高速動車組擋風玻璃機械化裝置的工藝設計開發

宋增明 安春雷 馬建立

南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266000

高速動車組擋風玻璃機械化裝置的工藝設計開發

宋增明 安春雷 馬建立

南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266000

針對高速動車組擋風玻璃技術參數等特性，開發設計了機械化安裝裝置，用于滿足高速動車組擋風玻璃的安裝工藝，為同行業其他車型擋風玻璃的安裝提供借鑒。

高速動車組；機械化裝置；擋風玻璃

引言

隨著高速鐵路的快速發展，對車輛運行的可靠性和舒適性要求越來越高，特別是近年來眾多新興科學技術的涌現，如控制論和自動化技術；計算機和信息論；激光技術和光導纖維等等，急劇地改變著人類的勞動方式和生活方式。在提高勞動生產率、降低勞動強度、改善產品質量、降低生產制造成本、縮短生產周期等大背景下，傳統的組裝制造工藝已不能滿足現代高速動車組的組裝要求。因此，在提高生產效率、產品質量的基礎上，開發機械化安裝技術具有重要的現實意義。

1 擋風玻璃安裝現狀

高速動車組擋風玻璃的組裝性能是衡量動車車輛質量的重要指標之一，其安裝過程是動車組組裝的重要環節。

由于高速動車組擋風玻璃的體積約3m2、重量約150Kg，為三維曲面結構，安裝時需多人合作，容易出現安裝角度、與車體間隙配合等偏差，需對擋風玻璃進行多次吊升，以達到設計要求。

目前，擋風玻璃安裝為定臺位作業，采用簡易的玻璃吊具，通過天車配合作業。利用天車配合吊具進行擋風玻璃的安裝，無論是擋風玻璃的存放或安裝都存在工作效率低，安裝困難等問題，主要有：

1）天車的上升、下降的工作精度不高，施工人員較難控制；

2）天車停止時緩沖比較大，易造成擋風玻璃的磕碰損傷；

3）通常，車間只配置1～2部天車，擋風玻璃安裝作業時間長，天車占用率高；

4）擋風玻璃與車體組裝有角度要求，玻璃吊具角度調節不可控，需作業人員進行輔助，作業人員數量多；

因此，研發一種投資少、效率高、成本低、產品性能一流的擋風玻璃機械化裝置是當前勢在必行的趨勢。

2 擋風玻璃機械化置模型的建立

該系統主要由6盤全電動翻轉電吸盤，德國快慢檔自動切換無振動、靜音式電動葫蘆，高鋼性中心回轉式懸臂吊三部分構成。

整套系統工作原理：懸臂吊的懸臂下端通過滑動小車與電動葫蘆連接，電動葫蘆與吸吊機連接。電吸盤吸附目標玻璃后，用電動葫蘆實現上升、下降的功能；通過電吸盤的電動翻轉功能實現安裝傾斜角度的調整。懸臂吊以直徑300鋼立柱為中心，以懸臂長度為半徑的范圍內實現水平位移。

2.1 主要技術參數

2.1.1 6盤全電動翻轉電吸盤

1）吸盤頭相關連接部采用肘連接設計，可實現一定范圍內萬向活動，自動適應玻璃曲面，增加對玻璃的吸附強度；

2）最大安全吸重250Kg；

3）真空吸附以及電動翻轉部分均為直流驅動，與交流電網無任何關聯，杜絕由于交流電網突然斷電導致的安全事故隱患。吸附功能由DC12V電池供電；翻轉功能由DC24V電池供電；

4）真空吸附部分為獨立雙系統，兩個真空泵控制兩路獨立氣路，互不干涉；

5）真空自動補償系統，具有在任一吸盤發生微量漏氣時自動補抽真空的功能，最大限度保證吸附安全；

6）該機具有0度至90度無級電動翻轉功能；0度至90度范圍內，任意角度位置可任意停止；

7）電池電壓過低時，聲、光雙重報警系統；當報警后，剩余電池電力仍可支持1～2小時的作業；

9）電動翻轉機構采用電動推桿設計，使得整體翻轉動作非常平穩，沒有頓挫現象發生，且機器整體布局更加合理，體積更小，重量更輕；

10）整體設計符合人體工程學，操作人性化，在左右手不離開扶手的同時左右手拇指可操控翻轉功能；

11）吸盤采用天然膠料，具有很好的耐候性、耐撕裂性、抗老化性。

2.1.2 電動葫蘆

1）電源系統為三相交流電380V，單鏈長度4M；

2）最大安全承重500KG，極限承重750KG；

3）人性化操作，只有2個按鈕“上升與下降”，按重則快，按輕則慢，杜絕誤操作的可能；

4）運行平穩，無振動抖動，噪音低。

2.1.3 高剛性中心回轉式懸臂吊

采用高剛性、直徑300mm鋼管為立柱主要材料，在保證整體構架剛性強度的同時，使整套系統在承重時無晃動現象。

采用超大平面軸承中心回轉式設計、旋轉非常靈活；整根懸臂承載重量的前端通過斜拉可調部件將力傳遞至立柱中心，整根懸臂的尾端（近柱端）通過兩個聚氨酯膠輪將力傳遞至立柱表面，旋轉時無任何噪音，具體模型見圖1所示。

3 對比分析

通過使用機械化的擋風玻璃裝置后我們不難發現：

圖1 模型 機械化裝置示意圖

1）該裝置的吸附范圍廣。通過更換6盤全電動翻轉吸盤就可以實現吸附各種規格的擋風玻璃；

2）天車使用方面：擋風玻璃安裝不再依賴天車，降低天車的占用率，且避免因使用天車而造成的升降不可精確控制、停止時緩沖大等安全隱患；

3）擋風玻璃安裝方面：通過吸盤的0度至90度無級調節以及電動葫蘆升降的精確控制，解決了玻璃安裝角度調整難度大、與車體間隙配合偏差大以及過多作業人員同時作業等問題，提高了擋風玻璃安裝作業的安全性、精確性；

4）進一步延伸：通過改變懸臂的長度，可以實現跨臺位工作，提高設備的利用率，節約了制造成本。

4 結語

通過對擋風玻璃機械化裝置的投入生產及現車試驗，高速動車組擋風玻璃安裝生產線在生產效率、工人勞動強度和經濟效益提升方面取得顯著成效，希望能為同行業機械化組裝提供一些參考。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.07.047

1.宋增明（1980.12-）.男，籍貫：河北省唐山市灤縣，學歷：本科，職稱：工程師，研究方向：機械設計制造，單位：南車青島四方機車車輛股份有限公司；

2.安春雷（1982.01-）.男，籍貫：山東省萊州市，學歷：研究生，職稱：工程師，研究方向：機械設計及自動化，單位：南車青島四方機車車輛股份有限公司；

3.馬建立（1979.09-）.男，籍貫：山東省濟寧市，學歷：本科，職稱：工程師，研究方向：工業自動化，單位：南車青島四方機車車輛股份有限公司。