[发明专利]高速动车组门立柱的加工装置及其加工方法

说明书

高速动车组门立柱的加工装置及其加工方法属于高速动车组用门立柱的制造领域，该装置包括数控铣刀机构、台面夹具组、活动夹具组、改进型铣床加工平台、长料件废料侧定位销、短料件废料侧定位销和整体废料件中心定位销，所述改进型铣床加工平台包括铣刀避让槽、铣床原有矩形基础平台和长料件斜边拓展支撑平台。本发明解决了门立柱无法用于数控铣床铣削加工的技术难题，利用本发明的门立柱加工装置以镜像对称的背靠背方式，同时定位两个彼此互为镜像的门立柱整体钣金焊接毛坯件，进而借助公知的数控铣刀铣削路径示教编程方法和铣削切割工艺，同时完成两个门立柱工件的一次性快捷铣削加工。

技术领域

本发明属于高速动车组用门立柱的制造领域，具体涉及一种高速动车组门立柱的加工装置及其加工方法。

背景技术

门立柱组是用于强化列车门框的立板结构，其包括互为镜像对称的门立柱A和门立柱B，其二者分别与左、右门框匹配固连。

如图1和图2所示，某型高速动车组列车的门立柱A包括一体成型的竖直壁板A1和高度值均为W的两个直角钣金挡板，即：钣金短挡板A2和钣金长挡板A3，长度为L1的钣金短挡板A2与长度为L2的钣金长挡板A3彼此相交于K点且其二者所呈的锐角夹角α为15度，钣金短挡板A2与钣金长挡板A3均垂直于竖直壁板A1上端面所在平面。竖直壁板A1为平板结构，其平板结构的边缘是由复杂的多段线和多个圆弧线段共同构成的复杂边缘结构线M。当钣金长挡板A3水平布置时，门立柱A的横向总长度为L0，其纵向总宽度为H0，复杂边缘结构线M上圆弧段的最高点E到钣金长挡板A3的距离为H1。门立柱B与门立柱A的区别仅在于，其钣金短挡板B2与钣金长挡板B3均位于竖直壁板B1的下端面上，从而与竖直壁板A1形成镜像对称关系。

现有对门立柱A的制造工艺为冲压成型和钣金弯折法，其通过冲压工艺完成对毛坯料件剪裁，从而在竖直壁板A1上生成其复杂边缘结构线M，此后，再由钣金弯折法对事先预留宽度的钣金短挡板A2和钣金长挡板A3分别折弯成型，最后再将钣金短挡板A2和钣金长挡板A3的临近部位用圆弧板小工件进行填补焊接。

然而，由于门立柱A上的复杂边缘结构线M分段较多且结构复杂，因此其冲压成型过程需要分多个步骤，耗时较多，而用小段圆弧板对钣金短挡板A2与钣金长挡板A3的间隙进行填补焊接的工艺则需另行预置符合弧度和弧长的圆弧板小工件，该圆弧板小工件制作过程费时费力，且用其对钣金短挡板A2与钣金长挡板A3的间隙进行填补焊接时，圆弧板小工件两侧的焊缝距离较近，不仅造成其焊接难度大，而且还导致焊接后的热缩变形量较大，进而造成门立柱A的扭曲变形不易控制和产品尺寸容易超差、次品率高的问题。而且，现有基于冲压成型和钣金弯折法的门立柱A制造工艺仅能逐一制造门立柱A单件，无法同时生产门立柱组中的与门立柱A互为镜像的门立柱B。

另一方面，如图3所示的数控铣床1是一种成熟公知的现有技术，其标配的常规部件包括长方体形状的铣床加工平台1-1、数控铣刀机构1-2、台面夹具组1-3和活动夹具组1-4，其中台面夹具组1-3固定在铣床加工平台1-1的端面上，而活动夹具组1-4则通过带Y轴方向滑轨的基座固定在铣床加工平台1-1的侧方，台面夹具组1-3和活动夹具组1-4的布局位置均可根据不同工件的形状而预先重设，数控铣刀机构1-2通过五轴机械手悬吊于铣床加工平台1-1上方并与铣床加工平台1-1内的数控加工中心电气连接。数控铣床1可以通过将电子文档格式下的复杂曲线路径进行示教编程的方式预先规划出铣刀在水平面上的移动轨迹，从而可以通过铣削切割的方式在板材上加工出复杂的轮廓线，并实现钻孔、开槽、阶梯面等加工。

但数控铣床的应用难点在于，其必须首先在待加工的工件上预先确定出一套坐标位置已知的加工参考基准点，从而使待加工工件上的工件坐标系与铣床平台上的加工坐标系相统一，而对于门立柱A这种复杂结构，其工件坐标系的确定不仅需要综合考虑毛坯料件的形状和尺寸，以兼顾边角余料的节约，并需要顾及铣刀沿预设轨迹行进过程中的工件变形量和关键节点位置的应力载荷承受情况，以避免工件在加工半途中产生轨迹偏差而报废。因此若工件坐标系及其坐标系的参考定位点确定不合理，将导致数控铣床加工方法无法在门立柱A的制造领域成功实施。