工業機器人在鐵路客車造修企業的應用展望

周洪峰 周博

1.長春中車軌道車輛有限公司 吉林長春 130052

2.吉林工程技術師范學院 吉林長春 130052

1 智能制造的概念

智能制造（intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機器與人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分的取代人在制造過程中的腦體勞動。2015年中國國務院《中國制造2025》提出了工業化和信息化融合發展，實現制造業強國的目標。其包含的五項重大工程的核心是實施智能制造工程，面向的重點領域涵蓋了先進軌道交通裝備制造[1]。

2 鐵路客車車輛造修的特點

我國當前在軌運行的鐵路客車車輛是軌道交通裝備制造企業在前二三十年間發展過程中累計的傳統客車，由于設計標準統一（TJ/CL451鐵路客車車體系統暫行技術規范），具有外形、結構近似尺寸型式基本統一的特點。

鑒于鐵路客車結構復雜程度較高，且檢修、制造勞動密集、工藝流程復雜，單輛客車包含部件數以萬計，檢修主流水線可分為37個工序及部件分支流水線40條。僅憑人力操作存在勞動強度大、生產率低、施工安全差等缺點，急需進行信息化、智能化。本文僅選取部分勞動密集便于應用機器人應用的工序進行探討。

鐵路客車車輛維修工廠、段修車間在實際工作中，車輛鋼結構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 車體檢修可細分為

劃線→切割→底漆→測量→鉚工→焊接→修磨→矯正→二次底漆

2.2 以中涂→面漆工序可細分為15道子工序

防護→打磨→一遍膩子→二遍膩子→三四遍膩子→噴涂中間層→打磨→水磨→一遍面漆→修補→二遍水磨→二遍面漆→分色→罩光噴涂→車外標記

3 機器人在相近領域的應用

3.1 焊接

機器人在焊接領域大量應用，經多年發展已形成軌道式焊接機器人、管道焊接機器人、柔性軌道焊接機器人、無導軌全位置焊接機器人、水下焊接機器人、馬鞍焊割機器人等種類繁多的應用產品。配和初始點尋位、電弧跟蹤、CCD影像視覺跟蹤等技術的應用極大地提高了機器人的柔性，應用范圍逐年擴大。在自行車、摩托車、汽車制造工廠中大量使用并形成自動焊接生產線。

3.2 涂裝

涂裝是一種通過噴槍或霧化器，借助壓力或離心力，將涂料分散成均勻而細微的霧滴，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。機器人涂裝因其效率高、適應性強、危害小，節省油漆等優點，已經成為涂裝行業的發展趨勢。2016年至2017年我國涂裝機器人市場銷量從0．45萬臺猛增至1．9萬臺，預計2020年市場銷量有望超過4萬臺。主要應用在玩具、陶瓷、汽車制造等行業。

4 成熟技術的移植和變通

鐵路客車車輛本身構造長度達到26．5米，高度為4．5米，需對機器人設備進行適度改造，采取大臂展構架及導軌座延長機器人的作業范圍或將客車車輛加以牽引移位，擴展作業面后在焊接和噴涂方面現有的工業機器人可直接應用。

4.1 鈑金矯平

當前車輛檢修行業在車體組成或檢修后由于焊接、表面拋丸、疲勞、等原因產生的形變，大多采取火焰矯正、錘擊、機械頂壓等方法由人工操作進行矯正，其中對板材平面的矯正利用鋼材冷淬收縮原理，施工周期長，動作重復率高。采取工業機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生，不同于汽車的模壓焊接，其表面公差遠大于汽車，在中涂工序需多次施工反復打磨直至平面度小于2-3毫米/平方米，方可進行面漆涂裝，當前采取人工刮涂快干膩子后人工修磨方式進行，過程中揚塵嚴重對操作者危害極大。對現有涂裝或涂膠機器人適度改裝，變更中涂介質后替代人工，可突破施工班次限制并減少對人員的危害[3]。

5 結語

綜合上述，伴隨智能制造技術的發展，工業機器人在各個行業已經得到極大的應用拓展，其應用前景廣闊，技術逐漸普及化，而鐵路客車造修行業僅在焊接和物流方面進行了少量應用嘗試，作為從事多年鐵路客車車輛維修的從業者，對系統內勞動密集、職業危害大的部分工種工序，推薦盡早采取機器人替代人工，提升鐵路客車工廠的自動化水平。