鐵路貨車(chē)制造中柔性工藝裝備的研究與開(kāi)發(fā)

殷實(shí)

摘要：本文首先闡述了鋁合金車(chē)體柔性工藝裝備，接著對(duì)鐵路貨車(chē)的工裝柔性化進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：鐵路貨車(chē);柔性化;工藝裝備

引言

國(guó)內(nèi)鐵路貨車(chē)產(chǎn)品正處于高速發(fā)展階段，鐵路貨車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品也在不斷推陳出新，為了更好地適應(yīng)市場(chǎng)的快速發(fā)展，在不同產(chǎn)品系列化的生產(chǎn)線上實(shí)施工藝裝備柔性化對(duì)國(guó)內(nèi)鐵路貨車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展有極大的意義。

1鋁合金車(chē)體柔性工藝裝備

1.1側(cè)墻組焊柔性化工藝裝備

一方面是不同弧度方面的設(shè)計(jì)。因?yàn)殍F路貨車(chē)的車(chē)體端面形狀通常情況下，都會(huì)出現(xiàn)變化，對(duì)性能會(huì)產(chǎn)生比較大的影響，而為了能夠符合性能需求，設(shè)計(jì)人員在側(cè)墻組柔性化工裝存放了轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)?，共?個(gè)工位，每一個(gè)工位上都放置定位塊，形狀各有不同。這樣一旦側(cè)墻外形輪廓出現(xiàn)改變，工作人員只要啟動(dòng)切換按鈕，整個(gè)系統(tǒng)即會(huì)借助液壓裝置驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?，這些輥?zhàn)訒?huì)一起旋轉(zhuǎn)，以此實(shí)現(xiàn)各個(gè)形狀側(cè)墻組焊接組裝。

另一方面，長(zhǎng)度方面的設(shè)計(jì)。工裝只要是由兩個(gè)部分構(gòu)成，一個(gè)是基礎(chǔ)底座，另一個(gè)是定位卡緊模塊?；A(chǔ)底座主要是位于定位卡緊模塊之下，定位卡緊模塊可以在其上面進(jìn)行任意調(diào)整。側(cè)墻組焊長(zhǎng)度不同，則使用的卡緊模塊長(zhǎng)度組合也有相應(yīng)的差異，具體長(zhǎng)度組合視具體情況而定。

1.2底架組焊柔性化工藝裝備

一方面寬度方面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員主要是在底架邊梁處，將模塊壓緊，以此使得直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有所提升，進(jìn)而符合底架寬度條件。正常情況下，底架寬度在31384-31784mm之間，在這區(qū)間，任何鐵路車(chē)輛底架焊接都能夠滿(mǎn)足需求;另一方面，長(zhǎng)度方面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員將定位塊與壓緊汽缸融為一體，成為一個(gè)模塊結(jié)構(gòu)，同時(shí)將這一模塊結(jié)構(gòu)安裝在C型鋼中，由于C型鋼位于主體骨架上，因此模塊能夠在主體上水平移動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)各個(gè)長(zhǎng)度鐵路車(chē)輛底架不同的焊接需求。

1.3車(chē)頂焊接柔性工藝裝備

第一，寬度長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)。工藝裝備由兩部分構(gòu)成，一部分是基礎(chǔ)橫梁模塊，另一部分是定位夾緊模塊。為了能夠讓車(chē)頂寬度任意自由的調(diào)整，設(shè)計(jì)人員在定位夾緊模塊處又設(shè)置了一個(gè)三級(jí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，原有的一、二級(jí)調(diào)整結(jié)構(gòu)能夠調(diào)整±50mm范圍，在此基礎(chǔ)上，車(chē)頂寬度能夠在2160-2360mm進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果這一調(diào)整量無(wú)法大大需求，就可以通過(guò)三級(jí)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此級(jí)別的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)能夠在±200mm進(jìn)行調(diào)整。

第二，長(zhǎng)度方面的設(shè)計(jì)。車(chē)頂柔性化功能重要是通過(guò)長(zhǎng)度不一、類(lèi)型不一的車(chē)頂通過(guò)在基礎(chǔ)橫梁模塊移動(dòng)來(lái)完成的，而完成這一動(dòng)作則需要定位夾緊模塊?；A(chǔ)橫梁模塊移動(dòng)后，是否能夠保證精度，需要導(dǎo)正銷(xiāo)來(lái)橫梁。

第三，正、反裝方面的設(shè)計(jì)。正車(chē)頂阻焊與反車(chē)頂阻焊組主要借助正裝車(chē)頂以及反裝車(chē)頂定位塊相互之間的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與此同時(shí)，也需要轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)以及精確定位。

1.4司機(jī)室組焊柔性化工藝裝備

第一，長(zhǎng)度方面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員為了能夠使工裝長(zhǎng)度方面更具柔性，通常都會(huì)將工裝分成很多組模塊，一旦司機(jī)室長(zhǎng)度需求發(fā)生變化，指需要對(duì)各個(gè)模塊之間的距離進(jìn)行調(diào)整即可;第二，寬度方面的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員在側(cè)面定位板上有設(shè)計(jì)了直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)。如果司機(jī)室寬度出現(xiàn)變化，就將定位銷(xiāo)完全拔出，而后移動(dòng)側(cè)面定位板，移動(dòng)方向與直線導(dǎo)軌滑動(dòng)方向要保持一致，待到滿(mǎn)足需求時(shí)，再將匯定位銷(xiāo)安裝上;第三，司機(jī)室不同弧度方面的柔性化設(shè)計(jì)。為了增強(qiáng)工裝弧度方面的柔性，在設(shè)計(jì)時(shí)把側(cè)面定位板設(shè)計(jì)成分體的兩部分（側(cè)面定位板與弧度用定位板）。當(dāng)司機(jī)室弧度發(fā)生變化時(shí)，只需要更換最前面的弧度定位板，即可完成工裝的轉(zhuǎn)變。

1.5車(chē)體總組成組焊柔性化工藝裝備

第一，車(chē)體寬度方面的柔性化設(shè)計(jì)。在組焊不同寬度的車(chē)體時(shí)，通過(guò)調(diào)整車(chē)體支撐模塊和車(chē)體拉緊模塊的相對(duì)位置（見(jiàn)圖1），來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)體寬度方向的柔性化設(shè)計(jì)。第二，車(chē)體長(zhǎng)度方面的柔性化設(shè)計(jì)。在組焊不同長(zhǎng)度車(chē)體時(shí)，通過(guò)工裝預(yù)埋T型槽來(lái)調(diào)整車(chē)體支撐模塊和車(chē)體拉緊模塊的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)車(chē)體長(zhǎng)度方向的柔性化設(shè)計(jì)。

2鐵路貨車(chē)的工裝柔性化

2.1沖壓模具柔性化

組合模具無(wú)疑是一種較好的柔性化沖壓模具，它可由成系列的標(biāo)準(zhǔn)化元件根據(jù)加工對(duì)象的工藝要求隨時(shí)組裝而成，與專(zhuān)用模具相比，具有準(zhǔn)備周期短、成本低（各元件可以重復(fù)使用，節(jié)省了原材料和模具元件的設(shè)計(jì)與制造費(fèi)用）、對(duì)產(chǎn)品變化的適應(yīng)能力強(qiáng)并能達(dá)到較高的尺寸精度和幾何精度等優(yōu)點(diǎn)。

2.2組焊夾具柔性化

鐵路貨車(chē)全部為箱形結(jié)構(gòu)，各車(chē)型之間除了局部個(gè)性化結(jié)構(gòu)外，主要不同點(diǎn)在于長(zhǎng)度和寬度尺寸，目前國(guó)內(nèi)外鐵路貨車(chē)設(shè)計(jì)外觀尺寸通常在長(zhǎng)度17～26m、寬度2.6～3.2m范圍內(nèi)變化。通過(guò)對(duì)鐵路貨車(chē)制造用既有組焊夾具進(jìn)行歸納和整理，可以分為大部件組焊夾具與小部件組焊夾具。

各種大部件組焊夾具總體上均由基礎(chǔ)單元、支撐單元、夾緊單元、定位單元、導(dǎo)向單元等組成。以底架組對(duì)組焊夾具為例，現(xiàn)有鐵路貨車(chē)（除鋁合金車(chē)體外）底架由牽枕緩、邊梁、橫梁、地板組成，部分底架帶有中梁。底架組對(duì)組焊夾具包含基礎(chǔ)單元、支撐單元及牽枕緩、邊梁、橫梁、中梁定位夾緊單元等。基礎(chǔ)單元由縱向通長(zhǎng)分布在兩側(cè)的T型槽預(yù)埋鐵組成;支撐單元由18根上平面帶T型槽的橫梁組成，通過(guò)螺栓安裝在基礎(chǔ)單元上;牽枕緩、邊梁、橫梁、中梁定位夾緊單元通過(guò)螺栓安裝在支撐單元上。

其中，基礎(chǔ)單元和支撐單元構(gòu)成同一結(jié)構(gòu)形式的工裝基礎(chǔ)，支撐單元可以在基礎(chǔ)單元上沿縱向方向調(diào)整;牽枕緩、邊梁、橫梁、中梁定位夾緊單元可以在支撐單元上沿橫向方向調(diào)整，定位夾緊單元必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)。各單元通過(guò)縱向及橫向方向的調(diào)整及更換標(biāo)準(zhǔn)化模塊能夠滿(mǎn)足不同車(chē)型底架的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)工裝柔性化應(yīng)用。

小部件組焊夾具采用三維柔性組合夾具，由主體部分（支撐和夾具臺(tái)）和定位夾緊裝置組成。支撐調(diào)整工裝高度使工人操作變得更加舒適;夾具臺(tái)由單個(gè)或者數(shù)個(gè)上面及側(cè)面布滿(mǎn)縱橫分布標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)孔的焊接平臺(tái)組成。定位夾緊裝置由標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的定位件及鎖緊件、壓緊件組成。三維柔性組合夾具臺(tái)的5個(gè)面均加工有有規(guī)則的孔，大部分配件都可以通過(guò)定位鎖緊銷(xiāo)進(jìn)行各種定位和壓緊，柔性化程度很高。

2.3存放運(yùn)輸工裝柔性化

用于車(chē)體存放運(yùn)輸?shù)闹饕泄に囖D(zhuǎn)向架和架車(chē)支撐。工藝轉(zhuǎn)向架用于在鐵路上運(yùn)輸及存放車(chē)體，使用絲杠結(jié)構(gòu)或其他可調(diào)高度方式承載安裝了工藝心盤(pán)的不同結(jié)構(gòu)的車(chē)體。架車(chē)支撐用于存放車(chē)體，由框架、支撐、側(cè)定位及中心定位模塊組成，通過(guò)調(diào)整支撐的寬度和高度滿(mǎn)足了不同貨車(chē)的需求。

國(guó)際鐵路車(chē)輛所用轉(zhuǎn)向架的軌距除了1435mm的標(biāo)準(zhǔn)軌距外，還有1000mm、1067mm等窄軌軌距和1520mm、1600mm、1676mm等寬軌軌距。為了使非標(biāo)準(zhǔn)軌距的轉(zhuǎn)向架及貨車(chē)在標(biāo)準(zhǔn)鐵路上運(yùn)輸，特制造了轉(zhuǎn)向架運(yùn)輸小車(chē)，其工作流程為：將非標(biāo)準(zhǔn)軌轉(zhuǎn)向架或已安裝轉(zhuǎn)向架的貨車(chē)吊裝固定在小車(chē)上，通過(guò)人力或者機(jī)械動(dòng)力在鐵路上推至指定地點(diǎn)，再將轉(zhuǎn)向架或已經(jīng)安裝轉(zhuǎn)向架的貨車(chē)吊放至鐵路上。該運(yùn)輸小車(chē)通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)向架固定裝置的位置，可以運(yùn)輸各種軌距的轉(zhuǎn)向架或已經(jīng)安裝轉(zhuǎn)向架的貨車(chē)。

結(jié)束語(yǔ)

柔性化工裝的應(yīng)用明顯地縮短工裝的設(shè)計(jì)和制造周期、提高工裝利用率從而提高生產(chǎn)效率，減少工裝的重復(fù)性投入，進(jìn)而降低成本增強(qiáng)企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。隨著國(guó)際鐵路貨車(chē)市場(chǎng)訂單的不斷增加，柔性化工藝裝備將在車(chē)輛制造中發(fā)揮更加突出的作用。

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（作者簡(jiǎn)介：中車(chē)沈陽(yáng)機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司）