苗新芳　刘建启　宋玉庆

【摘 要】由于结构及工艺性限制，在轨道车辆等机械制造行业存在需在高板厚、硬材质上进行较大孔径现车配钻作业的工序，而使用传统工具（如风钻、电钻等）操作费时费力、劳动效率较低，同时施工区域有时难以施力、作业环境较差。本文以轨道车辆上扶手配钻的大孔径底孔为研究对象，根据其结构特点进行可移动式大孔径配钻装备结构设计，为后续类似结构的施工工艺提供了一种新思路。

【关键词】可移动 大孔径 装备设计

1 引言

目前，由于结构及工艺性限制，在轨道车辆等机械制造行业存在需在高板厚、硬材质上进行较大

孔径现车配钻作业的工序，而使用传统工具（如风钻、电钻等）操作费时费力、劳动效率较低，同时施工区域有时难以施力、作业环境较差。针对以上情况，设计一种可移动、可伸缩的大孔径配钻设备，实现以设备代替人力实现钻孔攻丝作业，达到改善作业条件、提高作业效率的目的。

2 扶手底孔结构分析

轨道车辆车内座椅扶手与顶板连接处为M12螺栓连接，且需在内装施工后进行现车配钻，顶板后方为铝包铁结构，钻孔位置距离地板面约2000mm，现车钻孔攻丝较为困难，施工时难以施力，如图1所示。

3 专用设备设计

3.1 功能需求

（1）车内扶手需配钻位置较多，该设备应为可移动式。（2）需配钻位置需满足精确定位，设备应具备在横纵双方向精确可调能力。（3）顶板位置较高，因此设备强度要求较高，以避免在钻削过程的反作用力引起钻头与待作业面发生倾斜。

3.2 模块组成

该专用设备由底部支架、平面调节机构、电机、升降装置和钻孔设备五部分组成，结构如图2所示。

3.3 结构设计

3.3.1 底部支架设计

底部支架底部为万向轮+定向轮结构，整体骨架采用为铝型材焊接结构，其高度调节功能通过定位销配套伸缩式可调结构实现，可满足整机1200mm至2100mm的调节范围需求。

3.3.2 平面调节结构设计

平面调节机构安装在支架上，采用叠加平台设计，各平台与安装面之间采用燕尾槽型结构连接，通过手柄和丝杆副实现平台在横向、纵向两方面直线调整，满足整机不动条件下上部钻孔设备位置调整的需要，从而实现最小精度1mm的精确定位要求。

3.3.3 电机结构设计

电机采用正反转异步电机，使用可拆卸连接固定在底部支架上，输出端与升降机构相连，通过丝杆传动为钻孔设备升降装置的动作提供动力，实现钻孔设备的进给作业。

3.3.4 升降装置设计

钻孔设备升降装置采用丝杆结构，其一端固定在调节机构上，通过丝杆带动整体装置升降，同时根据试验结果在两侧分别增加大直径空心导向柱，并在钻孔设备升降装置上配合位置焊接导向套，保证钻孔时整机稳定性和导向性，同时提高整机强度。

3.3.5钻孔设备设计

电钻采用具备启动自锁功能电钻，预先通过紧固件固定在升降装置下方，其钻头部分通过预留在钻孔设备升降装置上表面的通过孔伸出。

使用时，将整机移至待钻孔区域附近，调节底座高度，使用升降装置使得钻头接近待钻区域，并通过平面调节机构进行对正作业，而后进行钻孔攻丝作业。

4 效果对比

经现场跟踪写实，每辆车共计24个M12的丝孔需现车配钻，前期共需2人配合约6小时方可完成施工，现使用该专用设备后仅需1人0.5小时即可完成，同时丝孔垂直无倾斜、施工质量较高。

5 结语

本文以轨道车辆扶手钻孔为研究对象，分析了其结构，并根据其结构特点，设计可移动式大孔径配钻装备，该装备具备可移动、可调节、操作简单、精度高等优势，缩短了现车安装时间，减少了生产周期，为后续类似结构的安装工艺改进提供了一种新思路。

参考文献：

[1]魏海波，孙清，林喆，关欣.精度玻璃立式数控钻孔设备及其控制系统的研究[J].机械设计与制造2015.2：173-176.