鐵路平車車體生產線工藝研究

李曉月， 付國華， 張麗

（1.南車二七車輛有限公司，北京100072；2.山東華櫻軌道裝備有限公司，山東 德州251100）

0 引言

南車二七車輛有限公司在N系列平車、NX系列共用車、集裝箱專用車等平車類車輛生產方面，有二十多年的生產經驗。然而，由于平車在鐵路貨車數量所占比例較低，年生產數量較少。所以，長期以來平車類車體生產工藝裝備相對落后，勞動強度大、工作效率低，頻繁使用天車吊運具有一定的安全隱患，產品質量也不夠穩定。而自2004年起，各個鐵路公司已經相繼建設了敞車車體生產流水線。機械化、自動化、模塊化、現代化的工藝裝備是發展的必然趨勢。因此，2007年公司組織編制了平車車體生產線建線方案。并于2008年初先后完成了平車中梁流水線、側梁流水線、底架組裝胎等設備的招標工作。該生產線于2009年初建成并投入使用。生產線的建立及使用，標志著南車二七車輛有限公司的平車車體生產工藝達到了國內領先水平。

1 建線前平車車體生產工藝裝備需要改進的方面

1.1 工藝裝備落后

公司雖然有著二十幾年的平車生產經驗，但車體生產用的裝備多為半自動化，如圖1、圖2所示。工藝裝備柔性差，生產效率較低，產品質量不夠穩定，很難適應高速、重載、小批量、多品種的市場需求。

圖1 魚腹自動切割小車

圖2 中、側梁調校胎

1.2 天車作業頻繁、存在安全隱患

在平車的生產制造過程中，魚腹型中、側梁的生產工序相對較長，天車的工作量很大，各工序對天車的依賴性強，生產效率低。且天車頻繁吊運中、側梁等長大貨物，生產安全性較差。

1.3 設備頻繁轉運，維護費用較高

公司每年需要轉產2～4次，由于工裝設備柔性差，占用的場地面積大，需要從廠房內移出，造成設備液壓元件的損壞頻繁，給裝備的維護保養帶來了很多困難。生產平車車體每次轉產的費用達到17萬元。按每年進行2次轉產計算，每年需要34萬元的轉產費用。

2 平車車體生產線建設的方案目標

在綜合考慮公司鐵路貨車生產的市場份額、公司的整體布局、平車車體生產的工藝特點等方面后，確定了以下方案目標：

2.1 工藝目標

1）H型鋼中梁平車、集裝箱車的生產具備相對穩定的作業場地和生產車間，按照專業化工藝組織生產。

2）H型鋼中側梁生產及組裝采用流水線作業方式，降低天車的作業頻次。

3）底架組裝采用適度模塊化、具有定位功能的平車類通用底架組裝胎，以適應不同車型的生產，同時提高產品組裝精度。

4）平車、集裝箱車生產按照節拍化進行設計和組織生產，工藝達到國內先進水平，適應貨車未來發展方向。

2.2 產能目標

新造NX系列、DL1型大噸位預制梁專用車等中梁、側梁均為H型鋼的平車，產能目標為日產10輛份。X6K型集裝箱專用車等中梁為H型鋼，側梁為槽型鋼的平車產能目標為日產14輛份。

2.3 安全、環保目標

降低長大貨物的天車吊運次數，減少廠內配件轉運距離，保障生產安全；符合安全、環保相關標準。

3 平車車體生產線的工位設計

將平車車體生產線按照模塊化理念劃分為中梁模塊、側梁模塊、底架模塊、鎖閉裝置模塊。并根據生產工藝流程及生產節拍，進行各模塊的工位設計。

將平車中梁生產線劃分為16個工位，側梁生產線劃分為4個工位，底架組裝流水線劃分為3個工位，集裝箱鎖閉裝置生產線劃分為6個工位。以流水式作業組織生產，鉚工、焊工分開作業，減少平行作業所需的裝備數量和人員數量，以便提升生產效率。

4 平車車體生產線的技術特征

該生產線具有符合精益生產設計理念、流水式作業方式、設備自動化程度高、設備結構柔性好、生產技術先進等五大特征。

4.1 符合精益生產設計理念

平車車體生產線的建設在組織實施方面和實施效果方面均滿足精益生產的制造要求。

生產線的建設過程為：調查診斷→工藝分析→查定生產能力→制定生產節拍→能力平衡→合理調整平面布置→設備改造→編制新工藝。生產線采用“一個流”的生產方式，符合拉動式生產要求。

4.2 采用流水式作業方式

生產線采用流水式作業方式，取締了多臺位并行的生產模式。通過完善工藝裝備、合理劃分各工位的工作內容、完善瓶頸工序的生產工藝等方式平衡了各工位的生產節拍，保證流水作業能夠正常有序地進行。以底架組裝工序為例：將底架組裝工序設計為流水線組裝方式，鉚工、焊工分開作業，大幅提升了生產效率。按照單班日產8輛份計算，底架組裝工序由以前所需的24人降低到16人。

4.3 設備自動化程度高

中、側梁生產線上主要采用輥道傳輸方式及自動翻轉方式，改變了傳統的一味依賴天車的作業模式。平車中梁生產線共16個工位，10個工位間采用輥道傳輸的方式，9個工位具備自動翻轉功能。按每班次生產8臺份的中、側梁計算，每班次可減少天車使用500余次，有效地降低了天車的使用頻率，縮短了工序間的等待時間，提高了生產效率，消除了安全隱患。

中梁生產線上配備了魚腹數控切割機、翼面數控切割機等設備，當生產不同型號的中梁時，僅需要選中已保存的切割數據即可完成切割任務，不再需要人工劃線、反復調整切割小車的切割角度等工作。提高了切割的準確性，保證了切割的一致性。

4.4 設備結構柔性好

平車中、側梁生產線能夠適應12～16 m長的中側梁生產。在中梁生產線上可以交替完成同一車型的中、側梁魚腹制備工作。底架組裝胎可適應12～25 m的車型生產。所有的定位、夾緊機構可根據不同車型需要，隨時增減相應的專用模塊。

4.5 生產技術先進

1）魚腹切割采用數控切割技術。按照需要將拐點部位切割為壓型所需的曲線半徑，保證壓型后為密貼狀態，進一步保證了魚腹焊縫的質量，如圖3所示。

2）中梁下翼面切割采用數控切割技術。切割時一次成型，拐點部位為圓弧過渡，保證了后從板座等應力集中部位的切割角度及切割質量，如圖4所示。該切割技術極大地提升了切割質量，避免了手工切割后再使用碳弧氣刨工藝進行二次加工帶來的環境污染，提高了生產效率。

圖3 壓型后的中梁魚腹

圖4 數控切割后的中梁翼面

3）配備魚腹焊縫銑削設備來代替原有的碳弧氣刨工藝方法，降低了對中梁腹板的熱輸入量，減小了中梁腹板的變形量，保證了中梁腹板平面度。同時，此工藝方法減少了碳弧氣刨造成的煙塵排放，改善了作業環境，如圖5所示。

圖5 魚腹焊縫整理工位圖

圖6 中側梁校調工位圖

4）中側梁調校工位具備中梁自動翻轉功能，可以多方位調整中、側梁狀態。多組超聲波探頭組成的幾何尺寸檢測裝置，在調校進行中實現動態檢測，調整完成后將中梁最終幾何尺寸的質量記錄輸出，如圖6所示。

5）鉆側梁上翼面、下翼面及腹板孔時，側梁生產線可以自動完成側梁的翻轉及傳輸，如圖7所示。

圖7 側梁鉆孔工位圖

6）底架組裝工序采用模塊化組裝工藝。將兩中央大橫梁、鎖座順梁等零件組裝在一起，作為一個工藝部件。該工藝部件的合理劃分，不僅便于操作，而且能夠較好地保證產品質量，減輕了底架組裝工序的工作量，提高了底架組裝工序的生產效率，如圖8、圖9所示。

圖8 中央大橫梁小組焊工位圖

圖9 底架組裝工位圖

7）在端門組成及鎖閉裝置組裝完成后，增加了端門及鎖閉裝置翻轉焊接工序。在轉胎上，采取平位置焊接端門支架與端梁的垂向焊縫、鎖閉裝置與鎖座墊板之間的焊縫，提高了產品焊接的可靠性，如圖10所示。

圖10 鎖閉轉胎工位圖

5結語

公司平車車體生產線的建設，開創了平車車體生產工藝改造的先河。在設計理念方面，符合工位制節拍化生產的設計要求；在制造工藝方面，采用了國內先進的工藝技術；在控制要點方面，充分結合了平車生產制造過程中的重點和難點，采取了有效的控制措施；在安全環保方面，采用了自動化的轉序方式和加工手段，有效改善了勞動者的作業環境。整條生產線的建設能夠適應市場發展趨勢，在國內同行業中屬于領先水平。為平車車體生產工藝及工藝裝備的進一步改進奠定基礎，為車輛的運行安全提供保證。

［1］ 李孟福，李曉月，趙永軍.NX70A型共用平車車體制造工藝研究［J］.鐵道車輛，2013（3）：17-20，45.