一种钛合金转向架横梁成型装置及成型方法

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆转向架部件组对工装技术领域，尤其涉及一种钛合金转向架横梁成型装置及成型方法。

背景技术

钛合金构架(转向架)项目是新材料、新结构的研发项目，横梁主结构的接口处是带衬板的全对接焊缝，焊接量较大；再者，钛合金焊接散热慢导致钛合金焊接结构易变形，而横梁组成在焊接后还需要对横梁方口处进行再加工，加工量只有2.5mm。钛合金横梁若出现尺寸超差，不能采用普通碳钢的方法对其进行调修，因为钛合金在大气中受热易氧化，只能报废。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种钛合金转向架横梁成型装置，用于解决构架横梁焊后尺寸超差，不能对其进行调修，进而导致加工尺寸无法保证，影响产品质量和增加工人的劳动强度的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置，包括：

平台；其沿Y轴方向安装有导轨；

支座，其沿所述平台长度方向分布，用于承托小纵梁；

支撑平台，其对称地分布在所述支座两侧并通过所述导轨与所述平台滑动连接，用于承托横梁沿Y轴朝向所述小纵梁端部位移；

对中顶紧装置，其与所述支座固定连接，所述对中顶紧装置两端均能够与横梁B面底端相抵接触，以使两个所述横梁相对于所述对中顶紧装置中心对中；

支撑装置，其布设在所述对中顶紧装置上方，所述支撑装置两端均能够与横梁B面顶端相抵接触；

多个横梁顶紧装置，其装设于所述支撑平台上、并分布于所述横梁的A端、B端、以及A面上，以便沿X轴和Y轴调整所述横梁在所述支撑平台上的相对位置；

横梁压紧装置，其布设在所述横梁的A面侧、并安装于所述支撑平台上，以便从所述横梁上方压紧所述横梁，实现Z轴定位所述横梁；

纵梁压紧装置，所述支座位于所述小纵梁C面侧安装有所述纵梁压紧装置，以便从所述小纵梁上方压紧横梁，实现Z轴定位所述小纵梁；

多个纵梁顶紧装置，其分布于所述小纵梁两侧、并安装于所述支座和所述纵梁压紧装置上，以便沿X轴调整所述小纵梁在所述支座上的相对位置。

进一步的，所述小纵梁位于B面侧的所述纵梁顶紧装置装设有纵梁对中的丝杆，以便Y轴调整所述小纵梁在所述支座上的相对位置。

进一步的，所述对中顶紧装置和所述支撑装置均为能够沿Y轴伸展或收缩的杆状体结构，以便通过所述对中顶紧装置和所述支撑装置垂直与X轴对称地支撑在两个所述横梁之间。

进一步的，所述平台两侧位于两个所述导轨之间布设有定位顶紧装置，用于定位所述支撑平台与所述平台之间的相对位置。

进一步的，所述横梁顶紧装置设置的丝杆端部安装有定位块，通过所述定位块与所述横梁B端相抵接触，以使两个横梁B端端面共面，避免错边。

进一步的，所述支撑平台位于所述横的A端和B端均装设有防变形装置；

所述防变形装置设置有能够沿Y轴位移且构造呈U型结构的卡板，通过卡板与所述横梁端部卡合。

进一步的，丝杆，所述对中顶紧装置、横梁顶紧装置、横梁顶紧装置、横梁压紧装置、纵梁压紧装置、纵梁顶紧装置均装设有所述丝杆，用于施加顶紧或压紧作用力。

本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型方法，利用上述所述的一种钛合金转向架横梁成型装置合成钛合金转向架横梁，该方法包括：

步骤S1：备料：

两个小纵梁和两个横梁，所述横梁B面两端均形成有焊接接口，所述焊接接口内壁焊接有衬板，合成时，焊缝组对间隙为3-5mm；

步骤S2：定位所述小纵梁：

将所述小纵梁放置在所述支座上，并利用所述纵梁顶紧装置和所述纵梁压紧装置的所述丝杆先将两个所述小纵梁X、Y、Z三个方向定位顶紧；

步骤S3：Y轴定位所述横梁：

分别将两个所述横梁放置在所述支撑平台上，推动所述支撑平台沿导轨位移使所述横梁靠近小纵梁端部，所述小纵梁端部插入到所述横梁的衬板上，组对间隙为3-5mm时，首先，利用所述定位顶紧装置定位支撑平台，其次，利用所述横梁A面的所述横梁顶紧装置将所述横梁Y向尺寸固定；

步骤S4：X轴定位所述横梁：

调节所述横梁A端的所述横梁顶紧装置的丝杆，使所述横梁沿X轴朝向B端位移，所述横梁B端与所述定位块抵接后，此时，利用所述横梁两端的所述横梁顶紧装置将所述横梁X向尺寸固定；

步骤S5：Z轴定位所述横梁；

利用所述横梁压紧装置从所述横梁上方压紧所述横梁，将所述横梁Z向尺寸固定；

进一步的，步骤S3.1：Y轴定位所述横梁、并防横梁变形；

首先，利用所述对中顶紧装置两端的对中顶杆同步与两个所述横梁B面底端相抵接触，其次，两个所述支撑装置放置在所述横梁上部，利用所述支撑装置的支撑块与横梁B面顶端相抵接触。

进一步的，步骤S3.2：所述横梁Y向尺寸定位后，利用所述防变形装置的所述卡板与所述横梁端部卡合，沿Y向限位所述横梁端部，防止点固时所述横梁收缩变形。

在上述技术方案中，本发明提供的一种钛合金转向架横梁成型装置及成型方法，有益效果：

1)保证工件定位准确、精度高，提高成品件质量；

2)利用支撑平台可推动的方式最对横梁和小纵梁，以及横梁端部可调节式防变形装置设计提高了焊后部件整体平面度，降低工人大量调修的劳动强度，减少工时，提高生产效率；

3)焊接时，增加横梁压紧装置和纵梁压紧装置，保证工件装夹可靠、安全，防止焊接变形。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中钛合金转向架横梁轴测图；

图2是现有技术中钛合金转向架横梁俯视图；

图3是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置的轴测图；

图4是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置去除小纵梁和横梁状态的轴测图；

图5是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置的主视图；

图6是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置A-A剖视图；

图7是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置的俯视图；

图8是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置去除小纵梁和横梁状态的俯视图；

图9是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置支撑平台轴测图；

图10是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置对中顶紧装置轴测图；

图11是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置支撑装置轴测图；

图12是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置横梁压紧装置轴测图；

图13是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置小纵梁位置局部轴测图；

图14是本发明公开的一种钛合金转向架横梁成型装置小纵梁位置局部另一视角轴测图。

附图标记说明：

平台1；导轨1-1；定位顶紧装置1-2；丝杆1-2-1；中心立柱1-3；变位机连接板1-4；

支座2；

支撑平台3；

对中顶紧装置4；对中基座4-1；对中顶杆4-2；手柄4-3；

支撑装置5；支撑块5-1；

横梁顶紧装置6；丝杆6-1；定位块6-2；

横梁压紧装置7；压臂7-1；丝杆7-2；第一限位板7-3；

纵梁压紧装置8；压臂8-1；丝杆8-2；

纵梁顶紧装置9；定位板9-1；丝杆9-1-1；连接板9-2；丝杆9-2-1；丝杆9-3；

防变形装置10；定位柱10-1；丝杆10-2；卡板10-3；

支撑杆11；

横梁100；

纵梁200。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图3、4、5所示；

发明一种钛合金转向架横梁成型装置，包括：

平台1；其沿Y轴方向安装有导轨1-1，具体的，该平台1两端可以固连变位机连接板1-4，通过变位机连接板1-4与变位机连接；

支座2，其沿平台1长度方向分布，用于承托小纵梁200，其中，支座2包括四个，且间隔设置在平台1中部，通过支座2为对中顶紧装置4、纵梁压紧装置8、纵梁顶紧装置9、防变形装置10在平台1上提供安装点；

支撑平台3，其对称地分布在支座2两侧并通过导轨1-1与平台1滑动连接，用于承托横梁100沿Y轴朝向小纵梁200端部位移；其中，支座2和支撑平台3上表面均布设有承托小纵梁200和横梁100的支撑杆11，支撑杆11与支座2和支撑平台3螺纹连接，该支撑杆11可以是六角头螺栓，若干支撑杆11顶端共面、并形成支撑小纵梁200和横梁100定位基面，该结构中通过支撑杆11以多点的形式与横梁100和纵梁200下表面接触；

对中顶紧装置4，其与支座2固定连接，对中顶紧装置4两端均能够与横梁100B面底端相抵接触，以使两个横梁100相对于对中顶紧装置4中心对中，同时，通过对中顶紧装置4还可以防止点固时横梁100变形；

支撑装置5，其布设在对中顶紧装置4上方，支撑装置5两端均能够与横梁100B面顶端相抵接触；同样，通过支撑装置5同样可以防止点固时横梁100变形目的；

多个横梁顶紧装置6，其装设于支撑平台3上、并分布于横梁100的A端、B端、以及A面上，以便沿X轴和Y轴调整横梁100在支撑平台3上的相对位置；该横梁顶紧装置6包括顶紧支座和丝杆6-1，顶紧支座底端与支撑平台3固定连接，顶紧支座顶端螺旋传动连接有丝杆6-1，通过丝杆6-1与横梁100接触(如图7、8、9所示)；

横梁压紧装置7，其布设在横梁100的A面侧、并安装于支撑平台3上，以便从横梁100上方压紧横梁100，实现Z轴定位横梁100；该横梁压紧装置7包括底座和与底座旋转连接的压臂7-1，底座位于压臂7-1一侧旋转连接有第一限位板7-3，另一侧固连有第二限位板，使用时，通过第一限位板7-3与定位槽卡合，将压臂7-1限位在第一限位板7-3和第二限位板之间，阻挡压臂7-1旋转，压臂7-1顶端沿竖直轴线螺旋传动连接有丝杆7-2，通过丝杆7-2压紧横梁100，实现Z轴定位横梁100(如图9、12所示)；

纵梁压紧装置8，支座2位于小纵梁200C面侧安装有纵梁压紧装置8，以便从小纵梁200上方压紧横梁100，实现Z轴定位小纵梁200；为了保证工装结构通用性，纵梁压紧装置8与横梁压紧装置7结构基本相同，区别在于纵梁压紧装置8的压臂8-1两侧螺旋传动连接有丝杆9-3，通过丝杆9-3与小纵梁200C面接触，从而X轴限位小纵梁200(如图13、14所示)；

多个纵梁顶紧装置9，其分布于小纵梁200两侧、并安装于支座2和纵梁压紧装置8上，以便沿X轴调整小纵梁200在支座2上的相对位置。具体的，该纵梁顶紧装置9包括顶紧底座、定位板9-1和丝杆9-1-1、丝杆9-3(如图14所示)；

平台1对应小纵梁200位置的支座2固连有顶紧底座，顶紧底座顶端固连有定位板9-1，定位板9-1沿Y轴两端固连有丝杆9-1-1，通过丝杆9-1-1与小纵梁200D面接触，丝杆9-3与纵梁压紧装置8的压臂8-1螺旋传动，通过丝杆9-3与小纵梁200C面接触，实现X轴正反两个方向限位小纵梁200；

优选的，小纵梁200位于B面侧的纵梁顶紧装置9装设有纵梁200对中的丝杆，以便Y轴调整小纵梁200在支座2上的相对位置。

具体的，参见图14所示，该纵梁顶紧装置9包括定位板9-1，定位板9-1两端均螺旋传动有丝杆9-1-1，通过丝杆9-1-1顶紧小纵梁200D面，定位板9-1中部位于小纵梁200筋板两侧固连有连接板9-2，连接板9-2末端螺旋传动有能够使小纵梁200对中的丝杆9-2-1，即通过对该丝杆9-2-1沿Y轴调整小纵梁200位置；

优选的，对中顶紧装置4和支撑装置5均为能够沿Y轴伸展或收缩的杆状体结构，以便通过对中顶紧装置4和支撑装置5垂直与X轴对称地支撑在两个横梁100之间。

具体的，参见图10所示，该对中顶紧装置4包括与支座2固连的对中基座4-1，对中基座4-1内部装设有丝杠，对中基座4-1外部固连有驱动丝杠旋转的手柄4-3，扳动手柄4-3驱动丝杠旋转，通过丝杠驱动对中基座4-1两端的对中顶杆4-2伸展或收缩，从而顶紧两个横梁100；

参见图11所示，支撑装置5包括支撑丝杠，支撑丝杠两端螺旋传动有支撑块5-1，支撑块5-1与横梁100抵接，使用时，通过辅助扳手驱动支撑丝杠旋转，带动支撑块5-1伸展顶紧两个横梁100；

优选的，平台1两侧位于两个导轨1-1之间布设有定位顶紧装置1-2，用于定位支撑平台3与平台1之间的相对位置。

具体的，参见图4、6所示，该定位顶紧装置1-2包括顶紧支座和与顶紧支座螺旋传动的丝杆1-2-1，通过丝杆1-2-1与支撑平台3侧部抵接，定位支撑平台3与平台1之间的相对位置，避免支撑平台3沿Y轴位移，

该平台1周向还布设有四个中心立柱1-3，中心立柱1-3两个一组，分别固连在平台1的两端和两侧的居中位置，中心立柱1-3顶端固连尺寸检测装置时，该尺寸检测装置的检测面为平台1的横向中垂面和纵向中垂面。

优选的，横梁顶紧装置6设置的丝杆端部安装有定位块6-2，通过定位块6-2与横梁100B端相抵接触，以使两个横梁100B端端面共面，避免错边。

具体的，参见图9所示，以横梁100B端的横梁顶紧装置6为定位基准，该横梁顶紧装置6包括顶紧支座和与顶紧支座螺旋传动的丝杆6-1，该丝杆6-1端部旋转连接有U型结构的定位块6-2，通过定位块6-2与横梁100B端端面相抵接触，使用时，首先调平两个定位块6-2，使两个定位块6-2共面，方便两个横梁100最对时抵靠达到共面目的，避免错边；

优选的，支撑平台3位于横的A端和B端均装设有防变形装置10；

防变形装置10设置有能够沿Y轴位移且构造呈U型结构的卡板10-3，通过卡板10-3与横梁100端部卡合。

具体的，参见图13所示，防变形装置10包括定位柱10-1和丝杆10-2，丝杆10-2与定位柱10-1顶端螺旋传动，丝杆10-2端部旋转连接有卡板10-3，卡板10-3构造呈U型结构，通过卡板10-3与横梁100端部卡合，防止横梁100焊接时变形；

优选的，丝杆，对中顶紧装置4、横梁顶紧装置6、横梁顶紧装置6、横梁压紧装置7、纵梁压紧装置8、纵梁顶紧装置9均装设有丝杆，用于施加顶紧或压紧作用力，丝杆端部可以通过压块与横梁100或小纵梁200面接触。

发明一种钛合金转向架横梁成型方法，其利用权上述钛合金转向架横梁成型装置合成钛合金转向架横梁，该方法包括：

步骤S1：备料：

两个小纵梁200和两个横梁100，横梁100B面两端均形成有焊接接口300，焊接接口300内壁焊接有衬板，合成时，焊缝组对间隙为3-5mm，具体的为4mm(如图2所示)；

步骤S2：定位小纵梁200：

将小纵梁200放置在支座2上，并利用纵梁顶紧装置9和纵梁压紧装置8的丝杆先将两个小纵梁200X、Y、Z三个方向定位顶紧；

具体的，两个小纵梁200之间的间距按照技术要求规定的参数摆放在支座2上，利用纵梁顶紧装置9的丝杆9-1-1、丝杆9-3顶紧小纵梁200，实现X轴正反两个方向限位小纵梁200，通过纵梁D面连接板9-2上的丝杆9-2-1Y向限位小纵梁200筋板，实现Y轴正反两个方向限位小纵梁200，将纵梁压紧装置8的压臂8-1旋转至小纵梁200顶端，通过压臂8-1上的丝杆8-2压紧小纵梁200，实现Z轴限位小纵梁200(参见图3、13、14所示)；

步骤S3：Y轴定位横梁100：

分别将两个横梁100放置在支撑平台3上，推动支撑平台3沿导轨1-1位移使横梁100靠近小纵梁200端部，小纵梁200端部插入到横梁100的衬板上，组对间隙为3-5mm时，首先，利用定位顶紧装置1-2定位支撑平台3，其次，利用横梁100A面的横梁顶紧装置6将横梁100Y向尺寸固定；

具体的，该步骤中，推动支撑平台3带动横梁100靠近小纵梁200端部后，首先，通过平台1上的定位顶紧装置1-2定位支撑平台3位置，其次，利用支撑平台3上的横梁100A面所对应的横梁顶紧装置6将横梁100Y向尺寸固定(参见图6所示)；

步骤S4：X轴定位横梁100：

调节横梁100A端的横梁顶紧装置6的丝杆，使横梁100沿X轴朝向B端位移，横梁100B端与定位块6-2抵接后，此时，利用横梁100两端的横梁顶紧装置6将横梁100X向尺寸固定(参见图7、9所示)；

步骤S5：Z轴定位横梁100；

利用横梁压紧装置7从横梁100上方压紧横梁100，将横梁100Z向尺寸固定(参见图6、9所示)；

优选的，步骤S3.1：Y轴定位横梁100、并防横梁100变形；

首先，利用对中顶紧装置4两端的对中顶杆4-2同步与两个横梁100B面底端相抵接触，其次，两个支撑装置5放置在横梁100上部，利用支撑装置5的支撑块5-1与横梁100B面顶端相抵接触(参见图7、8所示)。

优选的，步骤S3.1.1：横梁100Y向尺寸定位后，利用防变形装置10的卡板10-3与横梁100端部卡合，沿Y向限位横梁100端部，防止点固时横梁100收缩变形(如图10所示)。

在上述技术方案中，本发明提供的一种钛合金转向架横梁成型装置及成型方法，有益效果：

1)保证工件定位准确、精度高，提高成品件质量；

2)利用支撑平台可推动的方式最对横梁和小纵梁，以及横梁端部可调节式防变形装置设计提高了焊后部件整体平面度，降低工人大量调修的劳动强度，减少工时，提高生产效率；

3)焊接时，增加横梁压紧装置和纵梁压紧装置，保证工件装夹可靠、安全，防止焊接变形。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。