CN106425137B - 用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具 - Google Patents

用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具 Download PDF

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Abstract

用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具属于用于轨道车辆车顶弯梁激光切割工艺的通用形弯梁夹具装置领域，该夹具包括弯梁外侧圆弧曲面限位机构、端板中心支座、两个端板侧方支座、多个横向顶紧机构、弯梁支撑轨、多个连接板和基座。本发明的夹具能够对车顶弯梁外侧圆弧曲面进行保护，避免其因过度挤压致使其发生变形；夹具的两个圆弧曲面内筋板上设有平行于圆弧板内侧壁的圆弧曲面的圆弧限位端面，其专门用于对帽形弯梁的圆弧凹槽的两端进行匹配和限位，从而提高定位的精度；并且圆弧曲面内筋板不使用时可以拆卸下来，不会对其它车顶弯梁的装卡造成干涉和影响，这进一步拓展了该夹具装置的应用灵活性和通用性。

Description

用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具
技术领域
本发明属于用于轨道车辆车顶弯梁激光切割工艺的通用形弯梁夹具装置领域，具体涉及一种用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具。
背景技术
如图4所示，铁路客车及城铁客车等轨道车辆车均采用跨度和弧度基本相同的车顶弯梁，其半径最大的外侧端面称为车顶弯梁外侧圆弧曲面，车顶弯梁上半径最小的外侧端面称为车顶弯梁内侧圆弧曲面，车顶弯梁径向上的最大平面下方称车顶弯梁的下端面，此外，弯梁的圆弧段两端还对称地设有一小段直线段。在对此类轨道车辆的车顶弯梁进行三维梁激光切割前，需要按照统一的固定姿态将车顶弯梁进行高精度的准确定位。传统的定位方法是采用多套推拉式快速夹钳沿车顶弯梁的长度方向水平布置，并沿车顶弯梁的内侧圆弧曲面的法线方向和外侧圆弧曲面的法线方向分别进行顶紧和固定。此方式虽然通用性好，但定位精度差，容易对待加工的弯梁造成过度挤压致使其发生变形，影响激光切割的加工精度。
另一方面，车顶弯梁的横断面结构随着不同的列车类型而有较大区别，如图1至图3或如图5至图7所示的车顶弯梁，按其各自的横断面结构可分为帽形弯梁1、槽形弯梁2和己形弯梁3，其三者的板材厚度均相同。若针对于上述不同断面结构的多种弯梁分别制作帽形弯梁专用夹具、槽形弯梁专用夹具和己形弯梁专用夹具，则势必造成不同类型的弯梁专用夹具通用性差，不利于对其进行统一结构的批量生产，和统一的库存仓储分类管理，由此会导致弯梁夹角的生产和管理成本高，利用效率低下的问题。
因此，设计一款同时针对各种形式的车顶弯梁通用型夹具则成为亟待攻克的研发课题。
发明内容
为了解决现有分别制作帽形弯梁专用夹具、槽形弯梁专用夹具和己形弯梁专用夹具的设计方案通用性差、成本高、可行性差，而传统的沿车顶弯梁的圆弧曲面的法线方向水平布置多套推拉式快速夹钳的弯梁侧壁顶紧定位方法容易对待加工的弯梁造成过度挤压致使其发生变形，影响激光切割的加工精度，以及目前没有针对各种形式的车顶弯梁通用型夹具的技术问题，本发明提供一种用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具，其包括弯梁外侧圆弧曲面限位机构、端板中心支座、两个端板侧方支座、多个横向顶紧机构、弯梁支撑轨、多个连接板和基座，弯梁外侧圆弧曲面限位机构包括一个圆弧板，圆弧板内侧壁的圆弧曲面与车顶弯梁的外侧圆弧曲面完全相同；端板中心支座和两个端板侧方支座均与圆弧板的外端面固连，两个端板侧方支座分别位于端板中心支座的两侧，其三者的下端均与基座固连；弯梁支撑轨的下端面通过多个连接板与圆弧板的下端面固连，弯梁支撑轨的外端面与圆弧板内侧壁的圆弧曲面之间留有缝隙；所述多个横向顶紧机构顶杆的轴向与圆弧板内侧壁的圆弧曲面法线方向相同，横向顶紧机构的悬臂连接座上端面与圆弧板的下端面固连。
所述端板中心支座包括第一底座和第一竖板，其二者垂直固连，第一竖板的中心设有竖板支座通孔；竖板的后端面上还设有第一圆弧板下端面支撑台阶，该第一圆弧板下端面支撑台阶的宽度小于圆弧板的厚度；第一圆弧板下端面支撑台阶的上端面支撑在圆弧板的下端面上。
所述端板侧方支座包括第二底座和第二竖板，其二者垂直固连，第二竖板的后端面上设有第二圆弧板下端面支撑台阶，该第二圆弧板下端面支撑台阶的宽度小于圆弧板的厚度；第二圆弧板下端面支撑台阶的上端面支撑在圆弧板的下端面上。
所述弯梁外侧圆弧曲面限位机构还包括两个圆弧曲面内筋板和两个筋板固定螺栓；圆弧板的侧壁中心设有圆弧板通孔，圆弧板通孔与竖板支座通孔同轴设置；圆弧板两个端头的侧壁上均设有水平的筋板凹槽，圆弧板两个端头的上端面上分别设有筋板螺栓孔；圆弧曲面内筋板的一个侧壁是圆弧限位端面，圆弧曲面内筋板远离圆弧限位端面的一部分***到对应的一个筋板凹槽内，并由筋板固定螺栓穿过筋板螺栓孔后压紧固定；圆弧限位端面平行于圆弧板内侧壁的圆弧曲面。
所述的弯梁支撑轨是一体结构或分段结构。
所述弯梁支撑轨的外端面是圆弧曲面，该圆弧曲面与圆弧板内侧壁的圆弧曲面完全相同；弯梁支撑轨与圆弧板的内端面之间所留有的缝隙宽度是弯梁板材厚度的2倍；弯梁支撑轨的径向厚度是己型弯梁下端面径向宽度的0.8倍。
所述横向顶紧机构包括横向顶紧器和顶紧器基座，顶紧器基座包括一体成型的顶紧器安装座、悬臂和悬臂连接座，顶紧器安装座和悬臂连接座通过悬臂连接；悬臂连接座的上端面比悬臂的上端面高10厘米；横向顶紧器固连于顶紧器安装座的上端；横向顶紧器的前端设有顶杆，其顶杆的前端位于悬臂的上方。
所述悬臂垂直于圆弧板内侧壁的，横向顶紧器的轴向于悬臂平行。
本发明的有益效果是：该用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具的弯梁外侧圆弧曲面限位机构采用内侧壁的圆弧曲面与车顶弯梁的外侧圆弧曲面完全相同的圆弧板对帽形弯梁、槽形弯梁和己形弯梁公共曲线结构的车顶弯梁外侧圆弧曲面进行匹配和限位，从而对车顶弯梁外侧圆弧曲面进行保护，避免其因过度挤压致使其发生变形。
该车顶弯梁通用夹具的弯梁支撑轨与圆弧板的内端面之间所留有的缝隙宽度是弯梁板材厚度的倍，以便帽形弯梁的外侧圆弧曲面能够***其中，从而为该夹具在帽形弯梁上的应用提供了可行性。
本弯梁通用夹具的弯梁支撑轨的径向厚度是己型弯梁下端面径向宽度的0.8倍，使弯梁支撑轨能够卡在由己形弯梁的己形弯梁内侧圆弧曲面与圆弧板的内侧壁的圆弧曲面以及己形弯梁下端面三者所共同合围形成的一个环槽内部，从而使该夹具在己形弯梁上的应用成为可能。
本弯梁通用夹具的两个圆弧曲面内筋板上设有平行于圆弧板内侧壁的圆弧曲面的圆弧限位端面，其专门用于对帽形弯梁的圆弧凹槽的两端进行匹配和限位，从而提高定位的精度。并且圆弧曲面内筋板不使用时可以拆卸下来，不会对其它车顶弯梁的装卡造成干涉和影响，这进一步拓展了该夹具装置的应用灵活性和通用性。
此外该用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具还具有结构简单实用，操作方便，成本低廉，便于推广普及等优点。
附图说明
图1是帽形弯梁的立体图；
图2是槽形弯梁的立体图；
图3是己形弯梁的立体图；
图4是帽形弯梁、槽形弯梁或己形弯梁的主视图；
图5是帽形弯梁在图4中A-A剖面位置的横断面结构示意图；
图6是槽形弯梁在图4中A-A剖面位置的横断面结构示意图；
图7是己形弯梁在图4中A-A剖面位置的横断面结构示意图；
图8是本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具的立体图；
图9是本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具的俯视图；
图10是本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具在另一视角下的立体图；
图11是图10的***图；
图12是本发明端板侧方支座的立体图；
图13是本发明端板中心支座的立体图；
图14是本发明连接板的立体图；
图15是本发明弯梁外侧圆弧曲面限位机构的***图；
图16是图15中I部分的局部放大图；
图17是本发明圆弧曲面内筋板的立体图；
图18是本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具在另一仰视视角下的立体图；
图19是图18中II部分的局部放大图；
图20是本发明横向顶紧机构的立体图；
图21是本发明顶紧器基座的立体图；
图22是本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具的应用示意图；
图23是帽形弯梁在对应图22中B-B剖面位置的剖面示意图；
图24是槽形弯梁在对应图22中C-C剖面位置的剖面示意图；
图25是己形弯梁在对应图22中C-C剖面位置的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图8至图21所示，本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具包括弯梁外侧圆弧曲面限位机构8、端板中心支座5、两个端板侧方支座4、三个横向顶紧机构6、弯梁支撑轨7、六个连接板9和基座10，弯梁外侧圆弧曲面限位机构8包括一个圆弧板8-1，圆弧板8-1内侧壁的圆弧曲面与车顶弯梁的外侧圆弧曲面完全相同，其用于对车顶弯梁外侧圆弧曲面进行限位。端板中心支座5和两个端板侧方支座4均与圆弧板8-1的外端面固连，其三者均用于对圆弧板8-1的外端面进行限位，两个端板侧方支座4分别位于端板中心支座5的两侧，其三者的下端均与基座10固连。弯梁支撑轨7的下端面通过六个连接板9与圆弧板8-1的下端面固连，弯梁支撑轨7的外端面与圆弧板8-1内侧壁的圆弧曲面之间留有缝隙。
横向顶紧机构6包括横向顶紧器6-1和顶紧器基座6-2，顶紧器基座6-2包括一体成型的顶紧器安装座6-2-1、悬臂6-2-2和悬臂连接座6-2-3，顶紧器安装座6-2-1和悬臂连接座6-2-3通过悬臂6-2-2连接。悬臂连接座6-2-3的上端面比悬臂6-2-2的上端面高10厘米，悬臂6-2-2用于避让弯梁支撑轨7的外端面与圆弧板8-1内侧壁的圆弧曲面之间留有缝隙，使其二者在竖直方向上留有间隙。横向顶紧器6-1固连于顶紧器安装座6-2-1的上端，横向顶紧器6-1的前端设有顶杆，其顶杆的前端位于悬臂6-2-2的上方。
三个横向顶紧机构6顶杆的轴向与圆弧板8-1内侧壁的圆弧曲面法线方向相同，顶紧器基座6-2的下端均悬空，其用于将车顶弯梁内侧圆弧曲面沿其曲面的法线方向顶紧。悬臂连接座6-2-3的上端面均与圆弧板8-1的下端面固连，悬臂6-2-2垂直于圆弧板8-1内侧壁的，横向顶紧器6-1的轴向于悬臂6-2-2平行。横向顶紧器6-1是台湾嘉刚国际股份有限公司生产的嘉手牌GH-36330M型推拉快速夹钳。
端板中心支座5包括第一底座5-1和第一竖板5-2，其二者垂直固连，第一竖板5-2的中心设有竖板支座通孔5-2-2。竖板5-2的后端面上还设有第一圆弧板下端面支撑台阶5-2-1，该第一圆弧板下端面支撑台阶5-2-1的宽度小于圆弧板8-1的厚度。第一圆弧板下端面支撑台阶5-2-1的上端面支撑在圆弧板8-1的下端面上，其用于对圆弧板8-1的高度进行初步定位。
端板侧方支座4包括第二底座4-1和第二竖板4-2，其二者垂直固连，第二竖板4-2的后端面上设有第二圆弧板下端面支撑台阶4-2-1，该第二圆弧板下端面支撑台阶4-2-1的宽度小于圆弧板8-1的厚度。第二圆弧板下端面支撑台阶4-2-1的上端面支撑在圆弧板8-1的下端面上，其用于对圆弧板8-1的高度进行初步定位。
弯梁外侧圆弧曲面限位机构8还包括两个圆弧曲面内筋板8-2和两个筋板固定螺栓8-3。圆弧板8-1的侧壁中心设有圆弧板通孔8-1-3，圆弧板通孔8-1-3与竖板支座通孔5-2-2同轴设置，其二者的通孔均作为对车顶弯梁的圆弧顶点中心进行钻孔时的通道。圆弧板8-1两个端头的侧壁上均设有水平的筋板凹槽8-1-1，圆弧板8-1两个端头的上端面上分别设有筋板螺栓孔8-1-2。圆弧曲面内筋板8-2的一个侧壁是圆弧限位端面8-2-1，圆弧曲面内筋板8-2远离圆弧限位端面8-2-1的一部分***到对应的一个筋板凹槽8-1-1内，并由筋板固定螺栓8-3穿过筋板螺栓孔8-1-2后压紧固定。圆弧限位端面8-2-1平行于圆弧板8-1内侧壁的圆弧曲面，其用于对帽形弯梁1的圆弧凹槽1-4的两端进行限位。
弯梁支撑轨7是一体结构或分段结构，弯梁支撑轨7的外端面是圆弧曲面，该圆弧曲面与圆弧板8-1内侧壁的圆弧曲面完全相同。弯梁支撑轨7与圆弧板8-1的内端面之间所留有的缝隙宽度是弯梁板材厚度的2倍，以便帽形弯梁1的外侧圆弧曲面1-1***其中。弯梁支撑轨7的径向厚度是己型弯梁3下端面径向宽度的0.8倍。弯梁支撑轨7分段时，可分为弯梁支撑轨中部小圆弧段7-1和两侧大圆弧段7-1，共分为三段。
具体应用本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具对帽形弯梁1进行定位时，如图22至图23所示，将帽形弯梁1的上、下两个帽形弯梁外侧圆弧曲面1-1均与圆弧板8-1的内侧壁的圆弧曲面贴合，并使其中一个帽形弯梁外侧圆弧曲面1-1***到弯梁支撑轨7与圆弧板8-1的内端面之间所留有的缝隙内。此后，将帽形弯梁1的帽形弯梁下端面1-2坐落在弯梁支撑轨7的上端面7-1上。分别将两个圆弧曲面内筋板8-2上的圆弧限位端面8-2-1均分别***到帽形弯梁1的帽形弯梁圆弧凹槽1-4，并使圆弧限位端面8-2-1与帽形弯梁圆弧凹槽1-4的圆弧底面外侧壁相切，从而对帽形弯梁圆弧凹槽1-4进行支撑和限位，进而提高定位精度。最后，分别用三个横向顶紧机构6顶杆将帽形弯梁1的帽形弯梁内侧圆弧曲面1-3沿其曲面的法线方向顶紧，从而完成对整个帽形弯梁1定位。
具体应用本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具对槽形弯梁2进行定位时，如图24所示，拆除两个圆弧曲面内筋板8-2及其对应的两个筋板固定螺栓8-3，此后，将槽形弯梁2的槽形弯梁外侧圆弧曲面2-1与圆弧板8-1的内侧壁的圆弧曲面贴合，并使槽形弯梁2的槽形弯梁下端面2-2坐落在弯梁支撑轨7的支撑轨上端面7-1上。最后，分别用三个横向顶紧机构6顶杆将槽形弯梁2的槽形弯梁内侧圆弧曲面2-3沿其曲面的法线方向顶紧，从而完成对整个槽形弯梁2定位。
具体应用本发明用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具对己形弯梁3进行定位时，如图25所示，拆除两个圆弧曲面内筋板8-2及其对应的两个筋板固定螺栓8-3，此后，将己形弯梁3的己形弯梁外侧圆弧曲面3-1与圆弧板8-1的内侧壁的圆弧曲面贴合，并使己形弯梁3的己形弯梁下端面3-2坐落在弯梁支撑轨7的支撑轨上端面7-1上，并使弯梁支撑轨7卡在由己形弯梁3的己形弯梁内侧圆弧曲面3-3与圆弧板8-1的内侧壁的圆弧曲面以及己形弯梁下端面3-2三者所共同合围形成的一个环槽内部。最后，分别用三个横向顶紧机构6顶杆将己形弯梁3的己形弯梁内侧圆弧曲面3-3沿其曲面的法线方向顶紧，从而完成对整个己形弯梁3定位。

Claims (6)

1.用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具，其包括弯梁外侧圆弧曲面限位机构(8)、端板中心支座(5)、两个端板侧方支座(4)、多个横向顶紧机构(6)、弯梁支撑轨(7)、多个连接板(9)和基座(10)，弯梁外侧圆弧曲面限位机构(8)包括一个圆弧板(8-1)，圆弧板(8-1)内侧壁的圆弧曲面与车顶弯梁的外侧圆弧曲面完全相同；端板中心支座(5)和两个端板侧方支座(4)均与圆弧板(8-1)的外端面固连，两个端板侧方支座(4)分别位于端板中心支座(5)的两侧，其三者的下端均与基座(10)固连；弯梁支撑轨(7)的下端面通过多个连接板(9)与圆弧板(8-1)的下端面固连，弯梁支撑轨(7)的外端面与圆弧板(8-1)内侧壁的圆弧曲面之间留有缝隙；所述多个横向顶紧机构(6)顶杆的轴向与圆弧板(8-1)内侧壁的圆弧曲面法线方向相同，横向顶紧机构(6)的悬臂连接座上端面与圆弧板(8-1)的下端面固连；所述端板中心支座(5)包括第一底座(5-1)和第一竖板(5-2)，其二者垂直固连，第一竖板(5-2)的中心设有竖板支座通孔(5-2-2)；竖板(5-2)的后端面上还设有第一圆弧板下端面支撑台阶(5-2-1)，该第一圆弧板下端面支撑台阶(5-2-1)的宽度小于圆弧板(8-1)的厚度；第一圆弧板下端面支撑台阶(5-2-1)的上端面支撑在圆弧板(8-1)的下端面上；其特征在于：所述弯梁外侧圆弧曲面限位机构(8)还包括两个圆弧曲面内筋板(8-2)和两个筋板固定螺栓(8-3)；圆弧板(8-1)的侧壁中心设有圆弧板通孔(8-1-3)，圆弧板通孔(8-1-3)与竖板支座通孔(5-2-2)同轴设置；圆弧板(8-1)两个端头的侧壁上均设有水平的筋板凹槽(8-1-1)，圆弧板(8-1)两个端头的上端面上分别设有筋板螺栓孔(8-1-2)；圆弧曲面内筋板(8-2)的一个侧壁是圆弧限位端面(8-2-1)，圆弧曲面内筋板(8-2)远离圆弧限位端面(8-2-1)的一部分***到对应的一个筋板凹槽(8-1-1)内，并由筋板固定螺栓(8-3)穿过筋板螺栓孔(8-1-2)后压紧固定；圆弧限位端面(8-2-1)平行于圆弧板(8-1)内侧壁的圆弧曲面。
2.如权利要求1所述的用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具，其特征在于：所述端板侧方支座(4)包括第二底座(4-1)和第二竖板(4-2)，其二者垂直固连，第二竖板(4-2)的后端面上设有第二圆弧板下端面支撑台阶(4-2-1)，该第二圆弧板下端面支撑台阶(4-2-1)的宽度小于圆弧板(8-1)的厚度；第二圆弧板下端面支撑台阶(4-2-1)的上端面支撑在圆弧板(8-1)的下端面上。
3.如权利要求1所述的用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具，其特征在于：所述的弯梁支撑轨(7)是一体结构或分段结构。
4.如权利要求1所述的用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具，其特征在于：所述弯梁支撑轨(7)的外端面是圆弧曲面，该圆弧曲面与圆弧板(8-1)内侧壁的圆弧曲面完全相同；弯梁支撑轨(7)与圆弧板(8-1)的内端面之间所留有的缝隙宽度是弯梁板材厚度的2倍；弯梁支撑轨(7)的径向厚度是己型弯梁(3)下端面径向宽度的0.8倍。
5.如权利要求1所述的用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具，其特征在于：所述横向顶紧机构(6)包括横向顶紧器(6-1)和顶紧器基座(6-2)，顶紧器基座(6-2)包括一体成型的顶紧器安装座(6-2-1)、悬臂(6-2-2)和悬臂连接座(6-2-3)，顶紧器安装座(6-2-1)和悬臂连接座(6-2-3)通过悬臂(6-2-2)连接；悬臂连接座(6-2-3)的上端面比悬臂(6-2-2)的上端面高10厘米；横向顶紧器(6-1)固连于顶紧器安装座(6-2-1)的上端；横向顶紧器(6-1)的前端设有顶杆，其顶杆的前端位于悬臂(6-2-2)的上方。
6.如权利要求5所述的用于激光切割工艺的车顶弯梁通用夹具，其特征在于：所述悬臂(6-2-2)垂直于圆弧板(8-1)内侧壁的，横向顶紧器(6-1)的轴向与悬臂(6-2-2)平行。
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