鋼軌膠接絕緣接頭新增生產(chǎn)線設(shè)計方案探討

沈正強(qiáng) 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司科研所

1 引言

隨著路網(wǎng)規(guī)模日益增長，現(xiàn)場膠接絕緣接頭產(chǎn)品需求量日漸攀升，預(yù)計2021 年將達(dá)25 000 套（圖1 所示），而我所接頭夾板目前最大年生產(chǎn)量僅為約12 000 套，同時線路行車狀況日趨復(fù)雜，現(xiàn)場對產(chǎn)品質(zhì)量要求日趨提高。

目前接頭夾板生產(chǎn)加工存在人工搬運(yùn)上下料，人工單一借助簡易量具、工具進(jìn)行檢驗、打磨、進(jìn)爐組裝、出爐脫模等操作，人工推行簡易走行架實現(xiàn)夾板轉(zhuǎn)運(yùn)，各個工序區(qū)分散、銜接不通暢等勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)規(guī)模小、生產(chǎn)設(shè)備落后、產(chǎn)品質(zhì)量不易控及管理方式低效等諸多問題。

為此，亟需新增接頭生產(chǎn)線，對接頭新產(chǎn)線設(shè)計方案進(jìn)行探討，以提升產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)水平，實現(xiàn)其自動化生產(chǎn)與檢測，提高產(chǎn)品產(chǎn)能與質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力。

圖1 鋼軌膠接接頭需求情況圖

2 總體設(shè)計方案

2.1 產(chǎn)能提升規(guī)劃

隨著路網(wǎng)規(guī)模日益增加，致使現(xiàn)場膠接絕緣接頭產(chǎn)品需求量預(yù)計2021年將達(dá)25 000套，而我所接頭夾板生產(chǎn)目前已趨于飽和產(chǎn)能12 000 套/年，為了更好地服務(wù)于全路運(yùn)輸生產(chǎn)，我所理應(yīng)擴(kuò)大接頭生產(chǎn)規(guī)模，規(guī)劃新增接頭生產(chǎn)線，提高產(chǎn)品產(chǎn)能。因此，接頭絕緣夾板新增生產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)劃需提升至30 000套/年。

2.2 總體技術(shù)路線

為了提高產(chǎn)品產(chǎn)能與質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力，通過調(diào)研并結(jié)合實際，制定接頭新增生產(chǎn)線工藝總體技術(shù)路線如下。

（1）原材料檢驗（夾板及槽型鋼板）：①設(shè)置檢驗區(qū)；②采用6 軸上下料機(jī)械手完成夾板上下料；③運(yùn)用光學(xué)CCD 檢測系統(tǒng)進(jìn)行夾板圖廓掃描比對檢測。

（2）夾板表面噴砂：①選用高壓自動噴砂機(jī)；②采用6 軸上下料機(jī)械手完成夾板上料。

（3）夾板及模具組裝（不含膠板與槽鋼板）：①設(shè)計新模具，精準(zhǔn)加壓，控制膠層厚度及溢膠出口與形狀（減少后續(xù)打磨量），實現(xiàn)一模多塊；②人工借助行吊工裝吊裝上下模及組裝。

（4）進(jìn)爐預(yù)熱：采用隧道式烘箱實現(xiàn)一爐多塊及產(chǎn)線流水化布局。

（5）絕緣槽板制作：①設(shè)置制作室（控溫室）；②改造沖孔壓機(jī)，實現(xiàn)自動沖孔。

（6）夾板、絕緣槽板及槽型鋼板與模具組裝：①采用行吊工裝吊裝上模；②人工組裝絕緣槽板與槽型鋼板；③人工借助氣動工裝完成模具加壓（配套于模具設(shè)計）。

（7）進(jìn)爐熱固化：同進(jìn)爐預(yù)熱烘箱設(shè)備。

（8）出爐脫模及清理模具、夾板：①人工借助氣動工裝完成模具脫模及模具與夾板清理；②采用行吊工裝吊出夾板及吊裝上模入模具返回輸送線，下模隨生產(chǎn)線體自動流轉(zhuǎn)入模具返回輸送線（模具回工序3等待）。

（9）絕緣夾板自然冷卻：生產(chǎn)線線體四周配自然風(fēng)冷吹風(fēng)設(shè)備，加快冷卻過程。

（10）絕緣夾板打磨：①設(shè)置打磨室（降噪、除塵）；②設(shè)計打磨工裝（含夾具），人工借助工裝完成絕緣夾板打磨。

（11）絕緣夾板檢測：①運(yùn)用接觸式CCD 檢測系統(tǒng)進(jìn)行絕緣夾板圖廓掃描比對檢測，實現(xiàn)幾何尺寸精確自動檢測；②采用絕緣測量自動檢測工裝機(jī)構(gòu)完成絕緣測量（預(yù)設(shè)膠層狀態(tài)檢測，并設(shè)置絕緣夾板潮濕抽檢分支流水線）。

（12）絕緣夾板噴漆：①設(shè)置噴漆室；②設(shè)計噴涂工裝，人工借助工裝完成絕緣夾板噴漆。

（13）絕緣夾板打標(biāo)及打包：選用自動打標(biāo)機(jī)與打包機(jī)器人完成成品打標(biāo)碼垛。

2.3 管理水平提升

目前接頭夾板原材料入庫記錄、檢驗數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過程中各設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)及產(chǎn)品參數(shù)，產(chǎn)品出貨記錄，產(chǎn)品現(xiàn)場應(yīng)用狀況等數(shù)據(jù)信息通過人為紙質(zhì)記錄、簡易電子表格實現(xiàn)追蹤溯源，存在信息溯源不便、信息完備性差，信息鏈接不暢等問題，信息管理方式低效，無法滿足夾板生產(chǎn)應(yīng)用管理新要求。

因此，新生產(chǎn)線應(yīng)提升接頭夾板全流程管理信息化建設(shè)能力。鑒于CRCC認(rèn)證要求有關(guān)重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息需紙質(zhì)存檔，新生產(chǎn)線信息化建設(shè)方案擬采取“紙質(zhì)記錄+信息管理系統(tǒng)”相結(jié)合方式，兩者互為補(bǔ)充又相互統(tǒng)一，紙質(zhì)記錄主要滿足CRCC 認(rèn)證要求，信息管理系統(tǒng)重在提升數(shù)據(jù)信息管理的便捷性、完備性與關(guān)聯(lián)性。

圖2 接頭新增生產(chǎn)線信息化管理建設(shè)方案

因此，信息管理系統(tǒng)一方面應(yīng)包含夾板原材料入庫、生產(chǎn)、出貨及應(yīng)用全流程、全要素靜態(tài)數(shù)據(jù)信息，另一方面應(yīng)可實現(xiàn)生產(chǎn)過程中各關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行、工藝實施、產(chǎn)品檢測及生產(chǎn)量等動態(tài)數(shù)據(jù)顯示，即通過車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息實時顯示屏，實現(xiàn)生產(chǎn)全過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)實時監(jiān)控（故障報警），圖2為新生產(chǎn)線信息化管理建設(shè)方案。

3 主要設(shè)備配置

基于接頭新增生產(chǎn)線總體設(shè)計方案需求，需配置如下主要生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備：隧道式烘箱（預(yù)熱爐、固化爐，如圖3所示）、絕緣夾板模具（如圖4 所示）、高壓自動噴砂機(jī)、空壓機(jī)（含儲氣罐）、工業(yè)機(jī)械手（含打磨與噴涂工裝）、生產(chǎn)線線體（含配套工裝板、行吊工裝、定位及轉(zhuǎn)板等機(jī)構(gòu)）及生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、自動檢測設(shè)備（含光學(xué)CCD 檢測系統(tǒng)及接觸式CCD 檢測系統(tǒng)）、自動沖孔壓機(jī)（絕緣槽板加工）、氣動工裝、風(fēng)冷設(shè)備、自動打標(biāo)及打包機(jī)、生產(chǎn)操作臺（檢測臺、工具臺）及貨料架、車間生產(chǎn)信息實時顯示屏、車間行吊、叉車等。

圖3 隧道式烘箱結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 絕緣夾板模具設(shè)計方案示意圖

4 新生產(chǎn)線車間布局示意圖

新生產(chǎn)線依據(jù)各工序串/并行先后邏輯順序，遵循各工序區(qū)功能清晰、區(qū)界分明、銜接通暢、安全易控、高效運(yùn)轉(zhuǎn)的原則進(jìn)行流水化布局，圖5 為新生產(chǎn)線車間平面布局總體示意圖。

圖5 新生產(chǎn)線車間平面布局總體示意圖

5 結(jié)束語

為解決鋼軌膠接接頭絕緣夾板目前生產(chǎn)中存在的問題，從接頭夾板生產(chǎn)工序工藝優(yōu)化，生產(chǎn)設(shè)備機(jī)械化、自動化技術(shù)水平提高，生產(chǎn)信息化管理水平提升等方面思考，提出了鋼軌膠接絕緣接頭新增生產(chǎn)線設(shè)計方案，為實現(xiàn)接頭夾板自動化生產(chǎn)與檢測，提高產(chǎn)品產(chǎn)能與質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力提供方案參考。