用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置及其使用方法与流程

本发明属于轨道车辆转向架制造装置及方法领域，具体涉及一种用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置及其使用方法。

背景技术：

某型轨道车辆的井字形构架横梁组成如图1至图3所示，该横梁组成包括第一圆管横梁1、第二圆管横梁2、第一小纵梁3、第二小纵梁4和多个附属焊件11，第一圆管横梁1与第二圆管横梁2彼此平行，第一小纵梁3与第二小纵梁4彼此平行，第一小纵梁3的一端以环绕包裹的姿态垂直焊接固连于第二圆管横梁2的左后段，第一小纵梁3的另一端以搭接的姿态垂直焊接固连于第一圆管横梁1的左后段。第二小纵梁4的一端以环绕包裹的姿态垂直焊接固连于第一圆管横梁1的右前段，第一小纵梁3的另一端以搭接的姿态垂直焊接固连于第二圆管横梁2的右前段，其四者构成一个近似汉字井字形的主体承力结构。

按照标准图纸的参数要求，第一圆管横梁1与第二圆管横梁2的长度均为l1，其二者的最小间距值为d1，第一小纵梁3于第二小纵梁4的间距值为l2。第一圆管横梁1与第二圆管横梁2的二者的轴线应在同一水平面内，即：第一圆管横梁1的第一横梁后端a、第一圆管横梁1的第一横梁前端d、第二圆管横梁2的第二横梁后端b、第二圆管横梁2的第二横梁前端c四者不应存在的翘曲变形。

然而，在完成向第一圆管横梁1和第二圆管横梁2上增设多个附属焊件10的焊接工序之后，井字形的主体承力结构会在焊接作用的影响下发生一定翘曲变形，导致第一圆管横梁1与第二圆管横梁2实际并不平行，造成第一横梁后端a、第二横梁后端b、第二横梁前端c、第一横梁前端d的四者之一，必然位于由其它三点连线所构成的平面之外。

现有的翘曲变形矫正方法如图2所示：在与发生翘曲变形的圆管横梁最为临近的小纵梁上方，设置一个加热调修区k，并用火焰加热的方式该加热调修区k进行热调修，利用加热调修区k冷却过程中收缩变形作用，实现对圆管横梁端部翘曲变形的修正。然而，由于该热调修收缩变形力臂较短，可获得的最大垂向调修变形量范围是1mm至2mm，效果并不理想，无法达到对圆管横梁翘曲变形的完全矫正的效果，造成圆管横梁工件在调修后依然存在尺寸偏差的问题。

技术实现要素：

为了解决现有在临近圆管横梁翘曲变形端部的小纵梁上进行热调修的方法，仅依靠小纵梁的局部冷却收缩变形作用，实现对圆管横梁端部翘曲变形的修正，其热调修收缩变形产生的力臂较短，导致该方法所能获得的最大垂向调修变形量依然无法达到对圆管横梁翘曲变形的完全矫正的效果的技术问题，本发明提供一种用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置及其使用方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置，其包括基座、四个垂向压紧机构、四个横梁支承座、两个横梁间距限位挡板和一个千斤顶；所述两个横梁间距限位挡板垂直固连于基座的中部，其二者对称布置于基座中心线e的两侧；四个垂向压紧机构呈矩形分布，四个垂向压紧机构矩形连线的短边中线与基座中心线e重合；四个横梁支承座也呈矩形分布，四个横梁支承座矩形连线的短边中线与基座中心线e重合；千斤顶放置于基座的端面上；

位于基座中心线e同一侧的两个垂向压紧机构的间距值为l3，位于基座中心线e同一侧的两个横梁支承座的间距值为l4，且l3＞l4＞l2；两个横梁间距限位挡板(7)的间距值d2等于d1。

所述垂向压紧机构包括支座、水平螺柱、横梁端部压块和垂向锁紧螺栓，水平螺柱与支座侧壁上的水平螺孔螺纹连接；横梁端部压块上端面的中部设有垂向的长槽孔，横梁端部压块水平前端设有压块端头，垂向锁紧螺栓穿过长槽孔并与支座顶端的螺纹孔螺纹连接。

所述横梁支承座的顶端为字母l形结构，其l形的水平段为尼龙托板，其l形的竖直段为横梁挡板；横梁支承座的底部通过螺栓与基座的端面以可拆卸的方式固连。

所述位于基座中心线e同一侧的两个垂向压紧机构的间距值l3是l1长度值的105％。

所述横梁端部压块的下端面与第一圆管横梁或第二圆管横梁两端的上端面的轮廓形状相匹配。

所述的用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置的使用方法具体包括如下步骤：

步骤一：将带有翘曲变形的井字形构架横梁组成吊装落座于本发明的矫正装置上，使第一圆管横梁的下端面分别由位于基座中心线e同一侧的两个尼龙托板支撑，并使第一圆管横梁和第二圆管横梁的圆管侧壁中段均分别与一个对应的横梁间距限位挡板的侧壁相切；

步骤二：分别调节垂向压紧机构上的横梁端部压块的位置，使第一圆管横梁的两端分别由一个对应的横梁端部压块垂向压紧限位；

步骤三：沿垂直于基座中心线e的水平方向分别调整每个横梁支承座的位置，使每个横梁支承座上的横梁挡板均与其临近的第一圆管横梁或第二圆管横梁的外径侧壁贴合；

步骤四：对未能与第二圆管横梁下端面相贴合的那个尼龙托板，设其尼龙托板上端面与第二圆管横梁下端面的垂向间隙值为t，并设与前述尼龙托板相临近的第二圆管横梁的端部为第二横梁后端b，则可进一步设第二圆管横梁的另一端为第二横梁前端c，与第二横梁后端b关于基座中心线e镜像对称的第一圆管横梁上的对应端部为第一横梁后端a，并设与第二横梁前端c关于基座中心线e镜像对称的第一圆管横梁上的对应端部为第一横梁前端d；

步骤五：用与第二圆管横梁上的第二横梁前端c临近的横梁端部压块对第二横梁前端c进行垂向压紧限位，并用塞尺测量第二圆管横梁下端面与第二横梁后端b之间的垂向间隙值t的具体数值，将实际的测量结果作为调修基准高度值t1；

步骤六：从基座上拆除第一圆管横梁的下端与第一横梁后端a临近的横梁支承座及其对应的横梁端部压块，从而使第二横梁后端b的下端由其对应的横梁支承座上的尼龙托板进行支撑，并使步骤五所述垂向间隙值t1消失；

步骤七：用垂向压紧机构对第二横梁后端b进行压紧定位，然后用千斤顶替代步骤六所述被拆除的那一个横梁支承座，并使千斤顶支撑在第一圆管横梁下端临近第一横梁后端a的位置；

步骤八：使千斤顶缓慢抬高，并使其对第一横梁后端a的下方进行举升，直至第一横梁后端a被举升的垂向高度值达到步骤五所述的调修基准高度值t1；

步骤九：使千斤顶对第一横梁后端a的下方进行举升高度在步骤八所述的举升调修基准高度值t1的基础之上，沿垂向进一步增加△t，作为反变形预设修正调节量；

步骤十：按照旧有的火焰加热的方式对与第一横梁后端a临近的小纵梁上方进行加热调修；

步骤十一：撤除千斤顶并使加热调修区k和第一圆管横梁均自然冷却至室温，即完成了对井字形构架横梁组成翘曲变形量的调修过程。

步骤九所述△t的取值范围是2mm至3mm。

本发明的有益效果是：该用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置，其利用四个垂向压紧机构中的三个，对带有翘曲变形的井字形构架横梁组成的三个端部进行分别压紧限位，从而使被压紧的三个端部共同在对应的三个横梁支承座上确定出一个水平高度基准平面，并使另外一个带有翘曲变形的端部独立于该水平高度基准面上方。在翘曲端部被确认后，通过塞尺可直接出测量其翘曲端部与其下方临近的横梁支承座的端面之间所存在的调修基准高度值t1。

此后，通过撤去与翘曲端部镜像对称的另一根圆管横梁a端下方的横梁支承座，可使翘曲端部回落至水平高度基准面上，并同时使于其镜像对称的第一横梁后端a恰沿垂向降低了高度值t1。从而将原本不易获取和矫正的向上翘曲变形量转换为向下翘曲且易于获得的已知量。

在利用传统的火焰加热调修方式时，本发明还针对工件热缩变形时的形变回弹量，预设了给定的额外形变补偿量△t的具体数值范围，从而使工件自然冷却后，更加贴近理想的图纸理论尺寸值，进而达到最佳的翘曲变形量矫正效果。

此外该用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置还具有结构实用，操作方便、成本低廉和便于推广普及的优点，其使用方法简单易学，能够大幅降低操作者的技能门槛，从而降低培训时间，提高作业效率，降低废品率和返修次数，进而节约生产成本，创造经济价值。

附图说明

图1是旧有井字形的主体承力结构的立体结构示意图；

图2是旧有井字形构架横梁组成的立体结构示意图；；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置的立体图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明垂向压紧机构的立体结构示意图；

图7是图6的爆炸装配示意图；

图8是本发明横梁支承座的立体结构示意图；

图9是本发明用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置的应用示意图；

图10是图9的俯视图。

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4至图8所示，本发明的用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置包括基座9、四个垂向压紧机构5、四个横梁支承座6、两个横梁间距限位挡板7和一个千斤顶8；所述两个横梁间距限位挡板7垂直固连于基座9的中部，其二者对称布置于基座中心线e的两侧；四个垂向压紧机构5呈矩形分布，四个垂向压紧机构矩形连线的短边中线与基座中心线e重合；四个横梁支承座6也呈矩形分布，四个横梁支承座矩形连线的短边中线与基座中心线e重合；千斤顶8放置于基座9的端面上。

位于基座中心线e同一侧的两个垂向压紧机构5的间距值为l3，位于基座中心线e同一侧的两个横梁支承座6的间距值为l4，且l3＞l4＞l2；两个横梁间距限位挡板7的间距值d2等于d1。

垂向压紧机构5包括支座5-1、水平螺柱5-2、横梁端部压块5-3和垂向锁紧螺栓5-4，水平螺柱5-2与支座5-1侧壁上的水平螺孔螺纹连接；横梁端部压块5-3上端面的中部设有垂向的长槽孔5-3-1，横梁端部压块5-3水平前端设有压块端头5-3-2，垂向锁紧螺栓5-4穿过长槽孔5-3-1并与支座5-1顶端的螺纹孔螺纹连接。

横梁支承座6的顶端为字母l形结构，其l形的水平段为尼龙托板6-1，其l形的竖直段为横梁挡板6-2；横梁支承座6的底部通过螺栓与基座9的端面以可拆卸的方式固连。

位于基座中心线e同一侧的两个垂向压紧机构5的间距值l3是l1长度值的105％。

横梁端部压块5-3的下端面与第一圆管横梁1或第二圆管横梁2两端的上端面的轮廓形状相匹配。

如图9和图10所示，本发明用于井形构架横梁翘曲变形的矫正装置的使用方法具体包括如下步骤：

步骤一：将带有翘曲变形的井字形构架横梁组成吊装落座于本发明的矫正装置上，使第一圆管横梁1的下端面分别由位于基座中心线e同一侧的两个尼龙托板6-1支撑，并使第一圆管横梁1和第二圆管横梁2的圆管侧壁中段均分别与一个对应的横梁间距限位挡板7的侧壁相切；

步骤二：分别调节垂向压紧机构5上的横梁端部压块5-3的位置，使第一圆管横梁1的两端分别由一个对应的横梁端部压块5-3垂向压紧限位；

步骤三：沿垂直于基座中心线e的水平方向分别调整每个横梁支承座6的位置，使每个横梁支承座6上的横梁挡板6-2均与其临近的第一圆管横梁1或第二圆管横梁2的外径侧壁贴合；此时，第二圆管横梁2的下端仅能由一个横梁支承座6上的尼龙托板6-1进行支撑；而位于第二圆管横梁2的下端的另一横梁支承座6，其尼龙托板6-1与第二圆管横梁2则不能贴合；

步骤四：对未能与第二圆管横梁2下端面相贴合的那个尼龙托板6-1，设其尼龙托板上端面与第二圆管横梁2下端面的垂向间隙值为t，并设与前述尼龙托板6-1相临近的第二圆管横梁2的端部为第二横梁后端b，则可进一步设第二圆管横梁2的另一端为第二横梁前端c，与第二横梁后端b关于基座中心线e镜像对称的第一圆管横梁1上的对应端部为第一横梁后端a，并设与第二横梁前端c关于基座中心线e镜像对称的第一圆管横梁1上的对应端部为第一横梁前端d；

步骤五：用与第二圆管横梁2上的第二横梁前端c临近的横梁端部压块5-3对第二横梁前端c进行垂向压紧限位，并用塞尺测量第二圆管横梁2下端面与第二横梁后端b之间的垂向间隙值t的具体数值，将实际的测量结果作为调修基准高度值t1；

步骤六：从基座9上拆除第一圆管横梁1的下端与第一横梁后端a临近的横梁支承座6及其对应的横梁端部压块5-3，从而使第二横梁后端b的下端由其对应的横梁支承座6上的尼龙托板6-1进行支撑，并使步骤五所述垂向间隙值t1消失；此时，第一横梁后端a恰沿垂向降低了高度值t1；

步骤七：用垂向压紧机构5对第二横梁后端b进行压紧定位，然后用千斤顶8替代步骤六所述被拆除的那一个横梁支承座6，并使千斤顶8支撑在第一圆管横梁1下端临近第一横梁后端a的位置；

步骤八：使千斤顶8缓慢抬高，并使其对第一横梁后端a的下方进行举升，直至第一横梁后端a被举升的垂向高度值达到步骤五所述的调修基准高度值t1；

步骤九：使千斤顶8对第一横梁后端a的下方进行举升高度在步骤八所述的举升调修基准高度值t1的基础之上，沿垂向进一步增加△t，作为反变形预设修正调节量；所述△t的取值范围是2mm～3mm。

步骤十：按照旧有的火焰加热的方式对与第一横梁后端a临近的小纵梁上方进行加热调修；

步骤十一：撤除千斤顶8并使加热调修区k和第一圆管横梁1均自然冷却至室温，即完成了对井字形构架横梁组成翘曲变形量的调修过程。