一种高速列车车体型材及部件表面处理系统的制作方法

本实用新型属于改变有色金属的物理结构技术领域，尤其涉及一种高速列车车体型材及部件表面处理系统。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：现有的高铁、动车、地铁、磁悬浮等轨道车辆，其车体材料大部分为铝合金型材，铝合金型材的主要生产方式为热挤压，由于材料本身特点及生产原理的限制，热挤压型材表面极易出现划伤、磕伤等表面缺陷，这些表面缺陷不仅会影响外观质量，还会降低型材及部件的力学性能及疲劳寿命，因此需要对这些缺陷进行后续处理，目前的处理方法基本为人工打磨、抛光，而一般车体型材都在20米到30米之间，在3个人同时工作的前提下，至少需要35分钟，工作量大、时间长，处理成本较高，产品打磨后的一致性差，因此一般出现批量划伤时都会停止生产，造成生产成本增加，出现缺陷的产品也会进行报废处理，降低了成品率。

现运行的各类高速列车车体结构基本相同，其中车体由底架、车顶、侧墙、端墙等部件组成，由于大部件产品是焊接而成，焊接后会在部件表面形成焊道余高，这些焊道余高会影响后续其他结构件的安装，而对于侧墙、裙板、端墙等有外露面的部件来说，这些焊道余高会影响喷漆后的外观质量，因此需要对这些焊道余高进行去除、磨平及抛光，现有的加工设备一般为30米的大型加工中心，这种设备一般造价在2000万以上，每小时的加工费用约为900元，返修费用约为200元，每个工件的装卡时间需要至少20分钟。

综上所述，现有技术存在的问题是：对型材表面进行处理时，不仅辅助成本高，还占用了一定的人力、设备，产品的综合质量也有所降低；占用设备时间长，加工成本高。

解决上述技术问题的难度：

对型材表面进行处理时，至少需要3个人，打磨时间在35分钟以上，打磨区域在通长方向的深度、宽度、方向等方面一致性差；焊缝余高去除设备造价在2000万以上，每小时的加工费用约为900元，返修费用约为200元，每个工件的装卡时间需要至少20分钟。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种高速列车车体型材及部件表面处理系统。，

本实用新型是这样实现的，一种高速列车车体型材及部件表面处理系统，所述高速列车车体型材及部件表面处理系统包括：移动分总成、机械臂分总成、定位分总成、滑道分总成、夹紧分总成、支架分总成。

移动分总成用于安装机械臂分总成，并定位机械臂分总成在X轴、Z轴的相对位置；

机械臂分总成用于调整加工端在Y轴的相对位置，并使加工端绕X轴、Y轴、Z轴进行旋转，调整加工端在X轴、Y轴、Z轴的空间位置，实现三维加工；

定位分总成用于对工件进行定位、夹紧，使工件沿Y轴进行单向移动，调整工件的待处理区域与表面处理系统加工区域的相对位置；

滑道分总成用于运输产品，使产品沿Y轴方向进行双向移动，调整工件的待处理区域与表面处理系统加工区域的相对位置，并承载产品重量；

夹紧分总成用于夹紧、固定工件；支架分总成用于其他分总成、传动部件的安装。

进一步，所述移动分总成由支撑组件及伺服电机组成；支撑组件主要为三角承重梁、齿条及直线导轨组成，伺服电机、齿条通过螺栓固定在三角承重梁上，三角承重梁下部与机械臂分总成通过直线导轨连接，直线导轨的轨道通过螺栓与三角承重梁连接，直线导轨的滑块通过螺栓与机械臂分总成的框架连接，三角承重梁上部与支架分总成通过直线导轨连接，直线导轨的轨道通过螺栓与支架分总成的承重梁连接，直线导轨的滑块通过螺栓与三角承重梁连接；主要用于定位机械臂分总成及调整加工深度；伺服电机是移动分总成的动力部分，可调整机械臂分总成在X轴、Z轴的相对位置。

进一步，所述机械臂分总成由伺服电机及结构件组成，伺服电机通过螺栓安装在结构件的框架上，用于整机械臂分总成在Y轴的相对位置，并使加工端绕X轴、Y轴、Z轴进行旋转，调整加工端在X轴、Y轴、Z轴的空间位置，实现三维加工；结构件由框架、轴承、传动轮、锁紧气缸组成，轴承、传动轮、锁紧气缸通过螺栓安装在框架上，加工端上的轴通过轴承与框架连接。

进一步，所述定位分总成包括支架、定位架及液压缸；支架底部通过螺栓固定在地基上，上部通过螺栓安装液压缸，定位架下部通过直线导轨与支架连接，直线导轨的轨道通过螺栓与支架连接，直线导轨的滑块通过螺栓与定位架连接，用于对工件进行定位、夹紧，液压缸可使结构件沿Y轴进行移动，调整产品的待处理区域与表面处理系统加工区域的相对位置。

进一步，所述滑道分总成包括支架、滑道及伺服电机；伺服电机通过螺栓安装在滑道内部，滑道通过螺栓安装在支架上部，支架底部通过螺栓固定在地基上；伺服电机及滑道使产品沿Y轴方向移动，以调整产品的待处理区域与表面处理系统加工区域的相对位置，支架用于承载产品重量。

进一步，所述夹紧分总成包括支架、挡板、旋转液压缸；挡板通过螺纹与液压缸的柱塞杆连接，液压缸通过螺栓安装在支架上，支架底部通过螺栓固定在地基上；旋转液压缸使挡板绕Y轴旋转，装卡、卸载工件时，使挡板处于水平状态，不与工件发生干涉，夹紧工件时，将挡板由水平状态调节至竖直状态并沿Y轴方向移动，最终与工件进行接触并固定。

进一步，所述支架分总成由承重梁、直线导轨及齿条组成，直线导轨及齿条通过螺栓安装在承重梁上部，承重梁底部通过螺栓固定在地基上，主要用于其他分总成、传动部件的安装。

综上所述，本实用新型的优点及积极效果为：本实用新型所有执行过程由PLC、伺服电机、传感器控制，操作人员只需要在打磨前输入设定参数，系统将自动定位、打磨、换刀、抛光，全部过程不需要人工再操作，对同类产品进行批量加工时，不需要重新设定、校准，重复精度高，在压缩处理时间、减少操作人员、降低加工费用的同时，保证了产品整体的一致性，并且适用于目前所有尺寸的型材及部件产品。

本实用新型可对平面、曲面及不规则表面的划伤、磕伤等缺陷进行局部或通长打磨及抛光，对焊道进行局部或通长的返修、去除、磨平及抛光，并可对产品进行微量加工。本实用新型造价低于20万元，可以减少90％的资金投入，全部过程采用自动控制，不仅可以提高产品表面处理的稳定性，还使部件装卡时间由20分钟，缩减至5分钟，效率提高300％，机加费用每小时节省848元，焊接返修费用每小时节省145.2元，每小时的加工费用节约94％，返修费用节约74％，型材打磨操作人员由三人减少到一人，可省去67％的人工成本，20米长型材的打磨时间由35分钟缩减至10分钟，效率提高250％。同时减少、设备、人员、场地的占用，在提高生产效率、成品率的同时，降低生产、加工、返修成本，从而降低产品的综合成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的高速列车车体型材及部件表面处理系统结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的高速列车车体型材及部件表面处理方法流程图；

图中：1、支架分总成；2、移动分总成；3、机械臂分总成；4、定位分总成；5、滑道分总成；6、夹紧分总成。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供的高速列车车体型材及部件表面处理系统包括：支架分总成1、移动分总成2、机械臂分总成3、定位分总成4、滑道分总成5、夹紧分总成6。

移动分总成2由支撑组件及伺服电机组成。支撑组件主要为三角承重梁、齿条及直线导轨组成，在其下部与机械臂分总成3通过直线导轨连接，上部与支架分总成1通过直线导轨连接，主要用于定位机械臂分总成3及调整加工深度；伺服电机是移动分总成2的动力部分，可调整机械臂分总成在X轴、Z轴的相对位置。

机械臂分总成3由伺服电机及结构件组成，伺服电机可调整机械臂分总成3在Y轴的相对位置，并使加工端绕X轴、Y轴、Z轴进行旋转，结构件由框架、轴承、传动轮、锁紧气缸组成，用于安装加工端及调整加工端在X轴、Y轴、Z轴的空间位置，实现三维加工。

定位分总成4包括支架、定位架及液压缸；支架、定位架用于对工件进行定位、夹紧，液压缸可使结构件沿Y轴进行移动，调整产品的待处理区域与表面处理系统加工区域的相对位置。

滑道分总成5包括支架、滑道及伺服电机；伺服电机及滑道使产品沿Y轴方向移动，以调整产品的待处理区域与表面处理系统加工区域的相对位置，支架用于承载产品重量。

夹紧分总成6包括支架、挡板、旋转液压缸；旋转液压缸使挡板绕Y轴旋转，装卡、卸载工件时，使挡板处于水平状态，不与工件发生干涉，夹紧工件时，将挡板由水平状态调节至竖直状态并沿Y轴方向移动，最终与工件进行接触并固定。

支架分总成1由承重梁、直线导轨及齿条组成，用于其他分总成、传动部件的安装，包括直线导轨、移动分总成2。

在加工前首先启动2，将2、3升至最高点，再将车体型材或部件放在5上，由5将工件输送至加工区域，调节4位置，将产品的待处理区域定位在表面处理系统的加工区域内。

启动6，利用4及6对工件进行定位、固定，调节2在1上的位置，将3移动至工件的一侧端头，调节2、3在X轴、Y轴、Z轴的位置，使打磨轮定位在工件的待处理区域。

对工件端头进行试打磨，确定打磨深度，然后在系统中输入设定打磨深度、移动速度、打磨总次数及工件长度，每次打磨深度、移动速度由PLC控制，3的执行动作由伺服电机控制，打磨长度由拉线传感器通过检测2的位置来控制，每次完成全长的打磨后，3自动下降，并进行下一次打磨，直至完成打磨总次数，打磨过程中观察加工后区域是否达到预定效果，打磨完成后3高度不变，并自动用抛光轮换下打磨轮对工件进行抛光，工件完成抛光后升起2，松开6，使用5将工件转运出加工区。

如图2所示，本实用新型实施例提供的高速列车车体型材及部件表面处理系统，在压缩处理时间、减少操作人员、降低加工费用的同时，保证了产品整体的一致性，并且适用于目前所有尺寸的型材及部件产品。具体包括：

S101：在加工前首先启动移动分总成，将移动分总成、机械臂分总成升至最高点，再将将车体型材或部件放在滑道分总成上，由滑道分总成将工件输送至加工区域，调节定位分总成位置，将产品的待处理区域定位在表面处理系统的加工区域内。

S102：启动夹紧分总成，利用定位分总成及夹紧分总成对工件进行定位、固定，调节移动分总成在支架分总成上的位置，将机械臂分总成移动至工件的一侧端头，调节移动分总成、机械臂分总成在X轴、Y轴、Z轴的位置，使打磨轮定位在工件的待处理区域。

S103：对工件端头进行试打磨，确定打磨深度，然后输入设定打磨深度并进行自动打磨，打磨过程中观察加工后区域是否达到预定效果，打磨完成后用抛光轮换下打磨轮对工件进行抛光，工件完成抛光后升起移动分总成，松开夹紧分总成，使用滑道分总成将工件转运出加工区。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。