CN105500695B - 标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，包括基座平台、腹板胶接组件和蒙皮胶接组件，腹板胶接组件和蒙皮胶接组件分别设于基座平台上；腹板胶接组件采用可拆卸式腹板胶接组件，腹板胶接组件包括若干龙门架、矩形管一、用于支撑横梁的矩形管二、侧部螺钉、顶部螺钉，蒙皮胶接组件包括若干圆管、方管一、用于固定横梁的方管二、若干用于对方管二施加压力的快速压头、若干压头垫块。该种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，制备尺寸精度高、各胶接面厚度均匀、操作简单、成本低廉、生产效率高、合格率高、可批量化生产。

Description

标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装

技术领域

本发明涉及一种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装。

背景技术

高速列车是世界铁路的一项重大技术成就，它集中反映了一个国家铁路牵引动力、线路结构、高速运行控制、高速运输组织和经营管理等方面的技术进步，也体现了一个国家科技和工业水平。列车是一种独立的箱体结构，能够在恶劣的外在环境条件下提供良好的内部工作环境，具有多种防护能力且机动性好。然而现有车体多采用金属材料制备，机动性能不佳且要求更高的能耗，采用比强度高，比模量大，抗疲劳性能好，耐化学腐蚀性好等优点的碳纤维复合材料可以有效的提高车体的综合性能，特别是机动性能。

横梁是设备舱的重要组成部件之一，目前采用的设备舱横梁多为金属材质，由于金属材料密度大，不利于车体减重和整体性能的提高。目前已有可以用作设备舱横梁的碳纤维复合材料梁的制造方法，但由于复合材料的后期加工及装配工艺均较为困难，不适合保证横梁最终的装配精度，且制件合格率较低。

上述问题是在标准动车组复合材料车底设备舱横梁的生产与装配过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种动车组复合材料车底设备舱横梁对应的胶接装配工装，用于解决已有技术中存在的缺陷和不足如下：常用复合材料胶接工艺为手工粘接，不能满足高标准的质量要求，同时生产效率低下、使用劳动力较大，并且不能保证胶接的精度，而且制件不合格品率较高，大大增加了复合材料横梁的生产成本。

本发明的技术解决方案是：

一种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，包括基座平台、腹板胶接组件和蒙皮胶接组件，腹板胶接组件和蒙皮胶接组件分别设于基座平台上；

腹板胶接组件采用可拆卸式腹板胶接组件，腹板胶接组件包括若干龙门架、矩形管一、矩形管二、圆柱销、侧部螺钉、顶部螺钉，龙门架的两侧分别通过圆柱销连接在基座平台上，龙门架的顶部设有用于对矩形管一施加压力的顶部螺钉，龙门架的两侧分别设有用于对矩形管二施加压力的侧部螺钉，矩形管一、矩形管二依次设于龙门架与基座平台间；

蒙皮胶接组件采用可拆卸式蒙皮胶接组件，蒙皮胶接组件包括若干圆管、方管一、用于固定横梁的方管二、若干用于对方管二施加压力的快速压头、若干压头垫块，基座平台的两侧分别设有圆管，方管通过固位螺钉垂直连接在圆管上，基座平台的两侧分别设有两个以上的压头垫块，压头垫块分别设有快速压头，基座平台的两侧分别设有方管二。

进一步地，基座平台设有长度限位块。

进一步地，基座平台设有万向旋转吊环。

进一步地，使用基座平台、腹板胶接组件进行横梁腹板与腹板加强板胶接的具体步骤是：在横梁腹板的胶接面上均匀涂抹上结构胶后，将横梁腹板平稳放置于基座平台上，将两根矩形管二分别放置在平放于横梁腹板的非胶接面；然后将腹板加强板的胶接面上均匀涂抹上结构胶后，将腹板加强板贴合在横梁腹板的胶接面，将矩形管一平放于腹板加强板的非胶接面，通过旋转拧紧龙门架的侧部螺钉、顶部螺钉达到夹持施力的目的，静置至结构胶固化后，拆卸腹板胶接组件得到已胶接的横梁半成品。

进一步地，使用基座平台、蒙皮胶接组件分别进行下蒙皮、上蒙皮胶接的具体步骤是：将横梁下蒙皮的胶接面上均匀涂抹结构胶后，将下蒙皮平稳放置于胶接工装内，并已胶接的横梁半成品的下表面与下蒙皮的胶接面贴合，将方管二平放于已胶接的横梁半成品的非胶接面；然后在横梁上蒙皮的胶接面上均匀涂抹上结构胶后贴合在已胶接的横梁半成品的上表面上，通过方管一和快速压头实现夹持施力，静置至结构胶固化后即可拆卸，得到已胶接的横梁成品。

该种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，包括基座平台以及腹板胶接工装和蒙皮胶接工装，两套工装与基座组合后，分别用于横梁左右腹板以及上下蒙皮和腹部加强板的胶接装配，可简化拆卸、组装工作，提高工作效率。基座平台其基准平面可以保证横梁装配的平面度，同时与之匹配的万向旋转吊环可以方便工装的搬运，便于实时选用合适的工作场地。

腹板胶接组件能够精准方便地对横梁左右腹板进行胶接装配，并能保证其装配质量。腹板胶接组件中，矩形管一、矩形管二可平放于横梁中央腹部及左右腹板胶接外侧区域，并且尺寸大小与横梁尺寸相匹配，确保了胶接装配的均匀性。龙门架通过龙门架顶端中央以及左右侧的内六角圆柱头螺钉夹紧受力于矩形管表面，可均匀受力并控制左右腹板之间胶层的厚度，而龙门架则通过内螺纹圆柱销固定在工装基座平台上，进一步保证了胶接装配精度。

蒙皮胶接组件可精准方便地对横梁上蒙皮、下蒙皮进行胶接装配，并能保证其装配质量。方管一可平放于左右腹板胶接外侧区域及上蒙皮垂直表面，并且尺寸大小与横梁尺寸相匹配，确保了胶接装配的均匀性。快速压头通过压头垫块固定于基座平台上，基座平台两侧的快速压头可调整左右腹板与下蒙皮之间胶层的厚度。圆管其高度与制品的理论高度相同，通过螺栓将方管固定在圆管上，从而将横梁的总高度控制在理论范围之内，保证了装配质量。

本发明的有益效果是，本发明提供一种可以制备尺寸精度高、各胶接面厚度均匀、操作简单、成本低廉、生产效率高、合格率高、可批量化生产的标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

一、夹持施力机构独特可靠。本发明采用各区域分段加持施力的方法，并采用匹配胶接面尺寸的方管进行受力，使得各胶接区域受力均匀，胶含量统一，避免了局部缺胶或富胶的现象。

二、限位装置精准可靠，本发明拥有高度限位装置、长度限位装置、宽度限位装置等，通过多方位的控制，进一步保证了制件的最终质量，避免由于手工操作而造成的尺寸偏差，甚至于制件报废的恶劣后果，进一步节约了成本。

三、结构简单。本发明采用组合式横梁装配工装，使得胶接工序一步到位，省掉了其它多余的人工校准步骤，整套工装装配、拆卸、组装简单方便，工作效率高。

四、尺寸可调节。各处限位装置均可调节，可根据具体尺寸需要将限位装置固定在相应的位置上，可以满足不同长、宽、高尺寸的碳纤维复合材料横梁的胶接装配，拓宽了装配工装的应用范围。

附图说明

图1是本发明实施例中基座平台、腹板胶接组件的结构示意图；

图2是实施例中横梁腹板及腹板加强板胶接的剖视图；

图3是实施例中蒙皮胶接组件的结构示意图；

图4是实施例中横梁上蒙皮、下蒙皮胶接的剖视图；

其中：1-基座平台，2-龙门架，3-矩形管一，4-矩形管二，5-顶部螺钉，6-侧部螺钉，7-圆柱销，8-长度限位块，9-万向旋转吊环，10-圆管，11-方管一，12-方管二，13-快速压头，14-压头垫块，15-腹板，16-腹板加强板，17-上蒙皮，18-下蒙皮。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

一种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，如图1和图3，包括基座平台1、腹板15胶接组件和蒙皮胶接组件，腹板15胶接组件和蒙皮胶接组件分别设于基座平台1上。基座平台1设有长度限位块8。基座平台1设有万向旋转吊环9。

腹板15胶接组件采用可拆卸式腹板15胶接组件，腹板15胶接组件包括若干龙门架2、矩形管一3、矩形管二4、圆柱销7、侧部螺钉6、顶部螺钉5，龙门架2的两侧分别通过圆柱销7连接在基座平台1上，龙门架2的顶部设有用于对矩形管一3施加压力的顶部螺钉5，龙门架2的两侧分别设有用于对矩形管二4施加压力的侧部螺钉6，矩形管一3、矩形管二4依次设于龙门架2与基座平台1间。

蒙皮胶接组件采用可拆卸式蒙皮胶接组件，蒙皮胶接组件包括若干圆管10、方管一11、用于固定横梁的方管二12、若干用于对方管二12施加压力的快速压头13、若干压头垫块14，基座平台1的两侧分别设有圆管10，方管通过固位螺钉垂直连接在圆管10上，基座平台1的两侧分别设有两个以上的压头垫块14，压头垫块14分别设有快速压头13，基座平台1的两侧分别设有方管二12。侧部螺钉6、顶部螺钉5、固位螺钉均采用内六角圆柱头螺钉。

万向旋转吊环9、长度限位块8直接与基座平台1相连接，龙门架2通过内螺纹圆柱销7和内六角圆柱头螺钉固定在基座平台1上，压头垫块14通过内六角圆柱头螺钉固定在基座平台1上，内螺纹圆柱销7通过矩形管一3和矩形管二4对横梁左右腹板15及腹板加强板16施力，快速压头13和方管二12对横梁下蒙皮18施力，方管一11对横梁上蒙皮17施力。

开始胶接装配碳纤维复合材料横梁之前，先通过万向旋转吊环9将工装搬运至选用的合适工作场地，确保基础外界环境要求。

如图1、图2，横梁腹板15及腹板加强板16胶接装配时，先将工装相对应的限位装置：龙门架2、长度限位块8安装于基座平台1上，在横梁腹板15胶接面上均匀涂抹上结构胶后，将其平稳放置于胶接工装内，并两根矩形管二4平放于胶接面外侧空间内，然后将腹板加强板16胶接面上均匀涂抹上结构胶后，将加强板贴合横梁腹板15加强区，同时将矩形管一3平放于加强板胶接面外侧，通过旋转拧紧龙门架2两侧及正上方的内六角圆柱头螺钉达到夹持施力的目的，静置至结构胶固化后，拆卸已胶接的横梁半成品。

如图3、图4，横梁蒙皮上、下蒙皮18胶接装配时，先将工装相对应的限位装置：圆管10、压头垫块14安装于基座平台1上，将横梁下蒙皮18胶接面上均匀涂抹上结构胶后，将其平稳放置于胶接工装内，并已胶接的横梁半成品下表面与之贴合，同时将方管二12平放于下表面外侧空间内，然后在横梁上蒙皮17胶接面上均匀涂抹上结构胶后贴合在横梁半成品上表面上，再将方管一11安装于圆管10上，通过旋转拧紧方管一11和快速压头13上的内六角圆柱头螺钉达到夹持施力的目的，静置至结构胶固化后即可拆卸已胶接的横梁成品。

通过调整腹板15胶接组件中龙门架2的侧部螺钉6，可以控制腹板15左右之间胶层的厚度，调整顶部螺钉5可以控制腹板15与腹板加强板16之间胶层的厚度。蒙皮胶接组件中，通过两侧的快速压头13调整腹板15与上蒙皮17、下蒙皮18之间胶层的厚度，圆管10高度与制品的理论高度相同，用固位螺钉将方管固定在圆管10上，从而将横梁的总高度控制在理论范围之内。

实施例不仅具有结构简单、安装方便的特点，还可方便、省力、快速地装配横梁，实现了横梁的整体的定位，可进一步提高装配效率，节约人工成本，并保证横梁的水平度及精准度。

该种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，包括基座平台1、腹板15胶接组件、蒙皮胶接组件，腹板15胶接组件、蒙皮胶接组件与基座组合后，分别用于横梁左右腹板15以及上下蒙皮18和腹部加强板的胶接装配，拆卸、组装简单方便，工作效率高。

腹板15胶接组件包括龙门架2、矩形管一3、矩形管二4、内螺纹圆柱销7等部件，可精准方便地对横梁左右腹板15进行胶接装配。蒙皮胶接组件包括方管一11、方管二12、压头垫块14、快速压头13、圆管10、内六角圆柱头螺钉等，可精准方便地对横梁上、下蒙皮18进行胶接装配，此工装可以保证碳纤维复合材料横梁的装配质量。

基座平台1不仅是本胶接工装其它零部件的安装载体，同时其基准平面可以保证横梁装配的平面度，并且与之匹配的万向旋转吊环9可以方便工装的搬运，便于实时选用合适的工作场地，确保基础外界环境要求。矩形管一3、矩形管二4、方管一11、方管二12均用于平放与横梁胶接过程中各个平面处，其目的在于给胶接处施加均匀压力。

通过龙门架2顶端中央以及左右侧的内六角圆柱头螺钉夹紧受力于矩形管表面，进而使胶接面均匀受力，同时其也为宽度方向的限位装置，确保制件尺寸精度。内六角圆柱头螺钉是一种夹紧主装置，通过与固定的相关定位装置配合，经过旋转达到夹紧施力的目的。

圆管10为一种限位装置，用于限定胶接后碳纤维复合材料横梁的高度，保证装配质量。压头垫块14和快速压头13，通过配合，亦为一种夹紧主装置，压头垫块14固定住快速压头13的位置，通过调整快速压头13，以达到夹紧施力的目的。

上述动车组复合材料车底设备舱对应横梁的胶接装配工装，胶接效果极佳。大大增加了制件的精度。

上述实施例仅为本发明的较优实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所作的等效变化，均涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，其特征在于：包括基座平台、腹板胶接组件和蒙皮胶接组件，腹板胶接组件和蒙皮胶接组件分别设于基座平台上；

腹板胶接组件采用可拆卸式腹板胶接组件，腹板胶接组件包括若干龙门架、矩形管一、矩形管二、圆柱销、侧部螺钉、顶部螺钉，龙门架的两侧分别通过圆柱销连接在基座平台上，龙门架的顶部设有用于对矩形管一施加压力的顶部螺钉，龙门架的两侧分别设有用于对矩形管二施加压力的侧部螺钉，矩形管一、矩形管二依次设于龙门架与基座平台间；

蒙皮胶接组件采用可拆卸式蒙皮胶接组件，蒙皮胶接组件包括若干圆管、方管一、用于固定横梁的方管二、若干用于对方管二施加压力的快速压头、若干压头垫块，基座平台的两侧分别设有圆管，方管一通过固位螺钉垂直连接在圆管上，基座平台的两侧分别设有两个以上的压头垫块，压头垫块分别设有快速压头，基座平台的两侧分别设有方管二。

2.如权利要求1所述的标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，其特征在于：基座平台设有长度限位块。

3.如权利要求1所述的标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，其特征在于：基座平台设有万向旋转吊环。

4.如权利要求1-3任一项所述的标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，其特征在于，使用基座平台、腹板胶接组件进行横梁腹板与腹板加强板胶接的具体步骤是：在横梁腹板的胶接面上均匀涂抹上结构胶后，将横梁腹板平稳放置于基座平台上，将两根矩形管二分别放置在平放于横梁腹板的非胶接面；然后将腹板加强板的胶接面上均匀涂抹上结构胶后，将腹板加强板贴合在横梁腹板的胶接面，将矩形管一平放于腹板加强板的非胶接面，通过旋转拧紧龙门架的侧部螺钉、顶部螺钉达到夹持施力的目的，静置至结构胶固化后，拆卸腹板胶接组件得到已胶接的横梁半成品。

5.如权利要求4所述的标准动车组复合材料车底设备舱横梁用胶接装配工装，其特征在于，使用基座平台、蒙皮胶接组件分别进行下蒙皮、上蒙皮胶接的具体步骤是：将横梁下蒙皮的胶接面上均匀涂抹结构胶后，将下蒙皮平稳放置于胶接工装内，并将已胶接的横梁半成品的下表面与下蒙皮的胶接面贴合，将方管二平放于已胶接的横梁半成品的非胶接面；然后在横梁上蒙皮的胶接面上均匀涂抹上结构胶后贴合在已胶接的横梁半成品的上表面上，通过方管一和快速压头实现夹持施力，静置至结构胶固化后即可拆卸，得到已胶接的横梁成品。