专利名称：高速动车组车顶组焊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速动车组车顶组焊装置，属铁路车辆车体制造技术领域。
背景技术：
随着铁路运输技术的不断发展，火车多次提速，轨道客车制造技术必须进一 步创新，新型的高速动车组的车体车箱均采用铝合金型材制成，具有质轻、耐腐 蚀、易加工且强度高等许多优点，相应地车体中的车顶的组装焊接技术必须创新 和提高，传统碳钢材质的板梁结构车顶组焊工装已经不适应新型车体车箱的组装 焊接。目前高速动车组的车顶由五块挤压铝型材焊接构成，按照车顶制造技术的 要求，车顶中间的三块型材预先组焊成为一体，形成中顶，然后将中顶和两边的 侧顶三部分组焊构成整个车顶。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减小车顶组焊作业面积，提高厂房空间 利用率，降低设备投资，提高生产效率的高速动车组车顶组焊装置。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中包括两根平行安置的基础梁，基础梁 由断面为工字型的若干段两端通过连接件串接成一体构成，其底面分别固定连接 若干块A板，A板通过螺栓与B板固定连接，B板通过压板和T字头螺栓与预埋 在地基中的设有倒T字槽的C板固定连接；在基础梁上面安装若干块固定板，在 固定板下面通过沿基础梁两侧边安放的卡紧块和紧固件与基础梁固定连接；在基 础梁上的两端通过固定板分別跨接中心定位架，在一中心定位架内侧对称地安装 一对顶端定位架，在顶端定位架和另一中心定位架之间通过固定板跨接若干个平 顶支撑架或圆顶支撑架，还通过固定板安装若干对卡具架。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中顶端定位架包括方型定位板和角架， 角架由互成直角的两平板和三角形筋板固定连接构成；方型定位板与角架一直角 板的自由端一侧垂直固定连接，角架另一直角板的自由端通过紧固件和卡紧块与 基础梁上表面固定连接；且一对顶端定位架上的方型定位板位于与基础梁相互垂 直的同一平面上。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中中心定位架包括定位支撑梁和相互垂 直安置的L型定位板；L型定位板一端通过垂直固定的小轴和固定在定位支撑梁 上面中心的夹板座转动连接，其另一端卡入车顶中板中心的凹部中，并用柱销穿 过夹板座和L型定位板固定；定位支撑梁两端通过固定连接的平板与固定板固定 连接。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中平顶支撑架包括平顶支撑梁和固定在 其上面的若干个接触块，若干个接触块上表面位于同一水平面上；平顶支撑梁两 端通过固定连接的平板与大支座上表面固定连接，大支座的底板与固定板固定连 接。本发明高速动车组车顶组焊装置，其中圆顶支撑架包括圆顶支撑梁和若干根支撑螺杆；上端设有圆台的支撑螺杆竖直穿过圆顶支撑梁，通过锁紧螺母与圆顶支撑梁固定；圆顶支撑梁两端通过固定连接的平板与小支座上表面固定连接，小支座的底板与固定板固定连接。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中卡具架包括立柱，立柱下端通过与其垂直连接的底板与固定板固定连接；立柱的中下部一侧与横向支柱垂直固定连为一体，在横向支柱的自由端活动安装转轴，在转轴上垂直地设有圆顶转臂，圆顶转臂的自由端设有斜块；在横向支柱的上方设有与其固定连接的连接座，连接座的一端还与立柱一侧固定连接，位于竖直方向上的圆顶转臂通过横向穿过立柱和连接座的定位杆的一端插入圆顶转臂中固定；在连接座上方安装有平台，在平台上通过调整座安置正装侧顶支撑块，在正装侧顶支撑块的上表面放置反装侧顶支撑块；在立柱的上端垂直转动安装设有4根压杆的压卡机构。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中压卡机构包括旋转框架和翻转框架；旋转框架一端通过中间设有套筒的压卡转臂与立柱上端垂直转动连接，在压卡转臂中间通过套筒和与其连接的连板与第一压杆垂直斜向螺纹连接，在压卡转臂一端与第二压杆斜向螺纹连接；旋转框架另一端与翻转框架一端铰接，并用插拨销限位，翻转框架另一端与第三压杆斜向螺纹连接；在翻转框架外侧中间分别通过连接板对称地安装车顶宽度限位板。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中在转轴上还垂直地设有平顶转臂，在平顶转臂的自由端设有平块，位于竖直方向上的平顶转臂通过定位杆一端插入平顶转臂中固定；压卡转臂的另一端与向下折弯的杠杆中间铰接，杠杆一端与第四压杆垂直螺纹连接，第四压杆的下端置于压卡转臂上，杠杆另一端通过平顶垫块压住平顶车顶板。
本发明高速动车组车顶组焊装置，其中正装侧顶支撑块和反装侧顶支撑块的上表面与所支撑的圆顶车顶侧端面配装，反装侧顶支撑块的下表面与正装侧顶支撑块上表面配装。
本发明高速动车组车顶组焊装置外型参数长27米、宽4米、高1.4米、重18000公斤。充分调研了国内外轨道客车制造技术，消化吸收了同类制造技术的优点，结构上突破了原有的模式，进行了创新设计，可以实现高速动车组全部5种车顶的制造，用一套工装与焊接机械手配合，既可满足车顶反面焊缝焊接，又可满足车顶正面焊缝焊接；同时减小了焊接作业面积，提高厂房空间利用率，节约资金，在确保焊接质量的同时，大幅度提高工作效率，降低操作者的劳动强度。
图1为本发明高速动车组车顶组焊装置结构俯视示意图2为本发明高速动车组车顶组焊装置中基础梁上下连接件的连接结构示
意图3为本发明高速动车组车顶组焊装置中顶端定位架结构与基础梁连接示意图；图4为本发明高速动车组车顶组焊装置中中心定位架结构立体示意图；图5为本发明高速动车组车顶组焊装置中平顶支撑架结构立体示意图；图6为本发明高速动车组车顶组焊装置中圆顶支撑架结构立体示意图；图7为本发明高速动车组车顶组焊装置中卡具架结构立体示意图；图8为图7中旋转压卡结构立体示意图9为本装置组焊圆车顶反装(内面)实施例的安装结构侧视示意图；图10为本装置组焊圆车顶正装(外面)实施例的安装结构侧视示意图。
具体实施例方式
由图1和图2可见，本发明高速动车组车顶组焊装置包括两根平行安置的基础梁l，基础梁1由断面为工字型的若干段两端通过连接件串接成一体构成，其底面分别固定连接若干块A板2， A板2通过螺栓与B板3固定连接，B板3通过压板4和T字头螺栓5与预埋在地基中的设有倒T字槽的C板6固定连接；在基础梁1上面安装若干块固定板7，在固定板7下面通过沿基础梁1两侧边安放的卡紧块8和紧固件与基础梁1固定连接；在基础梁1上的两端通过固定板7分別跨接中心定位架9，在左边的中心定位架9内侧对称地安装一对顶端定位架10，在顶端定位架10和右边的中心定位架9之间通过固定板7跨接若干个平顶支撑架11或圆顶支撑架12，还通过固定板7安装若干对卡具架13。整个装置长27米、宽4米、高1.4米、重18000公斤。
参见图3，顶端定位架10包括方型定位板14和角架15，角架15由互成直角的两平板和三角形筋板固定连接构成；方型定位板14与角架15—直角板的自由端一侧垂直固定连接，角架15另一直角板的自由端通过紧固件和卡紧块8与基础梁1上表面固定连接；且一对顶端定位架10上的方型定位板14位于与基础梁相互垂直的同一平面上，即方型定位板14位于与基础梁1垂直的平面上，从一端与车顶一端面接触定位。
参见图4，中心定位架9包括定位支撑梁16和相互垂直安置的L型定位板17; L型定位板17外端通过垂直固定的小轴18和固定在定位支撑梁16上面中心的夹板座19转动连接，其另一端的舌头卡入车顶中板中心的凹部中，定位支撑梁16两端通过固定连接的平板与固定板7固定连接跨接在基础梁1上。在圆顶车顶反装组焊和平顶车顶组焊时，先将L型定位板17翻转向外，待车顶板吊装定位后，转动L型定位板17使舌头卡入车顶中板中心的凹部中，并用柱销20穿过夹板座19和L型定位板20固定，这个凹部是在车顶上事先设定的。在圆顶车顶反装组焊时将不使用中心定位架9。
参见图5，平顶支撑架11包括平顶支撑梁21和固定在其上面的若干个接触块22，若干个接触块22上表面位于同一水平面上；平顶支撑梁21两端通过固定连接的平板与大支座23上表面固定连接，大支座23的底板与固定板7固定连接。用于平顶车顶中间支撑，其间平均分布安装多个，接触块22与车顶面接触。
参见图6，圆顶支撑架12包括圆顶支撑梁24和若干根支撑螺杆25;上端设有圆台26的支撑螺杆25竖直穿过圆顶支撑梁24;圆顶支撑梁24两端通过固定连接的平板与小支座27上表面固定连接，小支座27的底板与固定板7固定连接。用于圆顶顶板的组焊的中间支撑，每根支撑螺杆25根据圆顶板高度调整后用锁紧螺母与圆顶支撑梁24固定，其间平均分布安装多个，圆台26与顶板为面接触。
参见图7和图8，卡具架包括空心的立柱28，立柱28下端通过与其垂直连接的底板与固定板7固定连接；立柱28的中下部一侧与空心的横向支柱29垂直固定连为一体，在横向支柱29的自由端活动安装转轴30，在转轴30上垂直地设有圆顶转臂31，圆顶转臂31的自由端设有斜块32;在横向支柱29的上方设有与其固定连接的连接座35，连接座35的一端还与立柱28 —侧固定连接，位于竖直方向上的圆顶转臂31通过横向穿过立柱28和连接座35的定位杆40的一端插入圆顶转臂31中固定；在连接座35上方安装有平台36，在平台36上通过调整座37安置正装侧顶支撑块38，在正装侧顶支撑块38的上表面放置反装侧顶支撑块39;在立柱28的上端垂直转动安装设有4根压杆的压卡机构。其中压卡机构包括旋转框架42和翻转框架41;旋转框架42 —端通过中间设有套筒的压卡转臂43与立柱28上端垂直转动连接，在压卡转臂43中间通过套筒和与其连接的连板与第一压杆44垂直斜向螺纹连接，在压卡转臂43 —端与第二压杆45斜向螺纹连接；旋转框架42另一端与翻转框架41 一端铰接，并用插拨销46限位，翻转框架41另一端与第三压杆47斜向螺纹连接；第一压杆44和第三压杆47位于同一垂直面上，且相互间反方向倾斜。在翻转框架41外侧中间分别通过连接板对称地安装车顶宽度限位板48，在车顶反装组焊时，通过调整测定一对卡具架上的限位板48之间的宽度，使车顶板宽度达到设计要求，它在正装组焊时不使用，因为整个车顶尺寸已经确定。上述卡具架上的第一、二、三压杆44、 45、 47、圆顶转臂31和圆顶支撑架12配合用于圆顶的正、反装组焊。具体使用时，第一压杆44和第三压杆47分别用于反装时对车顶侧端面和反面(内面)的卡压，而第二压杆45用于正装时对车顶正面(外面)的卡压，所以它们均是斜向安放，但倾斜方向和角度不同，便于适应弧形顶面，使之垂直地与被压面接触，同时卡压端均为平面，还通过垫块与被压面接触，能牢固地卡压住车顶。
又见图7图8中，其中在转轴30上还垂直地设有平顶转臂33，在平顶转臂33的自由端设有平块34，位于竖直方向上的平顶转臂33通过定位杆40 —端插入平顶转臂33中固定；压卡转臂43的另一端与向下折弯的杠杆50中间铰接，杠杆50 —端与第四压杆49垂直螺纹连接，第四压杆49的下端置于压卡转臂43上，杠杆50另一端通过平顶垫块51压住平顶车顶板。使用时，转动压卡转臂43，使第四压杆49和平顶转臂33配合组焊平面状车顶，这时第四压杆49不是直接压住平顶车顶板，而调整该压杆，通过杠杆原理，使杠杆50的另一端卡压车顶。
图9为使用本装置组焊同一圆车顶实施例的反装(内面)的安装结构侧视示意图。图中圆车顶52在组焊时， 一般先进行反装，即内凹面朝上，先两端跨接安装中心定位架9，在左边的中心定位架9内安装一对顶端定位架10，中间均匀分布跨接多个圆顶支撑架12和多对卡具架13，并将L型定位板17和压卡机构的旋转框架42转至工装外侧，用天车将中顶吊入其中，两端的L型定位板17卡入中顶中心凹部中，将中顶位置固定；再将两侧顶吊入其中，并用顶端定位架10中的方型定位板14将其与中顶长度方向的相对位置固定，同时用多个卡具架13中的宽度限位板48和侧板上标志块配合，从两边将侧板宽度方向的相对位置固定；再用第一、三压杆44、 47从侧板端面和上面压紧固定，便可对车顶52的内面的焊缝进行焊接；该面焊接完后拆除各种压卡，吊起车顶，并用空中翻转器翻转车顶52,同时调整各项支撑，包括圆顶转臂31、正装侧顶支撑块38和第二压杆45等卡紧，完成该面焊缝焊接，如图10所示。
显然，对于平顶车顶的组焊，采用装置中的中心定位架9、顶端定位架10、平顶支撑架11、平顶转臂33和卡具架13中的第四压杆49等部件便可完成全部焊接工作，这里就不重复。
权利要求
1、一种高速动车组车顶组焊装置，其特征是包括两根平行安置的基础梁(1)，所述基础梁(1)由断面为工字型的若干段两端通过连接件串接成一体构成，其底面分别固定连接若干块A板(2)，所述A板(2)通过螺栓与B板(3)固定连接，所述B板(3)通过压板(4)和T字头螺栓(5)与预埋在地基中的设有倒T字槽的C板(6)固定连接；在所述基础梁(1)上面安装若干块固定板(7)，在所述固定板(7)下面通过沿所述基础梁(1)两侧边安放的卡紧块(8)和紧固件与所述基础梁(1)固定连接；在所述基础梁(1)的两端通过所述固定板(7)分别跨接中心定位架(9)，在一所述中心定位架(9)内侧对称地安装一对顶端定位架(10)，在所述顶端定位架(10)和另一所述中心定位架(9)之间通过所述固定板(7)跨接若干个平顶支撑架(11)或圆顶支撑架(12)，还通过所述固定板(7)安装若干对卡具架(13)。
2、 根据权利要求1所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是所述顶端定 位架(10)包括方型定位板(14)和角架(15)，所述角架(15)由互成直角的 两平板和三角形筋板固定连接构成；所述方型定位板(14)与所述角架(15) — 直角板的自由端一侧垂直固定连接，所述角架(15)另一直角板的自由端通过紧 固件和所述卡紧块(8)与所述基础梁(1)上表面固定连接； 一对所述顶端定位 架(10)上的所述方型定位板(14)位于与所述基础梁(1)相互垂直的同一平 面上。
3、 根据权利要求l或2所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是所述中 心定位架(9)包括定位支撑梁(16)和相互垂直安置的L型定位板(17);所述 L型定位板(17) —端通过垂直固定的小轴(18)和固定在所述定位支撑梁(16) 上面中心的夹板座(19)转动连接，其另一端卡入车顶中板中心的凹部中，并用 柱销(20)穿过所述夹板座(19)和L型定位板(17)固定；所述定位支撑梁(16) 两端通过固定连接的平板与所述固定板(7)固定连接。
4、 根据权利要求3所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是所述平顶支 撑架(11)包括平顶支撑梁(21)和固定在其上面的若干个接触块(22)，若干 个所述接触块(22)上表面位于同一水平面上；所述平顶支撑梁(21)两端通过 固定连接的平板与大支座(23)上表面固定连接，所述大支座(23)的底板与所 述固定板(7)固定连接。
5、 根据权利要求4所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是所述圆顶支 撑架(12)包括圆顶支撑梁(24)和若干根支撑螺杆(25);上端设有圆台(26) 的所述支撑螺杆(25)竖直穿过所述圆顶支撑梁(24)，通过锁紧螺母与所述圆 顶支撑梁(24)固定；所述圆顶支撑梁(24)两端通过固定连接的平板与小支座(27)上表面固定连接，所述小支座(27)的底板与所述固定板(7)固定连接。
6、 根据权利要求5所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是所述卡具架 (13)包括立柱(28)，所述立柱(28)下端通过与其垂直连接的底板与所述固定板(7)固定连接；在所述立柱(28)的中下部一侧与横向支柱(29)垂直固 定连为一体，在所述横向支柱(29)的自由端活动安装转轴(30)，在所述转轴 (30)上垂直地设有圆顶转臂(31)，所述圆顶转臂(31)的自由端设有斜块(32); 在所述横向支柱(29)的上方设有与其固定连接的连接座(35)，所述连接座(35) 的一端还与所述立柱(28) —侧固定连接，位于竖直方向上的所述圆顶转臂(31) 通过横向穿过所述立柱(28)和连接座(35)的定位杆(40)的一端插入所述圆 顶转臂(31)中固定；在所述连接座(35)上方安装有平台(36)，在所述平台 (36)上通过调整座(37)安置正装侧顶支撑块(38)，在所述正装侧顶支撑块 (38)的上表面放置反装侧顶支撑块(39);在所述立柱(28)的上端垂直转动 安装设有￡根压杆的压卡机构。
7、 根据权利要求6所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是所述压卡机 构包括旋转框架(42)和翻转框架(41);所述旋转框架(42) —端通过中间设 有套筒的压卡转臂(43)与所述立柱(28)上端垂直转动连接，在所述压卡转臂(43)中间通过套筒和与其连接的连板与第一压杆(44)垂直斜向螺纹连接，在 所述压卡转臂(43) —端与第二压杆(45)斜向螺纹连接；所述旋转框架(42) 另一端与所述翻转框架(41) 一端铰接，并用插拨销(46)限位，所述翻转框架(41)另一端与第三压杆(47)斜向螺纹连接；在所述翻转框架(41)中间外侧 分别通过连接座对称地安装车顶宽度限位板(48)。
8、 根据权利要求6所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是在所述转轴 (30)上还垂直地设有平顶转臂(33)，在所述平顶转臂(33)的自由端设有平块(34)，位于竖直方向上的所述平顶转臂(33)通过所述定位杆(40) —端插 入所述平顶转臂(33)中固定；所述压卡转臂(43)的另一端与向下折弯的杠杆 (50)中间铰接，所述杠杆(50) —端与第四压杆(49)垂直螺纹连接，所述第 四压杆(49)的下端置于所述压卡转臂(43)上，所述杠杆(50)另一端通过平 顶垫块(51)压住平顶车顶板。
9、 根据权利要求7所述的高速动车组车顶组焊装置，其特征是所述正装侧 顶支撑块(38)和反装侧顶支撑块(39)的上表面与所支撑的平顶车顶和圆顶车 顶侧边配装，所述反装侧顶支撑块(39)的下表面与正装侧顶支撑块(38)上表 U酉己^ 。
全文摘要
一种高速动车组车顶组焊装置，属铁路车辆车体制造技术领域。包括两根平行安置的基础梁，基础梁由断面为工字型的若干段两端通过连接件串接成一体构成，其底面与预埋在地基中的连板固定连接；在基础梁上面安装若干块固定板，在固定板上安装中心定位架、顶端定位架、若干个平顶支撑架、圆顶支撑架和若干对卡具架。在充分调研和消化吸收国内外轨道客车制造技术的优点，结构上突破传统的模式并进行创新，可实现高速动车组全部5种车顶的制造，用一套工装与焊接机械手配合，同时满足车顶反面和正面焊缝焊接；同时减小了焊接作业面积，提高厂房空间利用率，节约资金，在确保焊接质量的同时，大幅度提高工作效率，降低操作者的劳动强度。
文档编号B23K37/00GK101456108SQ20081018838
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者孙帮成, 李永军, 杨卫刚 申请人:唐山轨道客车有限责任公司