[发明专利]高速动车组门立柱的加工装置及其加工方法

权利要求书

1.高速动车组门立柱的加工装置，包括数控铣刀机构(1-2)、台面夹具组(1-3)和活动夹具组(1-4)，其特征在于：该装置还包括改进型铣床加工平台(2)、长料件废料侧定位销(3)、短料件废料侧定位销(4)和整体废料件中心定位销(5)，所述改进型铣床加工平台(2)包括铣刀避让槽(2-3)、铣床原有矩形基础平台(2-1)和长料件斜边拓展支撑平台(2-2)，所述铣床原有矩形基础平台(2-1)为长方体结构，其矩形台面的长度值为L0的1.5倍，其矩形台面的宽度值为H0的1.8倍，L0为门立柱A的横向总长度，H0为门立柱A的纵向总宽度；长料件斜边拓展支撑平台(2-2)是横断面为直角三角形的三棱柱，其较长的直角边所在平面与铣床原有矩形基础平台(2-1)上临近活动夹具组(1-4)所在一侧的长边外侧壁(2-1-1)贴合，长料件斜边拓展支撑平台(2-2)的另一条较短的直角边(2-2-2)的长度为H1，其所在平面与矩形基础平台(2-1)的一个短边外侧壁(2-1-2)共面；长料件斜边拓展支撑平台(2-2)的斜边(2-2-1)以α的锐角夹角与长边外侧壁(2-1-1)的上端边线相交与T点；长料件斜边拓展支撑平台(2-2)的上端面与铣床原有矩形基础平台(2-1)的上端面共面，且其二者共同构成一个带斜边的改进型平台端面N，且铣床原有矩形基础平台(2-1)和长料件斜边拓展支撑平台(2-2)二者一体成型；

所述铣刀避让槽(2-3)开设在改进型平台端面N上，铣刀避让槽(2-3)的开槽宽度是铣刀直径的1.2倍，开槽深度是竖直壁板A1厚度值的2倍，铣刀避让槽(2-3)开槽轨迹的起点开始于斜边(2-2-1)所在的竖直平面，铣刀避让槽(2-3)开槽轨迹的终点终止于长边外侧壁(2-1-1)所在的竖直平面，铣刀避让槽(2-3)上的靠内侧的开槽侧壁(2-3-1)沿其开槽轨迹在改进型平台端面N上划分为一个门立柱定位区域P和一个竖直壁板残余废料板件定位区域Q；

门立柱定位区域P的轮廓线与门立柱A的投影轮廓线完全相同，其包括长挡板投影边线段(2-1-1-1)、短挡板投影边线段(2-2-1-1)和边界轮廓线S，边界轮廓线S与门立柱A的复杂边缘结构线M完全相同；短挡板投影边线段(2-2-1-1)为将门立柱A投影轮廓线上的K点与门立柱定位区域P上的T点重合后，钣金短挡板A2对应在门立柱定位区域P上的投影轮廓线，短挡板投影边线段(2-2-1-1)起始于斜边(2-2-1)上的边界轮廓线S的开始端，终止于T点；长挡板投影边线段(2-1-1-1)为将门立柱A投影轮廓线上的K点与门立柱定位区域P上的T点重合后，钣金长挡板A3对应在门立柱定位区域P上的投影轮廓线，长挡板投影边线段(2-1-1-1)起始于长边外侧壁(2-1-1)顶部边线上的边界轮廓线S的末端，终止于T点；

数控铣刀机构(1-2)通过五轴机械手悬吊于改进型平台端面N的上方并与铣床加工平台(1-1)内的数控加工中心电气连接；活动夹具组(1-4)通过带Y轴方向滑轨的基座固定在临近长料件斜边拓展支撑平台(2-2)的改进型平台端面N的侧方；

整体废料件中心定位销(5)位于铣床原有矩形基础平台(2-1)的几何中心，短料件废料侧定位销(4)与短挡板投影边线段(2-2-1-1)均位于整体废料件中心定位销(5)的同一侧，且短料件废料侧定位销(4)与整体废料件中心定位销(5)的连线平行于短挡板投影边线段(2-2-1-1)；长料件废料侧定位销(3)与长挡板投影边线段(2-1-1-1)均位于整体废料件中心定位销(5)的另一侧，长料件废料侧定位销(3)到整体废料件中心定位销(5)的水平距离与短料件废料侧定位销(4)到整体废料件中心定位销(5)的水平距离相同，长料件废料侧定位销(3)与短料件废料侧定位销(4)的间距是L1的0.8倍，L1为钣金短挡板A2的长度；整体废料件中心定位销(5)到长挡板投影边线段(2-1-1-1)的距离H2是H1的1.5倍；台面夹具组(1-3)均以可拆卸的方式固连在竖直壁板残余废料板件定位区域Q的端面上，其各台面夹具的U型压板均朝向边界轮廓线S的法线方向。

2.应用如权利要求1所述高速动车组门立柱的加工装置的加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：以门立柱A的标准图纸为依据，以其投影轮廓线上的K点为起点，做一条垂直于钣金长挡板A3所在边线的垂线段J，并以垂线段J为分界线，将门立柱A的投影轮廓线分为左、右两半；

步骤二：按照竖直壁板A1的厚度分别制作矩形钣金毛坯件(6)和直角梯形钣金毛坯件(7)，其中，矩形钣金毛坯件(6)的主视图均为矩形，其矩形的长度值L5为L1的1.2倍，宽度等于H0，其矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(6-1)与其矩形的一条长边连接，其矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(6-1)的高度等于W；直角梯形钣金毛坯件(7)的主视图为直角梯形，其梯形上底的长度L4为L2的1.2倍，梯形的高度等于H0，梯形的下底与腰线的锐角夹角β＝90°-α，梯形下底的长度L3＝L4+H0×ctgβ；其直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(7-1)的高度等于W，且矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(6-1)和直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(7-1)均位于竖直壁板A1上端面所在的一侧；上述L1为钣金短挡板A2的长度，H0为门立柱A的纵向总宽度，W为钣金短挡板A2或钣金长挡板A3的高度值，L2为钣金长挡板A3的长度；

步骤三：在直角梯形钣金毛坯件(7)的腰线开设直角梯形腰线对接组焊坡口(7-2)，并在矩形钣金毛坯件(6)的一条短边上开设矩形板对接组焊坡口(6-2)；

步骤四：将矩形钣金毛坯件(6)的下端面与直角梯形钣金毛坯件(7)的下端面共面放置，使矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(6-1)与直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(7-1)相交于G点，然后将矩形板对接组焊坡口(6-2)与直角梯形腰线对接组焊坡口(7-2)对接并焊接固连，从而形成一个门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)；

步骤五：在改进型平台端面N上实际测量T点到整体废料件中心定位销(5)的水平距离为L6，然后，以门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)上的G点为起点，沿着直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(7-1)测量出长度为L6的水平距离，并将该测量终点设为中心销参考基准点(7-1-1)，此后，在中心销参考基准点(7-1-1)上做一条垂直于直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(7-1)的中心销定位参考垂线(7-3)；然后，在中心销定位参考垂线(7-3)距离中心销参考基准点(7-1-1)高度为H2的位置，给门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)开设直径与整体废料件中心定位销(5)直径相同的门立柱整体钣金焊接毛坯件中心定位孔(8-1)；此后，分别在门立柱整体钣金焊接毛坯件中心定位孔(8-1)两侧开设长料件废料侧定位销通孔(8-2)和短料件废料侧定位销通孔(8-3)，且使长料件废料侧定位销通孔(8-2)和短料件废料侧定位销通孔(8-3)到中心销定位参考垂线(7-3)的距离相等，长料件废料侧定位销通孔(8-2)和短料件废料侧定位销通孔(8-3)的中心连线距离是L0的0.8倍，从而完成门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)的制造全过程；上述L0为门立柱A的横向总长度；

步骤六：按照与步骤一至步骤五相似的方法制造门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)的镜像对称部件，即：制造门立柱整体钣金镜像对称毛坯件(9)，使其矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(9-1)和直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(9-2)均位于竖直壁板B1下端面所在的一侧，从而与门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)形成镜像对称关系；

步骤七：按照矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(9-1)和直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(9-2)端面朝向下的方向，将门立柱整体钣金镜像对称毛坯件(9)放置在改进型平台端面N上，并使长料件废料侧定位销(3)、短料件废料侧定位销(4)、整体废料件中心定位销(5)对应穿过门立柱整体钣金镜像对称毛坯件(9)上的门立柱整体钣金焊接毛坯件第二中心定位孔、长料件废料侧第二定位销通孔和短料件废料侧第二定位销通孔，同时，使矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(9-1)下方的直角弯折边线与短挡板投影边线段(2-2-1-1)贴合，且使直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(9-2)下方的直角弯折边线与长挡板投影边线段(2-1-1-1)贴合，并使门立柱整体钣金镜像对称毛坯件(9)上的V点与改进型平台端面N上的T点重合；

步骤八：按照矩形毛坯件钣金直角弯折翻边(6-1)和直角梯形毛坯件钣金直角弯折翻边(7-1)端面朝向上的方向，将门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)放置在门立柱整体钣金镜像对称毛坯件(9)的上方，并使长料件废料侧定位销(3)、短料件废料侧定位销(4)、整体废料件中心定位销(5)对应穿过门立柱整体钣金焊接毛坯件(8)上的门立柱整体钣金焊接毛坯件中心定位孔(8-1)、长料件废料侧定位销通孔(8-2)和短料件废料侧定位销通孔(8-3)；

步骤九：按照数控铣刀作业方法，在数控铣刀机构(1-2)的控制坐标系中分别输入改进型平台端面N的结构尺寸和T点坐标位置以及长料件废料侧定位销(3)、短料件废料侧定位销(4)、整体废料件中心定位销(5)的参数；然后，将数控铣刀机构(1-2)的铣刀铣削深度设定为竖直壁板A1厚度值的2倍，并按照数控铣刀机构(1-2)的边界轮廓线S坐标方程铣削路径示教编程方法完成对边界轮廓线S的编程录入和铣刀直径设定工作，此后，即可通过数控铣刀机构(1-2)直接完成对互为镜像对称的门立柱A和门立柱B的背靠背同时加工。