动车组裙板支架辅助定位装置的制作方法

本实用新型属于轨道客车裙板支架定位技术领域，具体涉及一种动车组裙板支架辅助定位装置。

背景技术：

如图1和图2所示，以垂向z轴为对称中心线k0将动车组等轨道客车的车体底架横断面镜像对称地分为左、右两部分，按照标准图纸的尺寸，钢结构1的下端面到底板2上端面的理论距离为h7。裙板支架3包括横断面外轮廓为矩形的滑轨体3-1和与滑轨体3-1上端水平面夹角为α1的裙板铰轴座3-3；矩形的滑轨体3-1上端面的中部设有t型滑槽3-2。裙板支架3侧壁到垂向z轴的理论尺寸值为l3。裙板4是倾斜安装的圆弧型壁板，裙板铰轴座3-3的最高端点a与裙板4的下端转动连接，裙板4的上端则固连于钢结构1下端面的锁孔b点。t型滑槽3-2上t字形水平开槽的宽度为l2，高度为h2，t型滑槽3-2上t字形竖直开口的宽度为l1。裙板铰轴座3-3最高端点a到滑轨体3-1上端面的理论高度为h1,裙板铰轴座3-3最高端点a到滑轨体3-1下端面的理论高度为h6。裙板4安装的旧有工序需要将裙板铰轴座3-3的最高端点a精确定位，并将裙板支架3与底板2固连，然后，将裙板4分别与裙板铰轴座3-3的最高端点a和锁孔b点完成组装。线段ab的图纸理论长度为l0，其与钢结构1的下端面的理论夹角为α2。

如图3所示，对裙板支架3旧有定位工艺包括如下步骤：

旧有步骤一：用直尺测量划线的方法确定钢结构1的竖直中心线，并用铅坠垂线法拉线将该竖直中心线作为垂向z轴标记出来；

旧有步骤二：用升降小车(图中未示)或位置可调的辅助安装架(图中未示)将裙板支架3从底板2上举升到一个不固定的高度值△t；

旧有步骤三：在假定裙板支架3的结构尺寸完全符合图纸理论尺寸的前提下，用直尺和拉线等常规划线方法测量裙板支架3侧壁到z轴的实际距离值，并在该数值等于l3时，将裙板支架3在水平y轴方向固定，从而同时确定出裙板铰轴座3-3最高端点a的实际水平位置；

旧有步骤四：按照锁孔b点的图纸理论尺寸y(b)，用常规划线方法实际测量，并用记号笔在钢结构1的下端面标记出锁孔b点的实际位置；

旧有步骤五：设裙板铰轴座3-3最高端点a在钢结构1的下端面上的理论投影点为c点，由此，根据余弦三角函数计算线段bc的水平y向理论长度值，并用记号笔在钢结构1的下端面标记出c点的实际位置；线段bc的水平y向理论长度值l5＝l0×cosα2；

旧有步骤五：根据正弦三角函数计算线段ac的垂向高度值h3＝l0×sinα2；

旧有步骤六：在c点位置放置铅坠垂线k1，然后以c点起点，在铅垂线k1上向下实际测量出h3的长度并画出标记，作为a点的实际高度参考点；

旧有步骤七：通过旧有步骤一所述的升降小车或位置可调的辅助安装架重新调整裙板支架3从底板2上的举升高度值△t，使板铰轴座3-3最高端点a铅锤高度上与旧有步骤六所述的a点的实际高度参考点彼此重合，从而确定a点的实际高度，并固定裙板支架3与底板2二者的相对位置。

然而，旧有步骤三所述a点的实际水平位置确定方法是在假定裙板支架3的结构尺寸完全符合图纸理论尺寸的前提下进一步实施的，但实际工作中，由于制造精度和人为测量误差的干扰下，基于裙板支架3侧壁到z轴的距离值l3所获得的最高端点a的水平位置，与该最高端点a的图纸理论尺寸y(a)值存在定位误差，这些因素都导致裙板支架3的旧有定位方法精度很差，据此完成裙板铰轴座3-3的最高端点a与裙板4的转动连接后，裙板4的顶端往往与锁孔b点无法装配，甚至导致裙板4的上边缘与裙板密封仓的边框相距甚远，无法满足车体美观和密封要求。

另一方面，现有的裙板支架定位过程包含大量测量划线、布置铅坠垂线的手工测绘过程，其引入的人为误差较多，工作劳动强度大，尤其是在旧有步骤五中对c点位置放置铅坠垂线k1的三角函数测量计算过程，不仅求解过程繁琐，而且实际测量完全建立在悬空和容易摆动的铅锤线上，导致测绘过程实施困难，结果准确性差，作业效率低下。

技术实现要素：

为了解决现有动车组裙板支架定位方法所采用的测绘方法包含大量测量划线、布置铅坠垂线的传统手工测绘过程，其引入的人为误差较多，不够严谨和科学，以及其包含的三角函数测量计算过程求解过程繁琐，引入的人为误差较多，导致该旧有的裙板支架定位方法测绘过程实施困难，劳动强度高，定位精度差、作业效率低下的技术问题，本实用新型提供一种动车组裙板支架辅助定位装置。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案如下：

动车组裙板支架辅助定位装置，其包括：水平基准座、气泡水平仪、两个水平滑块装置、t型滑槽中线定位机构、直线激光器和激光测距仪，水平基准座上端面的右侧设有沿y轴方向的基座水平滑槽，水平基准座上端面的左侧设有沿垂向z轴方向的基座垂向通孔；两个水平滑块装置均与基座水平滑槽滑动连接；直线激光器和激光测距仪均以光轴竖直向上的姿态分别通过一个对应的水平滑块装置与水平基准座上端面的右侧滑动连接；t型滑槽中线定位机构的中段与基座垂向通孔同轴固连。

所述t型滑槽中线定位机构包括蝶型螺母、压紧螺栓、弹簧、基准座高度定位套筒、滑槽中线定位杆和t型槽定位滑块；滑槽中线定位杆包括同轴一体成型的螺杆和光杆；光杆的下端垂直固连于t型槽定位滑块上端面的中心；

基准座高度定位套筒的总高度值为h1，内径为d4，其顶端设有端盖，端盖中心开有直径为d3的端盖中心孔；基准座高度定位套筒的底部为不带端盖的通孔，但基准座高度定位套筒下端的外部设有外径为d5的卡环；

基准座高度定位套筒和弹簧均同轴套在光杆上，弹簧的中段和上段均插入基准座高度定位套筒中；螺杆从端盖的中心孔内向上穿出，压紧螺栓与螺杆的中上段螺纹连接，螺杆的顶端设有带外螺纹的蝶形螺母安装凸台，蝶型螺母与蝶形螺母安装凸台的螺纹连接并锁紧；位于螺杆下端的光杆穿过基座垂向通孔并与其滑动连接；基准座高度定位套筒的上端面与基座垂向通孔下方的水平基准座端面贴合，压紧螺栓的下端面与基座垂向通孔的上方的水平基准座端面贴合。

所述t型槽定位滑块是垂向高度值为h2、长度为d1、宽度为d2的矩形块，其矩形块的长度值d1大于l1且小于l2，矩形块的宽度值d2小于l1；所述卡环的外径值为d5，且d5大于l1；弹簧的外径值d6小于l1；水平基准座的垂向高度值h4等于线段ac的垂向高度值h3的四分之一。

所述水平基准座为水平放置的矩形方钢管，沿方钢管水平延伸方向并从基座垂向通孔指向激光测距仪的方向设为y轴正方向；其基座垂向通孔的轴线的向上方向设为z轴正方向；水平滑块装置是由螺栓锁紧的滑块或磁铁滑块；直线激光器的直线激光平面m垂直于y轴并竖直向上投射，激光测距仪投射方向竖直向上，且其测距零基准线与水平基准座上端面共面。

本实用新型的有益效果是：该动车组裙板支架辅助定位装置，其按预先给定厚度值的水平基准座的上、下水平端面均用于作为全新的测绘水平面参考基准面。t型滑槽中线定位机构垂直固连于水平基准座的一端，直线激光器垂直固连于水平基准座的另一端，其二者按照给定的长度值进布置；直线激光器的光轴与t型滑槽中线定位机构的竖直旋转轴线平行，其直线激光器投射的直线激光平面m与水平基准座的侧壁和底面均垂直，从而用于作为三轴直角坐标系的转换参考基准。内部带有弹簧的t型滑槽中线定位机构可通过其t型槽定位滑块垂直锁紧于t型滑槽内，并使t型滑槽中线定位机构的旋转轴线与t型滑槽的底面的中线垂面重合，进而使t型滑槽的水平位置定位基准转换为t型滑槽中线定位机构的旋转轴线。基准座高度定位套筒用于使水平基准座与滑轨体的间距值符合裙板铰轴座的最高端点a的垂向z轴理论高度值。该裙板支架辅助定位装置能够使整个裙板支架能够以保持裙板铰轴座的最高端点a与水平基准座下端面始终的姿态与本实用新型的动车组裙板支架辅助定位装置固连成为一个带有裙板支架的整体基准座g，从而为利用两条直角边长度不变的三角函数原理优化和改进测绘手段，提供先决条件。气泡水平仪用于辅助水平基准座实现其上、下端面的快速水平校准，直线激光器的直线激光平面m垂直于y轴并竖直向上投射，并在钢结构的下端面形成直线投影光条，从而作为新的位置参考基准线，激光测距仪能够在任意y轴水平位置实现实际垂向高度差值的实时测量和显示，用其代替传统拉线铅坠实施非接触式远距离直线测量，不仅可以摆脱旧有测绘方法对锁孔b点的依赖，更能免除人工画线的繁重劳动，并避免因铅坠垂线容易晃动不易定位而引入测量误差的旧有问题。

附图说明

图1是现有车体底架横断面、裙板支架与裙板位置关系的结构示意简图；

图2是现有裙板支架的横断面结构示意图；

图3是旧有裙板支架定位工艺的原理示意图；

图4是利用本实用新型的动车组裙板支架辅助定位装置对裙板支架实施定位的原理示意图；

图5是本实用新型动车组裙板支架辅助定位装置的结构示意图；

图6是本实用新型动车组裙板支架辅助定位装置的局部剖面结构示意图；

图7是本实用新型中的t型滑槽中线定位机构的爆炸装配示意图；

图8是本实用新型中的t型滑槽中线定位机构的立体结构示意图；

图9是本实用新型中的基准座高度定位套筒的轴向剖面示意图；

图10是本实用新型动车组裙板支架辅助定位装置与裙板支架初步连接时的原理示意图；

图11是本实用新型中的带有裙板支架的整体基准座的定位原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图5至图9所示，本实用新型的动车组裙板支架辅助定位装置包括：水平基准座5、气泡水平仪6、两个水平滑块装置7、t型滑槽中线定位机构8、直线激光器9和激光测距仪10，水平基准座5上端面的右侧设有沿y轴方向的基座水平滑槽5-1，水平基准座5上端面的左侧设有沿垂向z轴方向的基座垂向通孔5-2；两个水平滑块装置7均与基座水平滑槽5-1滑动连接；直线激光器9和激光测距仪10均以光轴竖直向上的姿态分别通过一个对应的水平滑块装置7与水平基准座5上端面的右侧滑动连接；t型滑槽中线定位机构8的中段与基座垂向通孔5-2同轴固连。

所述t型滑槽中线定位机构8包括蝶型螺母8-1、压紧螺栓8-2、弹簧8-3、基准座高度定位套筒8-4、滑槽中线定位杆8-5和t型槽定位滑块8-6；滑槽中线定位杆8-5包括同轴一体成型的螺杆8-5-1和光杆8-5-2；光杆8-5-2的下端垂直固连于t型槽定位滑块8-6上端面的中心；基准座高度定位套筒8-4的总高度值为h1，内径为d4，其顶端设有端盖8-4-1，端盖8-4-1中心开有直径为d3的端盖中心孔；基准座高度定位套筒8-4的底部为不带端盖的通孔，但基准座高度定位套筒8-4下端的外部设有外径为d5的卡环8-4-2；基准座高度定位套筒8-4和弹簧8-3均同轴套在光杆8-5-2上，弹簧8-3的中段和上段均插入基准座高度定位套筒8-4中；螺杆8-5-1从端盖8-4-1的中心孔内向上穿出，压紧螺栓8-2与螺杆8-5-1的中上段螺纹连接，螺杆8-5-1的顶端设有带外螺纹的蝶形螺母安装凸台，蝶型螺母8-1与蝶形螺母安装凸台的螺纹连接并锁紧；位于螺杆8-5-1下端的光杆8-5-2穿过基座垂向通孔5-2并与其滑动连接；基准座高度定位套筒8-4的上端面与基座垂向通孔5-2下方的水平基准座5端面贴合，压紧螺栓8-2的下端面与基座垂向通孔5-2的上方的水平基准座5端面贴合。

所述t型槽定位滑块8-6是垂向高度值为h2、长度为d1、宽度为d2的矩形块，其矩形块的长度值d1大于l1且小于l2，矩形块的宽度值d2小于l1；所述卡环8-4-2的外径值为d5，且d5大于l1；弹簧8-3的外径值d6小于l1；水平基准座5的垂向高度值h4等于线段ac的垂向高度值h3的四分之一。

所述水平基准座5为水平放置的矩形方钢管，沿方钢管水平延伸方向并从基座垂向通孔5-2指向激光测距仪10的方向设为y轴正方向；其基座垂向通孔5-2的轴线的向上方向设为z轴正方向；水平滑块装置7是由螺栓锁紧的滑块或磁铁滑块；直线激光器9的直线激光平面m垂直于y轴并竖直向上投射，激光测距仪10投射方向竖直向上，且其测距零基准线与水平基准座5上端面共面。

利用本实用新型动车组裙板支架辅助定位装置的定位方法，其包括如下步骤：

步骤一：在标准图纸上求解第一参考垂线f在水平y轴上的横坐标值y(f)，其具体包括如下子步骤：

步骤1.1：如图4所示，从标准图纸上分别获得裙板铰轴座3-3的最高端点a到对称中心线k0的水平理论长度值y(a)和锁孔b点到对称中心线k0的水平理论长度值y(b)；

步骤1.2：设线段a’b是线段ab在平行于y轴的水平方向上的投影分量，并设线段a’b的中垂线为第一参考垂线f，则第一参考垂线f在水平y轴上的横坐标值y(f)可通过如下公式计算求得：

步骤二：在标准图纸上求解第一参考水平距离l4的长度值，其具体包括如下子步骤：

步骤2.1：如图4所示，从标准图纸上测量并获得t型滑槽3-2的开槽中心线e的水平理论横坐标值y(e)；

步骤2.2：通过如下公式计算解第一参考水平距离l4的长度值：

l4＝y(f)-y(e)……(2)

步骤三：依据下式求解第二参考水平距离l6的长度值：

步骤四：对本实用新型的动车组裙板支架辅助定位装置进行参量设置，其包括如下步骤：

步骤4.1：沿y轴方向在基座水平滑槽5-1内调整直线激光器9下方的水平滑块装置7，并使直线激光器9的直线激光平面m到基座水平滑槽5-1轴线的水平距离值等于步骤二所求得的第一参考水平距离l4，此后将直线激光器9下方的水平滑块装置7与基座水平滑槽5-1相对位置固定；

步骤4.2：沿y轴方向在基座水平滑槽5-1内调整激光测距仪10下方的另一个水平滑块装置7，并使激光测距仪10的测距光轴n与直线激光器9的直线激光平面m二者的水平间距值等于步骤三所求得的第二参考水平距离l6；此后将激光测距仪10下方的水平滑块装置7与基座水平滑槽5-1相对位置固定；

如图10和图11所示，步骤五：完成动车组裙板支架辅助定位装置与裙板支架的初步连接，其具体包括如下步骤：

步骤5.1：使t型滑槽3-2平行于水平x轴方向布置，并使裙板铰轴座3-3的最高端点a支撑在水平基准座5下端面的中段；

步骤5.2：使t型槽定位滑块8-6矩形块的长边平行于t型滑槽3-2的开槽延伸方向，并将t型槽定位滑块8-6插入t型滑槽3-2的底部；

步骤5.3：通过蝶型螺母8-1将滑槽中线定位杆8-5旋转90°，使t型槽定位滑块8-6矩形块的长边垂直于t型滑槽3-2的开槽延伸方向，并使t型槽定位滑块8-6的上端面受到t型滑槽3-2开口部位下端面的垂向限位；此时，通过t型滑槽3-2的开槽中心线e的竖直平面恰通过t型滑槽中线定位机构8的旋转轴线；

步骤六：完成t型滑槽中线定位机构8对t型滑槽3-2紧固连接和悬吊，其具体方法为：沿螺杆8-5-1向下旋转压紧螺栓8-2，使压紧螺栓8-2对水平基准座5的上端面施加沿滑槽中线定位杆8-5的轴向的紧固压力，由于基座垂向通孔5-2与光杆8-5-2滑动连接，因此该紧固压力通过水平基准座5的下端面传递到基准座高度定位套筒8-4上，并迫使卡环8-4-2的下端面与t型滑槽3-2槽口上端面紧密贴合；在此过程中，弹簧8-3的上端受到端盖8-4-1的压力并从初始的自由长度开始缩短，弹簧8-3的下端则插入t型滑槽3-2内并将紧固压力传递至t型槽定位滑块8-6的上端面上，从而增加t型槽定位滑块8-6的下端面与t型滑槽3-2底面之间的静摩擦力，使其二者固连，进而实现t型滑槽中线定位机构8在t型滑槽3-2中的完全固定；该固连方式使裙板支架3可以随t型滑槽中线定位机构8一起吊装和移动，并确保整个裙板支架3、水平基准座5和t型滑槽中线定位机构8三者之间的相对位置固定不变，进而使整个裙板支架3能够以保持裙板铰轴座3-3的最高端点a支撑在水平基准座5下端面的姿态，与本实用新型的动车组裙板支架辅助定位装置固连成为一个带有裙板支架的整体基准座g；此外，总高度值为h1的基准座高度定位套筒8-4恰能确保水平基准座5下端面与矩形的滑轨体3-1的高度差符合图纸理论尺寸要求；

步骤七：完成步骤六所述带有裙板支架的整体基准座g在y轴水平方向上的定位，其具体包括如下步骤：

步骤7.1：以车体底架横断面对称中心线k0为起点，在钢结构1的下端面沿水平y轴方向测量出步骤1.2所述的已知长度值y(f)，并在测量距离的终点处用记号笔画出沿水平x轴向的标记线m，从而确定出第一参考垂线f的水平位置；

步骤7.2：开启直线激光器9，使其竖直向上投射出直线激光平面m，并使直线激光平面m在钢结构1的下端面上形成直线投影光条；

步骤7.3：沿水平y轴方向移动步骤六所述带有裙板支架的整体基准座g，并直线激光平面m在钢结构1下端面上所形成的直线投影光条与步骤7.1所述沿水平x轴向的标记线m重合，从而使直线激光平面m到车体底架横断面对称中心线k0的距离值等于步骤1.2所述第一参考垂线f在水平y轴上的横坐标值y(f)；由于直线激光平面m到基座水平滑槽5-1轴线的水平距离值等于步骤二所求得的第一参考水平距离l4，因此跟公式2可知，此时基座水平滑槽5-1的轴线以及t型滑槽中线定位机构8的旋转轴线到车体底架横断面对称中心线k0的距离恰为t型滑槽3-2开槽中心线e的水平理论横坐标值y(e)，并由此导致通过以及t型滑槽3-2的开槽中心线e到车体底架横断面对称中心线k0的距离恰为t型滑槽3-2开槽中心线e的水平理论横坐标值y(e)，进而实现了沿水平y轴方向对裙板支架3及其裙板铰轴座3-3最高端点a的快捷定位；

步骤八：完成带有裙板支架的整体基准座g在z轴竖直方向上的定位，其具体包括如下步骤：

步骤8.1：在保持水平y轴方向位置不变的前提下，利用升降小车或位置可调的辅助安装架(图中未示)将裙板支架3从底板2上举升至一个高度值△t1，且△t1小于等于△t；

步骤8.2：观察气泡水平仪6并以裙板铰轴座3-3的最高端点a作为转轴在支撑点调整水平基准座5的水平度，直至水平基准座5的上端面与水平y轴平行；

步骤8.3：开启激光测距仪10，使其沿竖直z轴方向的光轴n测量水平基准座5的上端面与钢结构1的下端面的实际垂向高度差值，并通过侧向布置的显示屏实时显示该实际垂向高度差值的测量读数；

步骤8.4：设定一个垂向参考高度值h5，并使垂向参考高度值h5等于线段ac的垂向高度值h3的四分之三；

步骤8.5：通过升降小车或位置可调的辅助安装架，沿竖直z轴方向调整带有裙板支架的整体基准座g的垂向高度，直至步骤8.3所述激光测距仪10的实际垂向高度差值与步骤8.4所述参考高度值h5相同；从而使位于水平基准座5的下端面的裙板铰轴座3-3最高端点a到钢结构1的下端面的实际垂向距离值恰等于线段ab在图纸理论尺寸上的垂向投影线段ac的垂向高度值h3；

步骤九：在裙板支架3的下方加装高度调整垫片后撤去升降小车或位置可调的辅助安装架，并用常规焊接方式将裙板支架3与底板2焊接固定，再从裙板支架3上撤去本实用新型的动车组裙板支架辅助定位装置，即完成了裙板支架3的定位过程。

具体应用本实用新型的动车组裙板支架辅助定位装置时，选用myantenna摩天牌m1型激光测距仪10，并将激光测距仪10的显示单元的布置在水平基准座5的侧壁上。气泡水平仪6选用衡水博强精密水准仪器有限公司生产的型水准泡，直线激光器9可选用常规直线激光器，也可选用深圳市富喆科技有限公司生产的fu63511c10-bd22型十字线激光器。