工業(yè)機(jī)器人在鐵路客車造修企業(yè)的應(yīng)用展望

周洪峰 周博

1.長(zhǎng)春中車軌道車輛有限公司 吉林長(zhǎng)春 130052

2.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 吉林長(zhǎng)春 130052

1 智能制造的概念

智能制造（intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器與人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過(guò)人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分的取代人在制造過(guò)程中的腦體勞動(dòng)。2015年中國(guó)國(guó)務(wù)院《中國(guó)制造2025》提出了工業(yè)化和信息化融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)。其包含的五項(xiàng)重大工程的核心是實(shí)施智能制造工程，面向的重點(diǎn)領(lǐng)域涵蓋了先進(jìn)軌道交通裝備制造[1]。

2 鐵路客車車輛造修的特點(diǎn)

我國(guó)當(dāng)前在軌運(yùn)行的鐵路客車車輛是軌道交通裝備制造企業(yè)在前二三十年間發(fā)展過(guò)程中累計(jì)的傳統(tǒng)客車，由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一（TJ/CL451鐵路客車車體系統(tǒng)暫行技術(shù)規(guī)范），具有外形、結(jié)構(gòu)近似尺寸型式基本統(tǒng)一的特點(diǎn)。

鑒于鐵路客車結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度較高，且檢修、制造勞動(dòng)密集、工藝流程復(fù)雜，單輛客車包含部件數(shù)以萬(wàn)計(jì)，檢修主流水線可分為37個(gè)工序及部件分支流水線40條。僅憑人力操作存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低、施工安全差等缺點(diǎn)，急需進(jìn)行信息化、智能化。本文僅選取部分勞動(dòng)密集便于應(yīng)用機(jī)器人應(yīng)用的工序進(jìn)行探討。

鐵路客車車輛維修工廠、段修車間在實(shí)際工作中，車輛鋼結(jié)構(gòu)主體檢修流程可歸為：

開工→拆解→涂層去除→底漆→車體檢修→中涂→面漆→組裝→落成→交檢

2.1 車體檢修可細(xì)分為

劃線→切割→底漆→測(cè)量→鉚工→焊接→修磨→矯正→二次底漆

2.2 以中涂→面漆工序可細(xì)分為15道子工序

防護(hù)→打磨→一遍膩?zhàn)印槟佔(zhàn)印谋槟佔(zhàn)印鷩娡恐虚g層→打磨→水磨→一遍面漆→修補(bǔ)→二遍水磨→二遍面漆→分色→罩光噴涂→車外標(biāo)記

3 機(jī)器人在相近領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 焊接

機(jī)器人在焊接領(lǐng)域大量應(yīng)用，經(jīng)多年發(fā)展已形成軌道式焊接機(jī)器人、管道焊接機(jī)器人、柔性軌道焊接機(jī)器人、無(wú)導(dǎo)軌全位置焊接機(jī)器人、水下焊接機(jī)器人、馬鞍焊割機(jī)器人等種類繁多的應(yīng)用產(chǎn)品。配和初始點(diǎn)尋位、電弧跟蹤、CCD影像視覺跟蹤等技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了機(jī)器人的柔性，應(yīng)用范圍逐年擴(kuò)大。在自行車、摩托車、汽車制造工廠中大量使用并形成自動(dòng)焊接生產(chǎn)線。

3.2 涂裝

涂裝是一種通過(guò)噴槍或霧化器，借助壓力或離心力，將涂料分散成均勻而細(xì)微的霧滴，涂布于被涂物體表面的施工方式[2]。包括空氣噴涂、靜電噴涂、電泳噴涂、浸涂、刷涂、輥涂等施工方法。機(jī)器人涂裝因其效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、危害小，節(jié)省油漆等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為涂裝行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。2016年至2017年我國(guó)涂裝機(jī)器人市場(chǎng)銷量從0．45萬(wàn)臺(tái)猛增至1．9萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)2020年市場(chǎng)銷量有望超過(guò)4萬(wàn)臺(tái)。主要應(yīng)用在玩具、陶瓷、汽車制造等行業(yè)。

4 成熟技術(shù)的移植和變通

鐵路客車車輛本身構(gòu)造長(zhǎng)度達(dá)到26．5米，高度為4．5米，需對(duì)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行適度改造，采取大臂展構(gòu)架及導(dǎo)軌座延長(zhǎng)機(jī)器人的作業(yè)范圍或?qū)⒖蛙囓囕v加以牽引移位，擴(kuò)展作業(yè)面后在焊接和噴涂方面現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人可直接應(yīng)用。

4.1 鈑金矯平

當(dāng)前車輛檢修行業(yè)在車體組成或檢修后由于焊接、表面拋丸、疲勞、等原因產(chǎn)生的形變，大多采取火焰矯正、錘擊、機(jī)械頂壓等方法由人工操作進(jìn)行矯正，其中對(duì)板材平面的矯正利用鋼材冷淬收縮原理，施工周期長(zhǎng)，動(dòng)作重復(fù)率高。采取工業(yè)機(jī)器人操作僅需加入平面度判定程序，配合火焰或電磁加熱裝置即可替代人工。

4.2 中涂與修磨

客車表面涂裝與汽車涂裝區(qū)別主要集中在中涂工序。鐵路客車由于車身采取拼裝焊接方式產(chǎn)生，不同于汽車的模壓焊接，其表面公差遠(yuǎn)大于汽車，在中涂工序需多次施工反復(fù)打磨直至平面度小于2-3毫米/平方米，方可進(jìn)行面漆涂裝，當(dāng)前采取人工刮涂快干膩?zhàn)雍笕斯ば弈シ绞竭M(jìn)行，過(guò)程中揚(yáng)塵嚴(yán)重對(duì)操作者危害極大。對(duì)現(xiàn)有涂裝或涂膠機(jī)器人適度改裝，變更中涂介質(zhì)后替代人工，可突破施工班次限制并減少對(duì)人員的危害[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合上述，伴隨智能制造技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)行業(yè)已經(jīng)得到極大的應(yīng)用拓展，其應(yīng)用前景廣闊，技術(shù)逐漸普及化，而鐵路客車造修行業(yè)僅在焊接和物流方面進(jìn)行了少量應(yīng)用嘗試，作為從事多年鐵路客車車輛維修的從業(yè)者，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)勞動(dòng)密集、職業(yè)危害大的部分工種工序，推薦盡早采取機(jī)器人替代人工，提升鐵路客車工廠的自動(dòng)化水平。