一种分段式复合材料车体组装工装及组装工艺的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术车体技术领域，尤其涉及一种分段式复合材料车体组装工装及组装工艺。


背景技术：

2.随着原材料的发展和工艺的进步，复合材料在轨道交通应用中的成本正在逐渐降低；同时由于复合材料的耐疲劳、耐腐蚀等特性，降低了维护、修理成本；由于减重，提高了运营能力，减少了能耗，寿命周期成本也得到了降低。
3.在轨道交通中的应用充分发挥了碳纤维复合材料的优越特点，用更轻的材料完成与金属材料同等的结构设计，使整车较同类不锈钢或铝合金车体重量大大减少，从而对提高车体的运载能力、降低能源消耗、降低全寿命周期成本、减少路线损害等具有重大意义。
4.由于轨道交通车体尺寸较大，对其整体成型或者将车体分为端墙、侧墙、底墙等方式成型，对于复合材料而言，在固化成型时需要很大的模具或者热压罐，一方面成型困难、成本高，另一方面对复合材料的成型质量难以保证。在专利cn111559091a中公开了一种复合材料车体整体成型方法，其中公开了将车体分段成型的方法，在专利cn112975800b中，公开了一种复合材料车体粘接工装及其粘接工艺，其中基于分段成型方法，将分段的预浸料通过粘接工装粘接在一起，并进行整体固化成型。
5.然而在实际生产过程中，预浸料为柔性材料，在将预浸料张紧固定在粘接工装上时，其操作繁琐，而且需要在车体的每一段上都设置支撑机构和挤压机构来维持预浸料的外轮廓，在后续固化成型时操作困难。
6.鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种分段式复合材料车体组装工装及组装工艺，使其更具有实用性。
7.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种分段式复合材料车体组装工装及组装工艺，从而有效解决背景技术中的问题。
9.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种分段式复合材料车体组装工装对固化成型后的分段车体进行组装，包括：组装平台，所述组装平台在车体宽度的两端沿车体长度方向设置有两滑轨，两所述滑轨之间设置有若干对底部定位块，每一对所述底部定位块分别对其中一分段车体进行限位，限制分段车体向车体宽度方向偏移；两个龙门架，两所述龙门架沿所述滑轨滑动，所述龙门架上设置有外轮廓定位块，对分段车体外轮廓进行定位；
内部支撑装置，所述内部支撑装置沿所述滑轨滑动，且至少局部位于分段车体内，对分段车体内部进行支撑，将分段车体的外轮廓支撑至所述外轮廓定位块处。
10.进一步地，所述外轮廓定位块包括若干顶部定位块和若干侧边定位块，若干顶部定位块位于分段车体的顶端，若干侧边定位块分别位于分段车体宽度方向的两端。
11.进一步地，所述内部支撑装置包括：行走组件，所述行走组件设置于两所述滑轨上，沿两所述滑轨行走；支撑组件，所述支撑组件设置于所述行走组件上，且位于靠近所述龙门架的一端，所述支撑组件延伸至分段车体内，所述支撑组件上设置有若干顶部支撑结构和侧边支撑结构，分别对分段车体内部的顶部和两侧边进行支撑。
12.进一步地，所述顶部支撑结构与顶部定位块数量相同，且位置相互对应；所述侧边支撑结构与侧边定位块数量相同，且位置相互对应。
13.进一步地，所述支撑组件为可折叠结构，所述顶部支撑结构和侧边支撑结构折叠后所述支撑组件位于第一状态，所述顶部支撑结构和侧边支撑结构展开后所述支撑组件位于第二状态，所述支撑组件位于第一状态时，其外轮廓面积小于车体端墙上通道面积，所述支撑组件位于第二状态时，对分段车体内部进行支撑。
14.进一步地，所述支撑组件上设置有第一折叠杆，所述第一折叠杆沿竖直方向设置，且顶端至少包括一可折叠至水平的折叠段，所述第一折叠杆顶端设置有第二折叠杆，所述第二折叠杆水平设置，所述顶部支撑结构设置于所述第二折叠杆顶端，所述第二折叠杆中部与所述第一折叠杆连接，所述第二折叠杆两端可折叠至相互贴合。
15.进一步地，所述支撑组件上设置有两转动架，两所述转动架其中一端转动设置于所述行走组件上，且以竖直方向为旋转轴心，两所述转动架另一端设置有第三折叠杆，所述第三折叠杆竖直设置，且顶端至少局部可折叠至靠近底端处，两所述转动架转动时，带动两所述第三折叠杆相互靠近或远离，两所述第三折叠杆相互远离时，分别位于分段车体内靠近两侧边处，所述侧边支撑结构设置于所述第三折叠杆上；两所述第三折叠杆相互靠近时，位于分段车体内中部位置。
16.进一步地，所述顶部支撑结构和侧边支撑结构包括型材和螺杆，所述型材上设置有螺纹孔，所述螺杆与所述螺纹孔相互配合，所述螺杆旋转时可靠近或远离分段车体内壁，所述螺杆在靠近分段车体内壁的一端设置有柔性块，所述柔性块与分段车体内壁贴合，所述螺杆另一端设置有把手。
17.进一步地，在平行于车体长度延伸方向所述龙门架的长度小于分段车体的长度。
18.本发明还包括一种分段式复合材料车体组装工艺，进一步地，包括如下步骤：s1：将第一分段车体吊装至组装平台上方，并放置在对应的一对底部定位块之间；s2：将第一龙门架移动至所述第一分段车体处，对其外轮廓限位；s3：将第二分段车体吊装至组装平台上方，并放置在相邻的一对底部定位块之间，两个分段车体相互贴合；s4：将第二龙门架移动至所述第二分段车体处，对其外轮廓限位；s5：将内部支撑装置移动至靠近第二分段处，并移动至折叠的支撑组件伸入第二分段车体内；s6：将支撑组件展开，对第二分段内部进行支撑；
s7：将第一分段车体和第二分段车体进行固接；s8：将支撑组件折叠，并移动至第二分段车体外，将第二龙门架移动至第二分段车体外，将第一龙门架移动至第二分段车体处，第一龙门架与第二龙门架之间间距大于分段车体的长度；s9：将第三分段车体吊装至组装平台上方，并放置在靠近第二分段车体处，将原第二分段车体作为第一分段车体，将第三分段车体作为第二分段车体，重复步骤s4至s8直至所有分段车体固接完成。
19.本发明的有益效果为：本发明通过对固化成型后的分段车体进行组装，设置组装平台、两个龙门架和内部支撑装置，将两个分段车体吊装至组装平台上，底部定位块和龙门架的外轮廓定位块对分段车体的外轮廓一起定位，内部支撑装置对分段车体内部进行支撑，将分段车体的外轮廓与外轮廓定位块贴合，保证车体的外轮廓，然后将两个分段车体进行固接，由于分段车体为已经固化成型，所以可将分段车体看做板材来进行螺栓连接或铆接，一方面分段车体在成型时无需大尺寸的模具或热压罐，保证其成型质量，另一方面免去了对柔性预制体进行张紧支撑固定在粘接工装上的繁琐步骤，在对固化后的分段车体进行支撑时，操作简单，可以大幅提高生产效率，从而节省成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为组装工装的结构示意图；图2为内部支撑装置展开时的结构示意图；图3为顶部支撑结构的正面视图；图4为图3中的侧面视图；图5为图4中第二折叠杆折叠后的示意图；图6为图5中第一折叠杆折叠后的示意图；图7为侧边支撑结构的正面视图；图8为图7中转动架旋转后的示意图；图9为图8中第三折叠杆折叠后的示意图；图10为支撑组件折叠后通过端墙时的示意图；图11为顶部支撑结构和侧边支撑结构的结构示意图；图12为本发明中组装工艺步骤s1的示意图；图13为本发明中组装工艺步骤s2和s3的示意图；图14为本发明中组装工艺步骤s4至s7的示意图；图15为本发明中组装工艺步骤s8和s9的示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.如图1至11所示：一种分段式复合材料车体组装工装，对固化成型后的分段车体4进行组装，包括：组装平台1，组装平台1在车体宽度的两端沿车体长度方向设置有两滑轨11，两滑轨11之间设置有若干对底部定位块12，每一对底部定位块12分别对其中一分段车体4进行限位，限制分段车体4向车体宽度方向偏移；两个龙门架2，两龙门架2沿滑轨11滑动，龙门架2上设置有外轮廓定位块，对分段车体4外轮廓进行定位；内部支撑装置3，内部支撑装置3沿滑轨11滑动，且至少局部位于分段车体4内，对分段车体4内部进行支撑，将分段车体4的外轮廓支撑至外轮廓定位块处。
26.通过对固化成型后的分段车体4进行组装，设置组装平台1、两个龙门架2和内部支撑装置3，将两个分段车体4吊装至组装平台1上，底部定位块12和龙门架2的外轮廓定位块对分段车体4的外轮廓一起定位，内部支撑装置3对分段车体4内部进行支撑，将分段车体4的外轮廓与外轮廓定位块贴合，保证车体的外轮廓，然后将两个分段车体4进行固接，由于分段车体4为已经固化成型，所以可将分段车体4看做板材来进行螺栓连接或铆接，一方面分段车体4在成型时无需大尺寸的模具或热压罐，保证其成型质量，另一方面免去了对柔性预制体进行张紧支撑固定在粘接工装上的繁琐步骤，在对固化后的分段车体4进行支撑时，操作简单，可以大幅提高生产效率，从而节省成本。
27.在本实施例中，外轮廓定位块包括若干顶部定位块21和若干侧边定位块22，若干顶部定位块21位于分段车体4的顶端，若干侧边定位块22分别位于分段车体4宽度方向的两端。
28.如图2所示，内部支撑装置3包括：行走组件31，行走组件31设置于两滑轨11上，沿两滑轨11行走；支撑组件32，支撑组件32设置于行走组件31上，且位于靠近龙门架2的一端，支撑组件32延伸至分段车体4内，支撑组件32上设置有若干顶部支撑结构321和侧边支撑结构322，分别对分段车体4内部的顶部和两侧边进行支撑。
29.为了对分段车体4的组装，在对分段车体4吊装至组装平台1上时，需要龙门架2和内部支撑装置3能够沿滑轨11行走，在对分段车体4进行支撑时，通过顶部定位块21和顶部支撑结构321、侧边定位块22和侧边支撑结构322，来保证分段车体4的外轮廓，防止其产生形变，对组装等造成影响，提高组装效率。
30.由于车体两端的分段车体4包括端墙，端墙对分段车体4的外轮廓具有一定的支撑效果，所以在车体两端的两个分段车体4不容易产生形变，所以在组装时，只需设置一个内部支撑装置3，在组装时，按照车体长度顺序，从一端至另一端分别将分段车体4之间进行两两固接。
31.作为上述实施例的优选，顶部支撑结构321与顶部定位块21数量相同，且位置相互对应；侧边支撑结构322与侧边定位块22数量相同，且位置相互对应。
32.通过将顶部支撑结构321和顶部定位块21数量相同、位置对应，侧边支撑结构322和侧边定位块22数量相同、位置对应，从而在进行支撑时，分段车体4定位更准确，受力平衡，保证分段车体4的外轮廓。
33.如图3至10所示，支撑组件32为可折叠结构，顶部支撑结构321和侧边支撑结构322折叠后支撑组件32位于第一状态，顶部支撑结构321和侧边支撑结构322展开后支撑组件32位于第二状态，支撑组件32位于第一状态时，其外轮廓面积小于车体端墙上通道面积，支撑组件32位于第二状态时，对分段车体4内部进行支撑。
34.由于车体两端的端墙对分段车体4产生的包覆的效果，在对最后一段的分段车体4进行支撑时，支撑组件32只能通过端墙上的通道伸入，而且分段车体4之间组装时，在分段车体4两端设置有向车体内延伸的安装结构，也会对支撑组件32伸入分段车体4内造成一定的限位，所以将支撑组件32设置为可折叠结构，在折叠后其外轮廓面积小于端墙上通道的面积，从而在固定最后一个分段时，支撑组件32能够完全折叠后伸入分段组件内，然后再展开，对分段车体4进行支撑。
35.如图3至6所示，支撑组件32上设置有第一折叠杆323，第一折叠杆323沿竖直方向设置，且顶端至少包括一可折叠至水平的折叠段，第一折叠杆323顶端设置有第二折叠杆323，第二折叠杆323水平设置，顶部支撑结构321设置于第二折叠杆323顶端，第二折叠杆323中部与第一折叠杆323连接，第二折叠杆323两端可折叠至相互贴合。
36.如图7至9所示，支撑组件32上设置有两转动架325，两转动架325其中一端转动设置于行走组件31上，且以竖直方向为旋转轴心，两转动架325另一端设置有第三折叠杆326，第三折叠杆326竖直设置，且顶端至少局部可折叠至靠近底端处，两转动架325转动时，带动两第三折叠杆326相互靠近或远离，两第三折叠杆326相互远离时，分别位于分段车体4内靠近两侧边处，侧边支撑结构322设置于第三折叠杆326上；两第三折叠杆326相互靠近时，位于分段车体4内中部位置。
37.在对最后一个分段进行组装时，需要将支撑组件32进行完全折叠，此时将第二折叠杆323折叠至相互贴合，然后将第一折叠杆323顶端折叠，将两转动架325转动至相互靠近，再将第三折叠杆326进行折叠，从而能够从通道内伸入。
38.而对除了最后一个分段车体4安装时，无需将其完全折叠，只需将第一折叠杆323折叠一下，两个转动架325转动至相互靠近，即可避开两个分段之间的安装结构，使得支撑组件32能够伸入分段车体4内，从而节省组装时间。
39.如图11所示，在本实施例中，顶部支撑结构321和侧边支撑结构322包括型材33和螺杆34，型材33上设置有螺纹孔，螺杆34与螺纹孔相互配合，螺杆34旋转时可靠近或远离分段车体4内壁，螺杆34在靠近分段车体4内壁的一端设置有柔性块341，柔性块341与分段车
体4内壁贴合，螺杆34另一端设置有把手342。
40.通过将顶部支撑结构321和侧边支撑结构322设置为可调节的螺杆34，若两分段车体4之间的安装结构不是向车体内延伸的距离很大，则可通过调节螺杆34，使螺杆34对安装结构进行避让，伸入分段车体4内后，再通过调节螺杆34对分段车体4内壁进行支撑，使得在安装除最后一段分段车体4时，可无需将支撑组件32折叠，只需要调节螺杆34即可，在螺杆34端部设置柔性块341，可以对分段车体4内壁进行保护。
41.在本实施例中，在平行于车体长度延伸方向龙门架2的长度小于分段车体4的长度。
42.通过将龙门架2的长度小于分段车体4的长度，在将其中一个分段车体4吊装到组装平台1上时，可先将一个龙门架2移动到分段车体4上，而不影响另一个分段车体4的吊装。
43.如图12至15所示，本实施例中还包括一种分段式复合材料车体组装工艺，作为上述实施例的优选，包括如下步骤：s1：将第一分段车体4吊装至组装平台1上方，并放置在对应的一对底部定位块12之间；s2：将第一龙门架2移动至第一分段车体4处，对其外轮廓限位；s3：将第二分段车体4吊装至组装平台1上方，并放置在相邻的一对底部定位块12之间，两个分段车体4相互贴合；s4：将第二龙门架2移动至第二分段车体4处，对其外轮廓限位；s5：将内部支撑装置3移动至靠近第二分段处，并移动至折叠的支撑组件32伸入第二分段车体4内；s6：将支撑组件32展开，对第二分段内部进行支撑；s7：将第一分段车体4和第二分段车体4进行固接；s8：将支撑组件32折叠，并移动至第二分段车体4外，将第二龙门架2移动至第二分段车体4外，将第一龙门架2移动至第二分段车体4处，第一龙门架2与第二龙门架2之间间距大于分段车体4的长度；s9：将第三分段车体4吊装至组装平台1上方，并放置在靠近第二分段车体4处，将原第二分段车体4作为第一分段车体4，将第三分段车体4作为第二分段车体4，重复步骤s4至s8直至所有分段车体4固接完成。
44.通过对固化成型后的分段车体4进行组装，设置组装平台1、两个龙门架2和内部支撑装置3，将两个分段车体4吊装至组装平台1上，底部定位块12和龙门架2的外轮廓定位块对分段车体4的外轮廓一起定位，内部支撑装置3对分段车体4内部进行支撑，将分段车体4的外轮廓与外轮廓定位块贴合，保证车体的外轮廓，然后将两个分段车体4进行固接，由于分段车体4为已经固化成型，所以可将分段车体4看做板材来进行螺栓连接或铆接，一方面分段车体4在成型时无需大尺寸的模具或热压罐，保证其成型质量，另一方面免去了对柔性预制体进行张紧支撑固定在粘接工装上的繁琐步骤，在对固化后的分段车体4进行支撑时，操作简单，可以大幅提高生产效率，从而节省成本。
45.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围
由所附的权利要求书及其等效物界定。