打磨培訓(xùn)與計(jì)算機(jī)輔助在生產(chǎn)中的應(yīng)用

郭安慶 錢(qián)修坤 關(guān)景全 徐書(shū)劼

（中車(chē)南京浦鎮(zhèn)車(chē)輛有限公司車(chē)體分廠(chǎng)，南京 210031）

打磨質(zhì)量是軌道交通車(chē)輛制造過(guò)程中的重要技術(shù)之一。如何提高產(chǎn)品打磨質(zhì)量，是車(chē)間員工應(yīng)該思考的問(wèn)題之一[1]。對(duì)技術(shù)管理人員進(jìn)行打磨缺陷培訓(xùn)，指導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)打磨缺陷，并能對(duì)癥下藥，學(xué)會(huì)處理常見(jiàn)缺陷的一般處理方法，可以提升日常點(diǎn)檢質(zhì)量，提高產(chǎn)品點(diǎn)檢效率和合格率。打磨指鋁合金工件加工完成后，在打磨胎位進(jìn)行的去除工件表面毛刺、膠皮、加工余量或手工倒角等作業(yè)內(nèi)容。需要打磨的缺陷主要包括鋁合金焊縫余高過(guò)高、咬邊、寬度不均勻及焊縫直線(xiàn)度不良等，應(yīng)使用修整類(lèi)和粗磨類(lèi)工具進(jìn)行打磨修復(fù)。對(duì)于不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的焊接缺陷（如氣孔、裂紋、焊瘤、熔合不良等），應(yīng)使用修整類(lèi)和粗磨類(lèi)工具打磨消除缺陷。在培訓(xùn)過(guò)程中，對(duì)常見(jiàn)缺陷要逐一進(jìn)行原因分析，并給出合理的解決方案，使得車(chē)間技術(shù)管理人員認(rèn)識(shí)缺陷、理解缺陷、處理缺陷。

1 打磨培訓(xùn)

1.1 打磨要點(diǎn)

打磨培訓(xùn)是一種通過(guò)使用砂紙、磨料和其他工具去除焊點(diǎn)表面雜質(zhì)、毛刺和裂紋的技術(shù)。第一，選擇合適的砂紙和磨料。選擇適合培訓(xùn)對(duì)象的砂紙和磨料，可以保障打磨培訓(xùn)的效果[2]。例如，選擇合適的鐵粉或石墨砂紙，以獲得良好的打磨效果。第二，控制打磨速度對(duì)打磨培訓(xùn)的影響。在打磨過(guò)程中，應(yīng)該控制打磨速度，以確保學(xué)員能夠及時(shí)清除焊點(diǎn)表面的雜質(zhì)和裂紋。第三，適當(dāng)使用磨料可以幫助去除焊點(diǎn)表面的雜質(zhì)和裂紋，并改善打磨培訓(xùn)的效果。使用磨料時(shí)，應(yīng)該根據(jù)培訓(xùn)對(duì)象選擇合適的磨料。第四，定期檢查和清理打磨工具。在完成打磨培訓(xùn)后，應(yīng)該定期檢查和清理砂紙和磨料等工具，以確保它們能夠去除雜質(zhì)和裂紋，并保持打磨培訓(xùn)的質(zhì)量。

1.2 培訓(xùn)要領(lǐng)

打磨手法培訓(xùn)是一種通過(guò)實(shí)踐操作學(xué)習(xí)打磨技術(shù)的方式。第一，模仿練習(xí)。通過(guò)模仿前輩們的打磨手法，鞏固自己的學(xué)習(xí)成果。第二，操作示范。通過(guò)具體的操作示范，詳細(xì)講解打磨的步驟、技巧、注意事項(xiàng)等，掌握實(shí)際操作中的要領(lǐng)。第三，實(shí)際操作。通過(guò)實(shí)際操作練習(xí)打磨技術(shù)，增強(qiáng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的理解和處理能力。第四，模擬訓(xùn)練。通過(guò)模擬訓(xùn)練，掌握實(shí)際操作中的應(yīng)變能力和注意事項(xiàng)。第五，理論學(xué)習(xí)。通過(guò)理論學(xué)習(xí)，了解打磨技術(shù)的基本原理、影響因素等。第六，綜合練習(xí)。通過(guò)綜合練習(xí)進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)和技能，增強(qiáng)實(shí)際操作能力。

1.3 焊縫的打磨手法

1.3.1 定位焊焊縫的打磨

對(duì)后續(xù)需填充滿(mǎn)焊部位的定位焊縫，打磨操作步驟如下。第一，用不銹鋼鋼絲刷去除定位焊縫周?chē)暮诨?、飛濺和雜質(zhì)等。第二，對(duì)于較長(zhǎng)定位焊縫（焊縫長(zhǎng)度≥50 mm），用旋轉(zhuǎn)銼將定位焊縫起弧處和收弧處的兩端頭打磨成45°～60°倒角。焊縫的中間部分打磨成平面或凹面，且與母材金屬平滑過(guò)渡。要求整體打磨區(qū)域無(wú)凸面、尖角和棱角等不良表面。第三，對(duì)于較短定位焊縫（＜50 mm）或機(jī)械化自動(dòng)焊接定位焊縫，先用風(fēng)動(dòng)角磨機(jī)配合千葉片磨平焊縫，再用直磨機(jī)配合旋轉(zhuǎn)銼（V形銑刀頭）將焊縫修磨出溝槽。溝槽中心與焊縫中心對(duì)齊，溝槽與焊縫方向一致。要求與母材平滑過(guò)渡，整體打磨區(qū)域無(wú)凸面、尖角和棱角，如圖1所示。

圖1 短定位焊縫修磨

1.3.2 焊接接頭的打磨

焊接接頭的打磨指在將兩個(gè)或多個(gè)金屬零部件焊接在一起后，通過(guò)打磨的方式，使接頭表面平滑、光潔，達(dá)到美觀(guān)、堅(jiān)固和密封的效果。打磨前需要先對(duì)焊接接頭進(jìn)行初步處理，如去除表面的氧化物、銹跡、焊渣等雜質(zhì)，然后使用相應(yīng)的砂輪、砂紙、磨頭等工具，對(duì)接頭表面進(jìn)行打磨，直到達(dá)到所需的平滑度和光潔度為止。打磨時(shí)要注意不要過(guò)度去除金屬材料，以免影響接頭的強(qiáng)度。此外，要佩戴合適的防護(hù)裝備，避免受到金屬碎屑的傷害。焊接過(guò)程中，端部（起弧和收?。┨幚矸秶鷳?yīng)不低于10 mm，使用直磨機(jī)配合旋轉(zhuǎn)銼（砂紙磨頭）將其打磨成倒角或凹面。要求打磨面無(wú)凸面、尖角和棱角，與母材金屬平滑過(guò)渡。

1.3.3 焊后磨平的打磨

當(dāng)焊縫需要將其表面打磨成與母材平齊的表面時(shí)，按照步驟進(jìn)行打磨；反之，則無(wú)須打磨。首先，使用焊縫銑削機(jī)銑平對(duì)接焊縫表面。其次，使用風(fēng)動(dòng)角磨機(jī)配合千葉片將對(duì)接焊縫表面及其近母材金屬表面進(jìn)行拋光精磨，使其與母材金屬表面平齊且平滑過(guò)渡。精磨后，余高應(yīng)不超過(guò)母材金屬表面0.5 mm，打磨深度不低于母材金屬表面0.5 mm或0.1t中的較小值（t為對(duì)接處較薄板的厚度）。最后，角磨機(jī)工作時(shí)要與被打磨焊縫平行（使打磨紋路方向與焊縫垂直），去除焊縫余高。需注意，嚴(yán)禁用千葉片端部斜鏟被打磨面，嚴(yán)禁無(wú)規(guī)律打磨。磨平焊縫打磨如圖2所示。

圖2 磨平焊縫打磨示意

操作要領(lǐng)四步法，即“一看、二聽(tīng)、三穩(wěn)、四準(zhǔn)”。一看，注意觀(guān)察打磨機(jī)應(yīng)以較緩慢的速度接近工件的被修磨表面，避免磨具與工件的沖擊出現(xiàn)打磨片卡阻現(xiàn)象，否則應(yīng)立即提起打磨工具，以免打磨片破碎，造成安全隱患。二聽(tīng)，當(dāng)操作者感覺(jué)到或注意到任何不正常的速度、聲音、振動(dòng)等時(shí)，應(yīng)立即停止作業(yè)，報(bào)告工位長(zhǎng)進(jìn)行處理，待異常情況排除后重新開(kāi)始打磨作業(yè)。三穩(wěn)，打磨過(guò)程中應(yīng)先以較緩慢的速度接近工件的被修磨表面，避免磨具與工件的沖擊。施加在打磨工具上的壓力要按照循序漸進(jìn)的原則逐漸加大，直至達(dá)到合適的壓力，且壓力應(yīng)均勻一致。四準(zhǔn)，去除已加工部位的尖角銳棱和毛刺，倒鈍的棱角半徑按0.5～1.0 mm進(jìn)行，保證平滑過(guò)渡，無(wú)明顯過(guò)渡痕跡。需注意，圖紙有要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先滿(mǎn)足圖紙要求。

1.4 培訓(xùn)方法

在培訓(xùn)過(guò)程中，技術(shù)管理人員各抒己見(jiàn)，提出培訓(xùn)過(guò)程中的不明之處，并及時(shí)給予解答。當(dāng)有不合理或者不滿(mǎn)足車(chē)體打磨規(guī)范的方法時(shí)，要及時(shí)反思是否確實(shí)存在問(wèn)題。如若存在不足，提出與設(shè)計(jì)、工藝和工裝相關(guān)的修改意見(jiàn)，在技能培訓(xùn)的最后集思廣益，指出影響打磨方法的最大因素并給予總結(jié)，共同提高[3]。通過(guò)“四多法”及“四步法”的學(xué)習(xí)，加上現(xiàn)場(chǎng)技能示范指導(dǎo)，技術(shù)管理人員在培訓(xùn)中的一次合格率可達(dá)到90%。

親身體驗(yàn)整個(gè)打磨過(guò)程使技術(shù)管理人員深入了解打磨過(guò)程中易出現(xiàn)打磨缺陷的部位，同時(shí)根據(jù)多年打磨經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)技術(shù)管理人員如何有效完成打磨生產(chǎn)。在點(diǎn)檢過(guò)程中，技術(shù)管理人員能有目的性地去排查打磨缺陷，檢查打磨機(jī)參數(shù)，分析并解決問(wèn)題，從而提高點(diǎn)檢效率，在潛移默化的影響中增強(qiáng)工人的質(zhì)量意識(shí)，提高產(chǎn)品的合格率，完善質(zhì)量管理體系。

2 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

2.1 虛實(shí)結(jié)合培訓(xùn)

虛實(shí)結(jié)合的打磨培訓(xùn)方式是一種通過(guò)綜合虛擬仿真和實(shí)際操作來(lái)提高打磨技能的方法[4]。首先，虛擬仿真技術(shù)可以模擬復(fù)雜的打磨環(huán)境和情況，幫助學(xué)員理解打磨原理和技能，減少對(duì)打磨設(shè)備和材料的損失。其次，實(shí)際操作可以幫助學(xué)員掌握打磨技術(shù)，熟悉操作流程，提高打磨精度和速度。再次，學(xué)員可以在實(shí)際操作中積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而更好地處理各種問(wèn)題。最后，虛實(shí)結(jié)合的培訓(xùn)模式能夠?yàn)閷W(xué)員提供全面的、系統(tǒng)的培訓(xùn)方案，使他們對(duì)打磨技術(shù)有更深入的了解，從而提高工作質(zhì)量和效率。虛實(shí)結(jié)合的打磨培訓(xùn)方式是一種有效的培訓(xùn)方法，可以提高學(xué)員的技能水平和工作效率。

2.2 計(jì)算機(jī)輔助

綜合利用計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量（Computer Aided Quality，CAQ）、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（Computer Aided Process Planning，CAPP）及已積累的打磨作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)車(chē)體制造過(guò)程中出現(xiàn)的難點(diǎn)問(wèn)題，如打磨變形、尺寸公差、裝配干涉、制造服役失效、機(jī)加工余量等問(wèn)題開(kāi)展計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，利用其優(yōu)化后的打磨方法并固化打磨培訓(xùn)操作方法，形成打磨作業(yè)規(guī)范，提升工藝設(shè)計(jì)及產(chǎn)品打磨質(zhì)量[5]。

利用CAE技術(shù)進(jìn)行車(chē)體各部件的打磨過(guò)程模擬仿真，得到打磨受力仿真和打磨后應(yīng)力分布數(shù)值，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)驗(yàn)證。利用CAQ技術(shù)對(duì)不滿(mǎn)足既定設(shè)計(jì)目標(biāo)的尺寸技術(shù)規(guī)范提出與設(shè)計(jì)、工藝和裝配相關(guān)的修改意見(jiàn)，指出影響公差變化的最大因素。利用CAPP技術(shù)即在計(jì)算機(jī)上固化所謂的“四步法”和“四多法”，把打磨作業(yè)過(guò)程濃縮為四步法，即“一看、二聽(tīng)、三穩(wěn)、四準(zhǔn)”，提高打磨技能，做到“四多”即多問(wèn)、多看、多想、多查。在計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用方面，通過(guò)優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)降低人力、物力消耗，對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高打磨質(zhì)量和制造水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在打磨操作方面，除可以二次利用板材外（加工后再利用），可以充分運(yùn)用“四多法”操作要領(lǐng)，減少約30%對(duì)打磨練習(xí)材料（板材及型材）的使用。

3 結(jié)論

由于虛擬打磨培訓(xùn)階段減少了傳統(tǒng)打磨工培訓(xùn)的試板準(zhǔn)備階段，且采用虛實(shí)結(jié)合打磨工培訓(xùn)模式后培訓(xùn)效率得到了提高，使得整個(gè)培訓(xùn)周期縮短了12%，在一定限度上緩解了企業(yè)因打磨工培訓(xùn)周期較長(zhǎng)而影響產(chǎn)品制造計(jì)劃的問(wèn)題。虛實(shí)結(jié)合打磨工培訓(xùn)模式可顯著降低打磨試板、輔助材料及管理等培訓(xùn)成本。雖然虛擬打磨培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)備昂貴，但是若企業(yè)培訓(xùn)打磨工人數(shù)較多，短期內(nèi)便可收回設(shè)備成本投入。傳統(tǒng)打磨工培訓(xùn)模式與虛實(shí)結(jié)合打磨工培訓(xùn)模式相同的是，在培訓(xùn)前期都是進(jìn)行理論培訓(xùn)、手法練習(xí)和打磨姿態(tài)等內(nèi)容，但增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛擬打磨培訓(xùn)打磨工可接受度更好、培訓(xùn)效率更高。在培訓(xùn)中后期，打磨工通過(guò)虛實(shí)培訓(xùn)相互穿插的形式，不斷固化打磨手法、提高打磨水平，不但打磨工積極性很高，打磨質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，而且培訓(xùn)效率得到了進(jìn)一步提高。