[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

说明书

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属于轨道车辆司机室整体环形框制造领域，该工装包括多组限位机构、滚压机构和拉弯胎具，限位机构包括胎模基座端连接座、L型支臂、丝杠压紧机构、压紧基座板、随型压块和四个随型压块连接螺栓；胎模基座端连接座包括连接座、铰轴座和状态锁止插销，丝杠压紧机构包括丝杆和垂直固连于其端部的丝杆驱动手柄。本发明能够有效解决传统弯曲成形工艺存在的型材截面高、变形抗力大，拉弯后易出现不能完全贴合模具型面的缺陷；工装结构简单，成形方法效率高，易于使用，成形质量优，能够大幅提高成形精度，降低后续尺寸调修难度和工作量，从而明显改进一次性成形的良品率，进而节约生产成本。

技术领域

本发明属于轨道车辆司机室整体环形框制造领域，具体涉及一种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。

背景技术

高速列车司机室的门拱形整体环形框是高速列车铝合金车体制造难度最大的典型零件之一，该构件由铝合金型材弯曲而成，是车体主要的承载构件，其形状精度直接决定着整个车体的制造精度，对成形精度、产品质量要求都很高。

如图2和图3所示，现有的司机室的门拱形整体环形框2由二根外部弯梁N和一根车顶弯梁M组焊而成，其需由多根型材类制件单独成形后再彼此组焊，总长度约8～9米。该构件的制造难点不仅在于其近似于槽钢的复杂截面形状，更在于其沿轮廓线的伸长方向不仅存在两侧对称的上部直线段D1、下部直线段E1，还存在多个曲率变化的顶部大弧线段A1、上部弧线段B1、下部弧线段C1。由于该整体环形框2型材壁的厚度值小且曲率半径变化复杂，因此在焊接制造过程中，材料焊接热变形剧烈，变形协调性差，成形难度高，易导焊后致回弹尺寸大、截面畸变、垂直度误差大等缺陷。

现有成形方法采用焊接工艺，先将两根外部弯梁N和一根车顶弯梁M分别弯曲成形后，再定位组装彼此焊接而成。采用这种方法，外部弯梁、车顶弯梁的单件成形质量会影响组装焊接的总体精度，外部弯梁、车顶弯梁均需要单独的成形模具，模具的总体成本高；并且组装焊接工序多，难以控制焊接变形及残余应力。

另一方面，如图1所示的拉弯机设备1是较为公知的铝合金类型材拉弯成型设备，其在基础胎膜1-1的前端设有上下压模组合而成的胎膜前端开槽1-2和胎膜前端弧线端面1-3，弧线端面1-3根据拉弯工件的目标形状和曲率和工件自身的回弹指标预先计算出回弹补偿量，从而在拉弯成型后自动补偿应力变形量，以减小回弹。然而基于现有拉弯机的拉弯成型方法通常仅依靠对模具自身曲率和回弹量的设计改进，却无法从胎膜前端开槽1-2的方向对待拉伸的铝合金型材进行侧向约束，尤其在应对高速列车司机室的门拱形整体环形框这类截面形状复杂、弧线段数量多且曲率变化大的尺寸超大铝型材工件时，由于其型材截面高、变形抗力大，拉弯后易出现不能完全贴合模具型面的缺陷，因此基于现有拉弯机的拉弯成型方法通常无法有效控制顶部大弧线段A1上部弧线段B1和下部弧线段C1的曲率变化或回弹变形，经常出现顾此失彼不能兼顾的情况，从而无法满足整体环形框2的一次性拉弯成型需求。其在现有拉弯成型后，还需经过多次补偿纠正和调修处理，大幅增加了劳动强度和生产成本，甚至导致基于拉弯工艺制造成本远高于旧有阻焊制造方法，进而使得基于拉弯成型工艺的制造方法在高速列车司机室整体环形框的制造领域无法低成本地有效实施。

发明内容

为了解决现有高速列车司机室的门拱形整体环形框，其分体成型、焊接组装的焊接制造工艺，因型材壁的厚度值小且曲率半径变化复杂，以及材料焊接热变形剧烈，变形协调性差，等因素制约，导致其焊接成形难度高，易导焊后致回弹尺寸大、截面畸变、垂直度误差大等缺陷；而现有基于拉弯机的拉弯成型方法无法从胎膜前端开槽的方向对待拉伸的铝合金型材进行侧向约束，导致其在应对高速列车司机室的门拱形整体环形框这类截面形状复杂、弧线段数量多且曲率变化大的尺寸超大铝型材工件时，无法有一次性兼顾曲率变化量控制或回弹变形，经常出现顾此失彼不能兼顾的情况，从而无法高速列车司机室整体环形框的低成本制造需求的技术问题，本发明提供一种高速列车司机室整体环形框一体化成形工装及成形方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：