[发明专利]高速列车司机室整体环形框一体化成形工装及其成形方法

权利要求书

1.高速列车司机室整体环形框一体化成形工装，其特征在于：该工装包括多组限位机构(3)、滚压机构(4)和拉弯胎具(5)，所述拉弯胎具(5)包括开设在胎模基座(5-1)前端的胎模槽(5-2)和胎模弧线端面(5-3)；胎模槽(5-2)与胎模弧线端面(5-3)共同形成模具凹模；所述滚压机构(4)位于拉弯胎具(5)凹模左右端头的外侧；滚压机构(4)包括滚压机构支撑座(4-1)、XY平面双向驱动结构(F)和凸模滚轮(4-6)，凸模滚轮(4-6)通过XY平面双向驱动结构(F)固连在滚压机构支撑座(4-1)上端面，凸模滚轮(4-6)与模具凹模位于同一高度平面上并彼此对应；所述限位机构(3)包括胎模基座端连接座(3-1)、L型支臂(3-2)、丝杠压紧机构(3-3)、压紧基座板(3-4)、随型压块(3-5)和四个随型压块连接螺栓(3-6)；胎模基座端连接座(3-1)包括连接座(3-1-1)、铰轴座(3-1-2)和状态锁止插销(3-1-3)，连接座(3-1-1)以可拆卸的方式与胎模基座(5-1)固定连接；L型支臂(3-2)包括支臂水平段(3-2-1)和支臂悬垂段(3-2-2)，支臂水平段(3-2-1)通过转轴与铰轴座(3-1-2)转动连接；支臂悬垂段(3-2-2)的下部设有平行于支臂水平段(3-2-1)的支臂螺孔(3-2-2-1)；丝杠压紧机构(3-3)包括丝杆(3-3-1)和垂直固连于其端部的丝杆驱动手柄(3-3-2)；丝杠(3-3-1)的另一端穿过支臂螺孔(3-2-2-1)并垂直固连于压紧基座板(3-4)后端面的中心；随型压块(3-5)的后端面通过四个随型压块连接螺栓(3-6)与压紧基座板(3-4)的前端面固连；所述铰轴座(3-1-2)的轴座侧壁上还分别设有围绕其转轴的非工作状态防转插销孔(3-1-2-1)和工作状态锁止插销孔(3-1-2-2)，支臂水平段(3-2-1)的末端也设有支臂锁止插销孔(3-2-1-1)，状态锁止插销(3-1-3)以可拆卸的方式将支臂锁止插销孔(3-2-1-1)与非工作状态防转插销孔(3-1-2-1)或工作状态锁止插销孔(3-1-2-2)同轴固连；所述多个限位机构(3)均沿胎模槽(5-2)布置于胎模基座(5-1)的外边缘，且每个限位机构(3)的随型压块(3-5)均可沿水平方向压紧在沿胎模槽(5-2)的槽口外部。

2.如权利要求1所述的高速列车司机室整体环形框一体化成形工装，包括其特征在于：连接座(3-1-1)可通过多个螺栓以可拆卸的方式与胎模基座(5-1)固定连接；或者，连接座(3-1-1)自身为带有开关的强磁力底座，并通过强磁力吸附的方式与胎模基座(5-1)的上端面固连。

3.如权利要求1所述的高速列车司机室整体环形框一体化成形工装，其特征在于：所述XY平面双向驱动结构(F)是彼此上下层叠且伸缩方向相互垂直的两组液压或缸气缸或直线导轨或丝杠机构。

4.如权利要求1所述的高速列车司机室整体环形框一体化成形工装，其特征在于：所述由胎模槽(5-2)与胎模弧线端面(5-3)共同形成模具凹模，其横断面的形面轮廓均以整体环形框(2)型面的俯视图图纸理论曲面尺寸参数为输入量，经过公知的拉弯模具的专业模拟仿真软件计算求解其拉升应力变形的回弹补偿参量，并根据该优化后的回弹补偿参量结果进行模具凹模面型曲面的实际制造。

5.如权利要求4所述的高速列车司机室整体环形框一体化成形工装，其特征在于：所述限位机构(3)的布设数量大于或等于权利要求4所求解的包含回弹补偿参量结果的整体环形框(2)曲面圆弧段上的曲率变化连接点数量；对于曲率变化平缓的曲面圆弧段，在其每两段弧段的相切连接点处均对应布置一个限位机构(3)；对于曲率变化平缓的曲面圆弧段，在其各奇数个的圆弧段相切连接点位置，按彼此间隔的方式对应布置一个限位机构(3)。

6.如权利要求5所述的高速列车司机室整体环形框一体化成形工装，其特征在于：凸模滚轮(4-6)的滚轮踏面和每个限位机构(3)上随型压块(3-5)的面型曲面均模具凹模曲面上布置限位机构(3)位置对应曲率进行匹配的形面加工。

7.基于前述任意一项权利要求所述的高速列车司机室整体环形框一体化成形工装的成形方法，其特征在于：所述整体环形框(2)的一体化成形方法包括如下步骤：

步骤一：将整体环形框(2)的铝合金类型材的两端分别通过拉弯机自带的两个拉弯夹钳夹持，并使顶部大弧线段(A1)最先嵌入模具凹模门拱形的顶端位置，此后，启动拉弯机并驱使两个拉弯夹钳从模具凹模门拱形顶端的两侧位置逐渐向下部直线段(E1)所对应的门拱形底边方向缓慢运动；在拉弯夹钳夹持力的初步夹紧限位作用下，利用拉弯胎具(5)对型材进行预拉伸，使得型材进入塑性状态；

步骤二：通过拉弯机自带的拉弯夹钳进一步将进入塑性状态后的整体环形框(2)铝合金类型材逐渐弯曲，并贴靠和包绕胎模弧线端面(5-3)的型面，在此过程中，按照从中间到两边的顺序，依次使用布设在拉弯胎具(5)的型面各个的曲率变化连接点的各组限位机构(3)将顶部大弧线段(A1)、上部弧线段(B1)、上部直线段(D1)、下部弧线段(C1)、下部直线段(E1)分别压紧，以确保型材各段均包绕并紧密贴合在胎模弧线端面(5-3)的曲线型面上；

步骤三：在整体环形框(2)型材变形贴靠和包绕胎模弧线端面(5-3)型面的最后阶段，分别启动两个滚压机构(4)各自的XY平面双向驱动结构(F)，使其带动凸模滚轮(4-6)贴靠在对应的下部直线段(E1)外部并沿其外侧端面滚动和施加一定的压力，利用滚轮踏面把型材脱模隆起的部分重新压紧贴合在胎模弧线端面(5-3)的曲线型面上，迫使型材通长全部与拉弯胎具(5)的型面完全贴合；

步骤四：步骤四：拉弯成形过程结束，即可令XY平面双向驱动结构(F)带动凸模滚轮(4-6)反向运动并解除其对下部直线段(E1)的压力，拉弯机自带的拉弯夹钳松开整体环形框(2)的两端；并逐一将每个限位机构(3)上状态锁止插销(3-1-3)从其对应的工作状态锁止插销孔(3-1-2-2)中拔出，将支臂水平段(3-2-1)绕铰轴座(3-1-2)转动至竖直状态并将状态锁止插销(3-1-3)插入非工作状态防转插销孔(3-1-2-1)，此后即可进入后续工序。