HXD2 型電力機車蓄電池柜組裝工藝改進

呂秀超，李新建，張永連

（中車大同電力機車有限公司，山西 大同 037000）

HXD2 型電力機車蓄電池柜包括柜一、柜二、柜三，它是為整車提供DC110 V 的電源設備，每個屏柜可分為柜體和箱體2 部分，各箱體分別安裝質量為12.5 kg 的蓄電池8 塊、20 塊、20 塊；蓄電池安裝至箱體后，需安裝至柜體，柜一用1 個M8 螺栓將它與箱體緊固，如圖1 所示。柜二、柜三各用3 個M8 螺栓將它與對應的箱體緊固，如圖2 和圖3 所示。

圖1 HXD2 型電力機車蓄電池柜一

圖2 HXD2 型電力機車蓄電池柜二

圖3 HXD2 型電力機車蓄電池柜三

蓄電池柜體和箱體骨架材料選用S335J2G4 鋼板，箱體一骨架質量為18.236 kg，加上蓄電池質量100 kg，整個箱體質量為217.877 kg；箱體二骨架質量為29.487 kg，加上蓄電池質量為250 kg，整個箱體質量為304.817 kg；箱體三骨架質量為29.487 kg，加上蓄電池質量250 kg，整個箱體質量為304.817 kg。各箱體、箱體骨架、蓄電池質量參數如表1 所示。柜體、箱體均為黃綠環氧底漆、赭紅聚酯中涂漆、影灰色聚氨酯面漆3 層油漆，且客戶對漆面質量要求極高，需避免組裝過程中的磕碰。

表1 各箱體、箱體骨架、蓄電池質量參數

1 制造難點

當前的安裝方式是固定箱體，首先將箱體用吊裝器械吊至專用工裝，并將其下方的安裝孔插接至對應工裝的上梁，插入340 mm；然后將對應的柜體吊裝至適當位置，使它剛好與箱體對接，然后將柜體上提15 mm，使箱體剛好與工裝橫梁不接觸，橫向平移340 mm，即完成箱體和柜體的相互組裝。整個過程需要完成9 次吊具作業，且需借用非標的緊固件，對接較為困難，組裝效率低，且很容易磕損漆面，存在一定的安全風險。

2 裝配工藝

2.1 組裝工序安排

由于蓄電池箱體在裝入柜體的過程中，已有蓄電池和其他零部件安裝，由于其質量較大，且為吊裝式安裝，重心高度約為0.8 m，如表2 所示。

表2 配置三維柔性化提推工裝后組裝部件重心高度對比

裝入過程需緩慢、小幅度進行，以免柜體或箱體的油漆被磕碰，經反復研究，該過程的組裝工藝需改進，如圖4 所示。保證各個制造部件的的重心控制在0.35 m 以下。

圖4 蓄電池柜裝配工藝流程

組裝的工藝流程為3 個柜體整備安裝電器件，3個箱體整備和裝入蓄電池，最后3 個箱體和對應的柜體進行裝配，組裝工序按照以下原則進行：先重后輕、先面后孔、先下后上、先中間后兩邊[1-2]。

2.2 柔性化定位工裝及組裝工藝

柔性化定位工裝采用高效、安全、高質的工藝理念設計，柔性化定位工裝可同時適用3 種不同尺寸的蓄電池柜組裝，該柔性化定位工裝可分為5 大模塊，可調橫支撐臂作用為支撐、運輸箱體與柜體對接；橫支撐臂安裝架作用為固定橫支撐臂，并可調節雙臂之間的距離；液壓豎支撐臂可在垂直方向上在規定范圍內移動，總支撐板用于平衡整個裝的配零部件，4 個福馬輪可保證整個裝配零部件在水平面內360°范圍移動。柔性化定位支撐工裝如圖5 所示。

圖5 柔性化定位支撐工裝示意圖

組裝時，將柜體放于組裝平面，利用柔性化定位拖放工裝將箱體支起，精準安裝于柜體內部，下調液壓豎支撐臂10 mm，工裝抽出可進行下一步對接作業。柜、箱體裝配三維模擬效果圖如圖6 所示。

圖6 柜、箱體裝配三維模擬效果圖

3 蓄電池柜裝配工藝分析[3]

HXD2 型電力機車蓄電池柜組裝過程中箱、柜裝配極為重要，安全風險系數較大，利用原有工藝裝配存在以下3 個難點：①蓄電池箱需用2 套緊固件及吊裝設備將它固定于安裝架上，此過程需將它抬高0.8 m，如圖7 所示，掉落風險較大；②需將柜體吊至與箱體相當的高度，用柜體下的支撐橫梁將箱體托起，然后利用橫向的摩擦力將箱體帶出，過程中可能多次將兩者的油漆磕碰，且帶出的過程有滑落的可能，如圖8 所示；③需更換不同的支撐工裝，過程效率極低，影響現場組裝進度；④裝配過程中，在柜體、箱體的吊裝位置處極易發生磕漆現象，如圖9、圖10 所示。

圖7 蓄電池箱體三吊至工裝原工藝圖

圖8 蓄電池柜體三吊至工裝原工藝圖

圖9 蓄電池柜體一吊裝位置示意圖

圖10 蓄電池箱體一吊裝位置示意圖

該柔性化工裝具有三維定位功能，根據不同箱體的支撐孔橫向距離及縱向距安裝平面高度，精準調節可調橫支撐臂的橫向距離及液壓豎支撐臂的縱向高度，保證精準、高質完成不同類型的箱體支拿、拖放作業。而360°旋轉的福馬輪可急速切換不同的工位，保證總組裝作業的高效進行，如表3 所示。

表3 配置三維柔性化提推工裝后柜體組裝時間對比

輸入所裝配零部件位置的尺寸，自動調整橫支撐臂之間的距離及液壓豎直支撐臂所提升的高度，輸入程序如下：

# include ＜stdio.h＞

main()

{

double c,b,a,d,e,f;

printf("請輸入被移位數：");scanf("%d",＆a);

printf("請輸入移位數：");

scanf("%d",＆c);

printf("請輸入移位數：");

scanf("%d",＆e);

printf("請輸入移位數：");

scanf("%d",＆f);

b=a＜＜c;

d=a＞＞c;

e=a＞＞c;

f=a＞＞c;

printf("左移：%d 右移：上移：%d 下移：%d",b,d,e,f);

return 0;

}

配置三維柔性化提推工裝后箱體、柜體磕漆數量如表4 所示。

表4 配置三維柔性化提推工裝后箱體、柜體磕漆數量

4 結束語

經過實踐及工藝驗證，該裝配工藝改進極大地提高了組裝效率，保證了產品質量的穩定，經過現場綜合檢查，各檢查項點數據均滿足設計要求。