城轨铝合金车辆端墙结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种城轨铝合金车辆端墙结构，包括左立柱和右立柱，左立柱、右立柱顶端均焊接于横梁，横梁的两端与车体侧墙相焊接，左立柱外侧及横梁下缘焊接有左端墙板，右立柱外侧及横梁下缘焊接有右端墙板，横梁上缘焊接有顶端墙板，左端墙板、顶端墙板及右端墙板的外缘与车体侧墙相贴合。与现有技术相比，减重效果明显，充分满足车体结构轻量化要求，生产工艺简化，降低了制造成本；在充分考虑结构轻量化设计要求的同时，通过引入Z型梁结构，增加了结构的整体承载能力，适用于城轨车辆端墙板的结构设计。
【专利说明】城轨铝合金车辆端墙结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及城轨车辆车体结构【技术领域】。
【背景技术】
[0002]铝合金结构城轨车辆因其重量轻、耐腐蚀、制造成本低廉等优点，越来越受到国内外城轨运营商的青睐。如何在充分发挥铝合金车辆优点的前提下，保障车体的强度、刚度等各项性能指标不低于甚至优于其他材料车辆，对铝合金结构端墙的设计提出了更高的要求。
[0003]现有铝合金车体的端墙技术方案中多采用板梁组焊结构，由型材框和端墙板组焊而成，端墙板常采用竖分段形式。立柱和横梁采用铝合金挤压型材，墙板采用大厚度铝板。在车体总组装过程中，端墙板独立与底架、侧墙和顶棚焊接成一体，构成车体的封闭鼓形结构。
[0004]由于端墙板由于外轮廓形状复杂且车体横向方向尺寸较大，经常需要分块处理。现有方案中多采用竖分块方式，该方案中端墙板成为重要的承载组件。由于铝合金材料的弹性模量较低，为了提高墙板沿车体纵向方向的承载能力，就不得不加大板厚，端墙板常选用10?15mm厚的铝板，以使其满足车体端部结构的刚度和强度要求。这样无形中增加了端墙总体结构的重量，不能满足结构轻量化要求。
[0005]由于鼓形车体顶棚断面比较复杂，现有技术方案中对端墙板的竖分块方式，很有可能将加工难度大的弧线外轮廓被迫分割到每一块子墙板中，增加了每块子墙板的加工难度，造成生产周期长、成本高，而且不利于端墙板组焊以及焊后调整。
实用新型内容
[0006]本实用新型所解决的技术问题是提供一种满足轻量化设计要求的同时保证端墙结构以及整车的高承载力的城轨铝合金车辆端墙结构。
[0007]本实用新型采用的技术方案是，城轨铝合金车辆端墙结构，包括左立柱和右立柱，左立柱、右立柱顶端均焊接于横梁，横梁的两端与车体侧墙相焊接，左立柱外侧及横梁下缘焊接有左端墙板，右立柱外侧及横梁下缘焊接有右端墙板，横梁上缘焊接有顶端墙板，左端墙板、顶端墙板及右端墙板的外缘与车体侧墙相贴合。
[0008]左立柱、右立柱、横梁均为方形薄壁型材，横截面均呈“日”字型，壁厚为4mm-7mm。
[0009]所述壁厚为6mm。
[0010]左端墙板和右端墙板上设有至少一道Z型梁，Z型梁水平方向延伸。
[0011]顶端墙板上设有至少一道Z型梁，Z型梁竖直方向延伸。
[0012]本实用新型的有益效果是，与现有技术相比，减重效果明显，充分满足车体结构轻量化要求；两个立柱和横梁均采用横截面为日字型的铝合金挤压型材，免去了重新开模的困扰，简化了生产工艺，降低了制造成本；在充分考虑结构轻量化设计要求的同时，通过引入Z型梁结构，增加了结构的整体承载能力，并且提高了整车的抗扭转能力；端墙板采用横分块形式，简化了墙板加工工艺，降低了生产成本，并且为墙板组焊和焊后调整创造了有利条件，减轻了劳作强度；贯通道和端墙结构连接处引入自攻螺套，极大提高了贯通道的连接强度和使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型结构示意图。
[0014]图2为图1中A-A方向剖视图。
[0015]图3为图1中B-B方向剖视图。
[0016]图4为立柱横截面图。
[0017]图5为Z型梁横截面图。
[0018]图6为图1中沿C-C方向剖视图。
[0019]图7为图1中沿D-D方向剖视图。
[0020]图8为端墙板分块示意图。
[0021 ] 图中标记为:1-左立柱，2-右立柱，3-横梁，4-左端墙板，5-顶端墙板，6_右端墙板，7-Z型梁，8-分块位置，20-垫块。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0023]本城轨铝合金车辆端墙结构如图3所示，主体结构由左立柱1、右立柱2以及横梁3构成，左端墙板4、顶端墙板5及右端墙板6组焊在两个立柱和横梁上3。在端墙板上辅以Z型梁7用来提高结构的整体承载能力。垫块20焊接在端墙板的相应位置，用于加强贯通道和端墙的连接强度。
[0024]左立柱1、右立柱2以及横梁3均为铝合金挤压型材，其截面形状一致为“日”字型，如图5、图6所示。两个立柱的长度受贯通道静开度和内装间壁的控制，而横梁3的两端与车体侧墙组焊，因此其长度由侧墙型材宽度和车体断面共同决定。左立柱1、右立柱2和横梁3在各立柱上端组焊在一起，三者共同承担了端墙结构的大部分垂向和纵向载荷，是端墙结构和贯通道连接的主要构件。
[0025]三个端墙板由3块厚度均为5mm的招板拼焊在一起,如图9所示。分块位置8如图中箭头所示位置，取代了原方案的纵向分块位置。由于鼓形车体断面在侧墙和顶棚有多处构造曲线，端墙板在相应位置也要进行圆滑过渡处理。而将复杂曲线集中加工，可以最大限度简化加工工艺、降低生产成本，因此本实用新型将端墙板划分为左端墙板4、右端墙板6和顶端墙板5, 3块墙板最后在横梁3的外端面组焊。左端墙板4、右端墙板6在罪近底架位置具有弧线造型，上端墙板5则集中了顶棚断面的所有弧线造型。
[0026]Z型梁7的截面形状如图6所示，左端墙板4和右端墙板6上设有至少一道Z型梁，Z型梁水平方向延伸，也即横向布置。顶端墙板5上设有至少一道Z型梁7，Z型梁7竖直方向延伸，也即竖向布置。横向的Z型梁7 —端焊接在立柱上，另一端焊接在侧墙立柱内侦U。纵向梁上端与顶棚内侧组焊，下端焊接在横梁3上端面。Z型梁7的一侧翼板面与端墙板组焊在一起如图3、图4、图7和图8所示，其布置充分考虑贯通道安装框的螺钉安装位置，并尽可能均匀分布在端墙板上，使端墙与贯通道连接面平整且受力均匀。Z型梁7与左立柱1、右立柱2和横梁3共同承受贯通道所施加的纵向和垂向载荷，以及车体的扭转作用。
[0027]由于铝合金材料的强度较低，用钢制螺钉拧入端墙螺纹孔中时，很容易导致铝合金螺纹螺牙损坏脱落。因此在贯通道安装螺钉处加装自攻螺套，以保护铝合金螺纹孔，提高贯通道的连接强度和使用寿命。自攻螺套安装位置在Z型梁7的翼板和垫块20的中心。
[0028]此种端墙板的方案减重效果明显，充分满足车体结构轻量化要求；两个立柱和横梁均采用横截面为日字型的铝合金挤压型材，免去了重新开模的困扰，简化了生产工艺，降低了制造成本；采用横分块形式，简化了墙板加工工艺，降低了生产成本，并且为墙板组焊和焊后调整创造了有利条件，减轻了劳作强度。
【权利要求】
1.城轨铝合金车辆端墙结构,包括左立柱(I)和右立柱(2)，左立柱(I)、右立柱(2)顶端均焊接于横梁(3 )，横梁(3 )的两端与车体侧墙相焊接，其特征在于:左立柱(I)外侧及横梁(3 )下缘焊接有左端墙板，右立柱(I)外侧及横梁(3 )下缘焊接有右端墙板，横梁(3 )上缘焊接有顶端墙板，左端墙板(4)、顶端墙板(5)及右端墙板(6)的外缘与车体侧墙相贴合。
2.如权利要求1所述的城轨铝合金车辆端墙结构，其特征在于:所述左立柱(I)、右立柱(2)、横梁(3)均为方形薄壁型材，横截面均呈“日”字型，壁厚为4mm-7mm。
3.如权利要求2所述的城轨铝合金车辆端墙结构，其特征在于:所述壁厚为6mm。
4.如权利要求1所述的城轨铝合金车辆端墙结构，其特征在于:所述左端墙板(4)和右端墙板(6)上设有至少一道Z型梁，Z型梁水平方向延伸。
5.如权利要求1所述的城轨铝合金车辆端墙结构，其特征在于:所述顶端墙板(5)上设有至少一道Z型梁，Z型梁竖直方向延伸。
【文档编号】B61D17/06GK203402200SQ201320500702
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】唐闻天, 周丹, 臧兰兰 申请人:中国北车集团大连机车车辆有限公司