轨道与纵向滑移轨道可滑动连接，横向滑移轨道在纵向滑移轨道上可纵向移动并设有横向定位锁紧装置；每组横向滑移轨道上两侧各设一个边梁支承装置，边梁支承装置与横向滑移轨道滑动连接，可以在横向滑移导轨道沿X方向做横向移动；弯梁导轨上设置与车顶弯梁分布对应的弯梁支撑装置，沿纵向Y可调整并锁死；风机支撑装置底部直接与地面连接，上端通过支撑座支撑车顶。

进一步地，所述边梁支承装置包括底座Ⅰ、立柱Ⅰ、边梁支撑座和拉紧装置，底座Ⅰ与立柱Ⅰ通过螺栓连接，顶丝穿过底座Ⅰ，支撑在与立柱Ⅰ连接处，调节顶丝可以调节立柱Ⅰ的高度，立柱Ⅰ和其上端的边梁支撑座通过螺栓连接，同时在连接处设置顶丝调整高度，拉紧装置上端为钩子状，从边梁内侧勾住边梁内侧边拉紧车顶边梁。

进一步地，所述边梁支撑座上侧设有侧顶板压紧装置，侧顶板压紧装置包括压紧支架和压紧块，压紧支架固定在边梁支撑座外侧，压紧支架和压紧块通过万向关节连接，压紧块表面有毛毡。

进一步地，所述弯梁支撑装置包括底座Ⅱ、立柱Ⅱ、定位座，调整顶丝和连接螺栓，立柱Ⅱ与底座Ⅱ及定位座之间通过螺栓连接，并在连接处设置顶丝调整高度，车顶弯梁定位座轮廓与弯梁断面一致，定位座中心处设有与弯梁上的圆孔吻合的定位销，并设有夹紧弯梁中心快速卡子。

进一步地，所述风机支撑装置整体为T型，包括立柱Ⅲ、横向支座和支撑座，立柱Ⅲ底部与地面基础通过螺栓连接，立柱Ⅲ上端与横向支座中部通过螺栓连接形成T型结构，连接处设置顶丝调整高度，横向支座上两侧各有一个支撑座。

本发明中的装置将原有工艺单一支撑装置的多向调整拆分为三向调整，通过X向、Y向滑轨及Z向顶丝调整结构的设置，实现了三维方向方向上定位装置的快速调整，且均可定位锁紧，能够有效保证定位精准及稳定性，能够适应不同项目车辆长度、不同车顶弯梁间距尺寸以及挠度预制调整的需要，能够实现车顶组焊工序不同项目不同车型间车宽、弯梁间距、挠度的快速调整，可以快速实现不同项目、不同车顶车顶钢结构的快速换型调整；

由于车顶钢结构本身自重较轻，因此在生产过程中可根据需要随时对挠度进行快速调整，将挠度调整方式更改为顶丝调整配合螺栓紧固锁死的方式实现了挠度预制数值的快速调整。

车顶弯梁采用中部弯梁支撑装置定位并用快速卡子加紧的方式定位，定位快速方便，车顶弯梁定位座轮廓与弯梁断面一致，不会造成车顶变形。

侧顶板压紧装置可以自适应侧顶板弧形，避免出现压痕，提升外观质量。

附图说明

图1为本发明俯视图；

图2为本发明侧视图；

图3为边梁支撑装置和弯梁支撑装置与车顶配合示意图；

图4为边梁支撑装置示意图；

图5为侧顶板压紧装置示意图；

图6为侧顶板压紧装置与侧顶板配合示意图；

图7为弯梁支撑装置示意图；

图8为弯梁支撑装置与车顶配合示意图；

图9为风机支撑装置和弯梁支撑装置与车顶配合示意图；

图10为风机支撑装置与车顶配合示意图；

其中：1、边梁导轨；2、弯梁导轨；3、横向滑移轨道；4、边梁支撑装置；5、弯梁支撑装置；6、风机支撑装置；7、基准标记装置；8、侧顶板压紧装置；9、侧顶板；10、弯梁；11、边梁；12、快速卡子；

401、底座Ⅰ；402、立柱Ⅰ；403边梁支撑座；404、拉紧装置；501、底座；Ⅱ502、立柱Ⅱ；503、定位座；504、调整顶丝；505、连接螺栓；601、立柱Ⅲ；602、横向支座；603、支撑座；6031、高度调整螺杆；801、压紧支架；802、压紧块。

具体实施方式

如图1和图2所示，建立三维坐标体系，车顶长度方向为纵向Y，车顶宽度方向为横向X，车顶高度方向为Z。沿车顶纵向Y在两侧边梁处及横向中心处分别设置纵向滑移轨道，其中两侧边梁处的纵向滑移轨道为边梁导轨1，横向中心处的纵向滑移轨道为弯梁导轨2。在纵向滑移轨道上平面沿X向铺设10～15个横向滑移轨道3；横向滑移轨道3与纵向滑移轨道可滑动连接，横向滑移轨道3在纵向滑移轨道上可纵向移动并根据需要锁定位置。风机位置各车型基本一致，因此风机处不设置横向导轨，风机支撑装置6直接与地面连接。车体中心基准标记装置安装在弯梁导轨2上，根据车顶长度调整Y向位置。

参照图3和图4，由于车顶边梁11处需要预制挠度且车顶边梁11为长大料件，因此车顶边梁支撑装置4数量较少，直接安装横向滑移轨道3上。每组横向滑移轨道3上两侧各设一个边梁支承装置4，该边梁支承装置4与横向滑移轨道3滑动连接，可以在横向滑移导轨道沿X方向做横向移动，并设置横向定位锁紧装置。边梁支承装置4包括底座Ⅰ401、立柱Ⅰ402、边梁支撑座603和拉紧装置403边梁支撑座603；404，底座Ⅰ401与立柱Ⅰ402通过螺栓连接，顶丝穿过底座Ⅰ401，支撑在与立柱Ⅰ402连接处，通过调节顶丝可以调节立柱Ⅰ402的高度，从而实现边梁支承装置4高度方向上的调节，立柱Ⅰ402和其上端的边梁支撑座603也通过螺栓连接，同时设有顶丝穿过立柱上端板，支撑在立柱Ⅰ402与边梁支撑座603的连接处，通过顶丝调节可以调节边梁支撑座603的高度，从而达到调节预制车顶边梁11挠度的目的。拉紧装置403边梁支撑座603；404上端为钩子状，从边梁11内侧勾住边梁内侧边，主要用来拉紧车顶边梁11。

参照图5和图6，边梁支撑座603上侧设有侧顶板压紧装置8，侧顶板压紧装置8包括压紧支架801和压紧块802，压紧支架801固定在边梁支撑座603外侧，压紧支架801和压紧块802通过万向关节连接，可以自由旋转，适应不同角度的侧顶板9，压紧块802表面有毛毡可以实现对侧顶板9表面的保护，避免损伤侧顶板9表面。

参照图7和图8，弯梁导轨2上设置与车顶弯梁10分布对应的弯梁支撑装置5，沿纵向Y可调整并锁死。弯梁支撑装置5包括底座Ⅱ501、立柱Ⅱ502、定位座503，调整顶丝504和连接螺栓505，立柱Ⅱ502与底座Ⅱ501及定位座503之间通过螺栓连接并通过顶丝实现高度的调整，顶丝穿过立柱Ⅱ502上端板，支撑在立柱Ⅱ502与定位座503连接处，对不同弯梁调整连接螺栓505及顶丝，调整定位座503至不同高度，可以实现车顶弯梁10挠度的调整。车顶弯梁定位座503轮廓与弯梁10断面一致，定位座503中心处设有定位销，与弯梁10上的圆孔吻合，利用快速卡子12实现对弯梁10中心夹紧。弯梁10两侧与边梁11通过画线标记组对，利用快速卡子12实现对弯梁10两端处的夹紧。

参照图9和图10，风机支撑装置6整体呈现T型，包括立柱Ⅲ601、横向支座602和支撑座603，立柱Ⅲ601底部与地面基础通过螺栓连接，立柱Ⅲ601上端与横向支座602通过螺栓连接，并用丝杠穿过立柱Ⅲ601上端的板，支撑在立柱Ⅲ601与横向支座602连接位置，通过调整丝杠可以实现高度方向上的调整，横向支座602上两侧各有一个支撑座603。支撑座603上设有高度调整螺杆，通过调整高度调整螺杆的高度实现风机支撑装置6挠度调整。

Claims (2)

1.一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置，其特征在于，建立三维坐标体系，车顶宽度方向为横向X，车顶长度方向为纵向Y，车顶高度方向为Z；沿车顶纵向Y在两侧边梁处及横向中心处分别设置纵向滑移轨道，其中两侧边梁处的纵向滑移轨道为边梁导轨（1），横向中心处的纵向滑移轨道为弯梁导轨（2）；除风机安装区域外在纵向滑移轨道上平面沿横向X铺设10～15个横向滑移轨道（3）；横向滑移轨道（3）与纵向滑移轨道可滑动连接，横向滑移轨道（3）在纵向滑移轨道上可纵向移动并设有横向定位锁紧装置；每组横向滑移轨道（3）上两侧各设一个边梁支承装置（4），边梁支承装置（4）与横向滑移轨道（3）滑动连接，在横向滑移轨道沿X方向做横向移动；弯梁导轨（2）上设置与车顶弯梁（10）分布对应的弯梁支撑装置（5）；风机支撑装置（6）底部直接与地面连接，上端通过支撑座（603）支撑车顶；车体中心基准标记装置安装在弯梁导轨2上；所述边梁支承装置（4）包括底座Ⅰ（401）、立柱Ⅰ（402）、边梁支撑座（403）和拉紧装置（404），底座Ⅰ（401）与立柱Ⅰ（402）通过螺栓连接，顶丝穿过底座Ⅰ（401），支撑在与立柱Ⅰ（402）连接处，调节顶丝调节立柱Ⅰ（402）的高度，立柱Ⅰ（402）和其上端的边梁支撑座（403）通过螺栓连接，同时在连接处设置顶丝调整高度，拉紧装置（404）上端为钩子状，从边梁（11）内侧勾住边梁内侧边拉紧车顶边梁；所述边梁支撑座（403）上侧设有侧顶板压紧装置（8），侧顶板压紧装置（8）包括压紧支架（801）和压紧块（802），压紧支架（801）固定在边梁支撑座（403）外侧，压紧支架（801）和压紧块（802）通过万向关节连接，压紧块（802）表面有毛毡；所述弯梁支撑装置（5）包括底座Ⅱ（501）、立柱Ⅱ（502）、定位座（503），调整顶丝（504）和连接螺栓（505），立柱Ⅱ（502）与底座Ⅱ（501）及定位座（503）之间通过螺栓连接，并在连接处设置顶丝调整高度，车顶弯梁定位座（503）轮廓与弯梁（10）断面一致，定位座（503）中心处设有与弯梁（10）上的圆孔吻合的定位销，并设有夹紧弯梁中心快速卡子（12）。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维坐标系的地铁车辆车顶钢结构组焊装置，其特征在于：所述风机支撑装置（6）整体为T型，包括立柱Ⅲ（601）、横向支座（602）和支撑座（603），立柱Ⅲ（601）底部与地面基础通过螺栓连接，立柱Ⅲ（601）上端与横向支座（602）中部通过螺栓连接形成T型结构，连接处设置顶丝调整高度，横向支座（602）上两侧各有一个支撑座（603）。