[发明专利]高速列车头车车体组对装置及其组对方法

摘要

高速列车头车车体组对装置及其组对方法属于列车头车车体的焊接组对辅助定位装置领域，该装置包括车顶组对工装、前窗框定位工装、车顶吊装工装、侧墙组对工装和车体前端板组对工装；利用车顶组对工装完成车顶的组对和焊接，用车体前端板组对工装将车体前端板位于侧墙组对工装端部的标准位置，利用车顶吊装工装和前窗框定位工装完成车顶与侧墙组对工装的定位作业。本发明通过车顶组对工装使车顶可在地面上进行组对和焊接加工，可使车顶的各部件间定位效率和组对精度均获得大幅提升，进而显著地提高了车顶中垂面的对称性，因此可以大幅降低列车高速行驶时的风阻和由此产生的晃动及噪音，并优化力学传递路径，进一步提高车体的结构强度。

主权项

1.高速列车头车车体组对装置，其特征在于，该装置包括车顶组对工装(A)、前窗框定位工装(B)、车顶吊装工装(C)、侧墙组对工装(P)和车体前端板组对工装(Q)；所述车顶组对工装(A)为左右对称结构，其包括车顶组对框架(2)、前窗框工装连接座、顶灯框定位座(4)、多个龙骨弯梁中线定位座(5)、三组灯框弯梁支撑座(6)、多组边梁前部定位座(7)、多组弯梁及边梁后部定位座(8)、多组龙骨弯梁支撑机构(9)和两个边梁末端限位座(10)；车顶组对框架(2)的内部设有沿其纵向中线布置的车顶框架中心纵梁(2‑1)；车顶组对框架(2)外框的内部轮廓形状与车体(1)的车顶(1‑1)的外形的垂向投影轮廓形状相同，其用于固定车顶组对工装(A)的除车顶组对框架(2)之外的其余组成结构；前窗框工装连接座用于将车顶(1‑1)的前窗框(1‑1‑3)以车顶图纸设计给定的前窗框(1‑1‑3)与车顶(1‑1)的相对位置关系固定在车顶组对框架(2)上，前窗框工装连接座的底端固定在车顶组对框架(2)前部的纵向中间位置，前窗框工装连接座的顶端设有两个窗框工装连接座横向对接凸座和两个窗框工装连接座纵向对接凸座，由两个窗框工装连接座横向对接凸座和两个窗框工装连接座纵向对接凸座四者中心连线所构成结构的中垂面与车顶组对框架(2)的中垂面重合；顶灯框定位座(4)用于将车顶(1‑1)的车顶灯框(1‑1‑2‑5)以车顶图纸设计给定的车顶灯框(1‑1‑2‑5)与车顶(1‑1)的相对位置关系固定在车顶组对框架(2)上，顶灯框定位座(4)的底端固定在车顶框架中心纵梁(2‑1)中前段的纵向中间位置，顶灯框定位座(4)的顶部外形结构与车顶(1‑1)的车顶灯通孔(1‑1‑1‑1)结构相同，顶灯框定位座(4)顶部的中垂面与车顶组对框架(2)的中垂面重合，其到车顶框架中心纵梁(2‑1)的垂向高度与车顶灯框(1‑1‑2‑5)距离车体(1)底端面的垂向高度一致；多个龙骨弯梁中线定位座(5)和多组龙骨弯梁支撑机构(9)用于将车顶(1‑1)的龙骨弯梁(1‑1‑2‑2)以车顶图纸设计给定的龙骨弯梁(1‑1‑2‑2)与车顶(1‑1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上，多个龙骨弯梁中线定位座(5)的底端依次固定在车顶框架中心纵梁(2‑1)后部的纵向中线上，每个龙骨弯梁中线定位座(5)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合；每组龙骨弯梁支撑机构(9)的底端均对称固连在车顶框架中心纵梁(2‑1)中后段的两侧壁上；三组灯框弯梁支撑座(6)用于将车顶(1‑1)的顶灯框弯梁(1‑1‑2‑4)以车顶图纸设计给定的顶灯框弯梁(1‑1‑2‑4)与车顶(1‑1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上，每组灯框弯梁支撑座(6)均包括关于车顶组对框架(2)的中垂面镜像对称的两个灯框弯梁支撑座(6)，其二者的下端面通过螺栓固连在车顶组对框架(2)左侧或右侧的小纵梁上，灯框弯梁支撑座(6)的上端面的曲面形状与车顶(1‑1)的顶灯框弯梁(1‑1‑2‑4)下端面的曲面形状匹配；每组灯框弯梁支撑座(6)中的两个灯框弯梁支撑座(6)的底端均对称固定在顶灯框定位座(4)的左右两侧；多组边梁前部定位座(7)和多组弯梁及边梁后部定位座(8)用于将车顶(1‑1)的龙骨边梁(1‑1‑2‑1)以车顶图纸设计给定的龙骨边梁(1‑1‑2‑1)与车顶(1‑1)的相对位置关系定位在车顶组对框架(2)上，每组边梁前部定位座(7)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)前部的左右两侧，每组边梁前部定位座(7)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合；每组弯梁及边梁后部定位座(8)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)后部的左右两侧，每组弯梁及边梁后部定位座(8)顶部的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合；两个边梁末端限位座(10)用于限定龙骨边梁(1‑1‑2‑1)末端在车顶组对框架(2)上的位置，两个边梁末端限位座(10)的侧面对称固连在车顶组对框架(2)尾部的左右两侧；所述前窗框定位工装(B)包括窗框工装承力框架(11)、两个承力框架横向对接凸座(12)、两个承力框架纵向对接凸座(13)、窗框中垂面定位座(14)、多个C形夹钳、窗框工装连接框架(15)、两个连接框架横向对接凹座(16)和两个连接框架纵向对接凹座(17)；窗框工装承力框架(11)为等腰梯形框架结构，两个承力框架横向对接凸座(12)的底部固连在窗框工装承力框架(11)的前部横梁上，承力框架横向对接凸座(12)的顶部为横向V形块结构，横向V形块的两端设有横向连接耳(12‑1)；两个承力框架纵向对接凸座(13)的底部固连在窗框工装承力框架(11)的后部横梁上，承力框架纵向对接凸座(13)的顶部为纵向V形块结构，纵向V形块的两端设有纵向连接耳(13‑1)；窗框中垂面定位座(14)下端面的外轮廓形状与前窗框(1‑1‑3)的窗框体(1‑1‑3‑1)的外轮廓形状相同，窗框中垂面定位座(14)的上端面固连在窗框工装承力框架(11)外轮廓的下端面上；窗框工装连接框架(15)的下端面固连在窗框工装承力框架(11)内部横梁的下端面上，两个连接框架横向对接凹座(16)的底部固连在窗框工装连接框架(15)的前部横梁上，两个连接框架横向对接凹座(16)的顶部为横向V形槽结构；两个连接框架纵向对接凹座(17)的底部固连在窗框工装连接框架(15)的后部横梁上，两个连接框架纵向对接凹座(17)的顶部为纵向V形槽结构；两个连接框架横向对接凹座(16)的横向V形槽与两个窗框工装连接座横向对接凸座匹配对接，两个连接框架纵向对接凹座(17)的纵向V形槽与两个窗框工装连接座纵向对接凸座匹配对接；窗框中垂面定位座(14)的中垂面与前窗框(1‑1‑3)的中垂面共面，窗框中垂面定位座(14)的中垂面、两个承力框架横向对接凸座(12)和两个承力框架纵向对接凸座(13)四者中心连线所构成结构的中垂面、两个连接框架横向对接凹座(16)和两个连接框架纵向对接凹座(17)四者中心连线所构成结构的中垂面均与车顶组对框架(2)的中垂面重合；所述车顶吊装工装(C)包括窗框工装吊装框架(18)、车顶板吊装框架(19)和车顶吊装框架(20)，窗框工装吊装框架(18)的中部下端面前部设有两个承力框架横向对接凹座(18‑2)，窗框工装吊装框架(18)的中部下端面后部设有两个承力框架纵向对接凹座(18‑1)，两个承力框架纵向对接凹座(18‑1)和两个承力框架横向对接凹座(18‑2)的两端均设有连接耳，两个承力框架纵向对接凹座(18‑1)对应与两个承力框架横向对接凸座(12)通过两对连接耳匹配连接，两个承力框架横向对接凹座(18‑2)对应与两个承力框架纵向对接凸座(13)通过两对连接耳匹配连接；窗框工装吊装框架(18)的两侧下端面前部设有两个窗框吊装框架纵向对接凸座(18‑4)，窗框工装吊装框架(18)的两侧下端面后部设有两个窗框吊装框架横向对接凸座(18‑3)，窗框工装吊装框架(18)的中部上端面左右对称设有四个铰轴连接板；车顶板吊装框架(19)的上端面左右对称设有四个铰轴连接板，车顶板吊装框架(19)的中部下端面左右对称设有四个车顶板吊钩(19‑1)和四个车顶弧形压板(19‑3)，车顶板吊装框架(19)的两侧下端面左右对称设有四个车顶板吊装框架纵向对接凸座(19‑2)；车顶吊装框架(20)的下端面前部和后部各左右对称设有四个铰轴座，车顶吊装框架(20)的上端面左右对称设有四个吊耳(20‑1)；窗框工装吊装框架(18)、车顶板吊装框架(19)分别通过四个铰轴连接板、四个铰轴座及四个销轴的配合固连于车顶吊装框架(20)的下端；两个承力框架纵向对接凹座(18‑1)和两个承力框架横向对接凹座(18‑2)四者中心连线所构成结构的中垂面、两个窗框吊装框架横向对接凸座(18‑3)和两个窗框吊装框架纵向对接凸座(18‑4)四者中心连线所构成结构的中垂面、四个车顶板吊装框架纵向对接凸座(19‑2)中心连线所构成结构的中垂面均与车顶吊装框架(20)的中垂面重合；所述侧墙组对工装(P)包括多个底座(21)、多个左侧墙组对工装(22)和多个右侧墙组对工装(23)，多个底座(21)平行固定在地面上，多个底座(21)的中垂面均重合；多个左侧墙组对工装(22)和多个右侧墙组对工装(23)关于底座(21)的中垂面左右对称设置，多个左侧墙组对工装(22)和多个右侧墙组对工装(23)均一一对应固连在多个底座(21)上；左侧墙组对工装(22)包括左侧弧形板定位座(22‑1)、左侧弧形定位板(22‑2)、左侧连接板(22‑3)、左侧弧形板滑轨机构(22‑4)、左侧侧墙顶紧器(22‑5)、左侧窗框吊装框架横向对接凹座(22‑6)、左侧窗框吊装框架纵向对接凹座(22‑7)和左侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(22‑8)；左侧弧形板定位座(22‑1)的底部固连在底座(21)的左侧上端面，左侧弧形定位板(22‑2)的高度和弧度均对应与其各自所支撑位置处的车体(1)的左侧墙(1‑2)的高度及外形随形，左侧弧形定位板(22‑2)的左端面与左侧连接板(22‑3)固连，左侧连接板(22‑3)通过左侧弧形板滑轨机构(22‑4)与左侧弧形板定位座(22‑1)滑动连接；左侧侧墙顶紧器(22‑5)的固定端固连在两个底座(21)之间的连接板上，左侧侧墙顶紧器(22‑5)的压紧方向与左侧弧形定位板(22‑2)弧度方向相反设置；一个左侧窗框吊装框架纵向对接凹座(22‑7)和一个左侧窗框吊装框架横向对接凹座(22‑6)的下端面分别固连在与车体(1)前部对应的左侧弧形板定位座(22‑1)的顶端，两个左侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(22‑8)的下端面分别固连在与车体(1)后部对应的左侧弧形板定位座(22‑1)的顶端；右侧墙组对工装(23)包括右侧弧形板定位座(23‑1)、右侧弧形定位板(23‑2)、右侧连接板(23‑3)、右侧弧形板滑轨机构(23‑4)、右侧侧墙顶紧器(23‑5)、右侧窗框吊装框架横向对接凹座(23‑6)、右侧窗框吊装框架纵向对接凹座(23‑7)和右侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(23‑8)；右侧弧形板定位座(23‑1)的底部固连在底座(21)的右侧上端面，右侧弧形定位板(23‑2)的高度和弧度均对应与其各自所支撑位置处的车体(1)的右侧墙(1‑3)的高度及外形随形，右侧弧形定位板(23‑2)的右端面与右侧连接板(23‑3)固连，右侧连接板(23‑3)通过右侧弧形板滑轨机构(23‑4)与右侧弧形板定位座(23‑1)滑动连接；右侧侧墙顶紧器(23‑5)的固定端固连在两个底座(21)之间的连接板上，右侧侧墙顶紧器(23‑5)的压紧方向与右侧弧形定位板(23‑2)弧度方向相反设置；一个右侧窗框吊装框架纵向对接凹座(23‑7)和一个右侧窗框吊装框架横向对接凹座(23‑6)的下端面分别固连在与车体(1)前部对应的右侧弧形板定位座(23‑1)的顶端，两个右侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(23‑8)的下端面分别固连在与车体(1)后部对应的右侧弧形板定位座(23‑1)的顶端；两个窗框吊装框架纵向对接凸座(18‑4)对应与左侧窗框吊装框架纵向对接凹座(22‑7)、右侧窗框吊装框架纵向对接凹座(23‑7)匹配对接，两个窗框吊装框架横向对接凸座(18‑3)对应与左侧窗框吊装框架横向对接凹座(22‑6)、右侧窗框吊装框架横向对接凹座(23‑6)匹配对接，四个车顶板吊装框架纵向对接凸座(19‑2)对应与两个左侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(22‑8)、两个右侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(23‑8)匹配对接；左侧窗框吊装框架纵向对接凹座(22‑7)、右侧窗框吊装框架纵向对接凹座(23‑7)、左侧窗框吊装框架横向对接凹座(22‑6)和右侧窗框吊装框架横向对接凹座(23‑6)四者中心连线所构成结构的中垂面、两个左侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(22‑8)和两个右侧车顶板吊装框架纵向对接凹座(23‑8)四者中心连线所构成结构的中垂面均与底座(21)的中垂面重合；所述车体前端板组对工装(Q)包括基座(25)、定位板固定座(26)、前端板定位板(27)、两个前端板纵向顶紧器(28)和两个前端板横向顶紧器(29)；基座(25)平行于底座(21)设置，基座(25)的中垂面与底座(21)的中垂面重合，基座(25)的上端面左右对称设有两个端板组对工装滑轨机构(25‑1)；定位板固定座(26)整体呈L形，定位板固定座(26)的水平板下端面与两个端板组对工装滑轨机构(25‑1)的滑块上端面固连；前端板定位板(27)的外轮廓形状与车体(1)的前端门拱板(1‑4‑1)的外轮廓形状相同，前端板定位板(27)垂直于基座(25)并固连在定位板固定座(26)的竖直段，前端板定位板(27)的中垂面与底座(21)的中垂面重合；前端板定位板(27)的中部下端面固连一个L形托板(27‑1)，L形托板(27‑1)的水平段平行于基座(25)设置，且位于前端板定位板(27)的后侧；两个前端板纵向顶紧器(28)左右对称设置，两个前端板纵向顶紧器(28)的固定端固连在定位板固定座(26)的水平板上端面上，两个前端板纵向顶紧器(28)的压紧端压向前端板定位板(27)的后端面，两个前端板纵向顶紧器(28)的压紧端位于L形托板(27‑1)水平段的上方；两个前端板横向顶紧器(29)的固定端分别固连在基座(25)的左右两侧，两个前端板横向顶紧器(29)的压紧端压向前端板定位板(27)的侧端面。