高速动车组挡风玻璃机械化装置的工艺设计开发

宋增明 安春雷 马建立

南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266000

高速动车组挡风玻璃机械化装置的工艺设计开发

宋增明 安春雷 马建立

南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266000

针对高速动车组挡风玻璃技术参数等特性，开发设计了机械化安装装置，用于满足高速动车组挡风玻璃的安装工艺，为同行业其他车型挡风玻璃的安装提供借鉴。

高速动车组；机械化装置；挡风玻璃

引言

随着高速铁路的快速发展，对车辆运行的可靠性和舒适性要求越来越高，特别是近年来众多新兴科学技术的涌现，如控制论和自动化技术；计算机和信息论；激光技术和光导纤维等等，急剧地改变着人类的劳动方式和生活方式。在提高劳动生产率、降低劳动强度、改善产品质量、降低生产制造成本、缩短生产周期等大背景下，传统的组装制造工艺已不能满足现代高速动车组的组装要求。因此，在提高生产效率、产品质量的基础上，开发机械化安装技术具有重要的现实意义。

1 挡风玻璃安装现状

高速动车组挡风玻璃的组装性能是衡量动车车辆质量的重要指标之一，其安装过程是动车组组装的重要环节。

由于高速动车组挡风玻璃的体积约3m2、重量约150Kg，为三维曲面结构，安装时需多人合作，容易出现安装角度、与车体间隙配合等偏差，需对挡风玻璃进行多次吊升，以达到设计要求。

目前，挡风玻璃安装为定台位作业，采用简易的玻璃吊具，通过天车配合作业。利用天车配合吊具进行挡风玻璃的安装，无论是挡风玻璃的存放或安装都存在工作效率低，安装困难等问题，主要有：

1）天车的上升、下降的工作精度不高，施工人员较难控制；

2）天车停止时缓冲比较大，易造成挡风玻璃的磕碰损伤；

3）通常，车间只配置1～2部天车，挡风玻璃安装作业时间长，天车占用率高；

4）挡风玻璃与车体组装有角度要求，玻璃吊具角度调节不可控，需作业人员进行辅助，作业人员数量多；

因此，研发一种投资少、效率高、成本低、产品性能一流的挡风玻璃机械化装置是当前势在必行的趋势。

2 挡风玻璃机械化置模型的建立

该系统主要由6盘全电动翻转电吸盘，德国快慢档自动切换无振动、静音式电动葫芦，高钢性中心回转式悬臂吊三部分构成。

整套系统工作原理：悬臂吊的悬臂下端通过滑动小车与电动葫芦连接，电动葫芦与吸吊机连接。电吸盘吸附目标玻璃后，用电动葫芦实现上升、下降的功能；通过电吸盘的电动翻转功能实现安装倾斜角度的调整。悬臂吊以直径300钢立柱为中心，以悬臂长度为半径的范围内实现水平位移。

2.1 主要技术参数

2.1.1 6盘全电动翻转电吸盘

1）吸盘头相关连接部采用肘连接设计，可实现一定范围内万向活动，自动适应玻璃曲面，增加对玻璃的吸附强度；

2）最大安全吸重250Kg；

3）真空吸附以及电动翻转部分均为直流驱动，与交流电网无任何关联，杜绝由于交流电网突然断电导致的安全事故隐患。吸附功能由DC12V电池供电；翻转功能由DC24V电池供电；

4）真空吸附部分为独立双系统，两个真空泵控制两路独立气路，互不干涉；

5）真空自动补偿系统，具有在任一吸盘发生微量漏气时自动补抽真空的功能，最大限度保证吸附安全；

6）该机具有0度至90度无级电动翻转功能；0度至90度范围内，任意角度位置可任意停止；

7）电池电压过低时，声、光双重报警系统；当报警后，剩余电池电力仍可支持1～2小时的作业；

9）电动翻转机构采用电动推杆设计，使得整体翻转动作非常平稳，没有顿挫现象发生，且机器整体布局更加合理，体积更小，重量更轻；

10）整体设计符合人体工程学，操作人性化，在左右手不离开扶手的同时左右手拇指可操控翻转功能；

11）吸盘采用天然胶料，具有很好的耐候性、耐撕裂性、抗老化性。

2.1.2 电动葫芦

1）电源系统为三相交流电380V，单链长度4M；

2）最大安全承重500KG，极限承重750KG；

3）人性化操作，只有2个按钮“上升与下降”，按重则快，按轻则慢，杜绝误操作的可能；

4）运行平稳，无振动抖动，噪音低。

2.1.3 高刚性中心回转式悬臂吊

采用高刚性、直径300mm钢管为立柱主要材料，在保证整体构架刚性强度的同时，使整套系统在承重时无晃动现象。

采用超大平面轴承中心回转式设计、旋转非常灵活；整根悬臂承载重量的前端通过斜拉可调部件将力传递至立柱中心，整根悬臂的尾端（近柱端）通过两个聚氨酯胶轮将力传递至立柱表面，旋转时无任何噪音，具体模型见图1所示。

3 对比分析

通过使用机械化的挡风玻璃装置后我们不难发现：

图1 模型 机械化装置示意图

1）该装置的吸附范围广。通过更换6盘全电动翻转吸盘就可以实现吸附各种规格的挡风玻璃；

2）天车使用方面：挡风玻璃安装不再依赖天车，降低天车的占用率，且避免因使用天车而造成的升降不可精确控制、停止时缓冲大等安全隐患；

3）挡风玻璃安装方面：通过吸盘的0度至90度无级调节以及电动葫芦升降的精确控制，解决了玻璃安装角度调整难度大、与车体间隙配合偏差大以及过多作业人员同时作业等问题，提高了挡风玻璃安装作业的安全性、精确性；

4）进一步延伸：通过改变悬臂的长度，可以实现跨台位工作，提高设备的利用率，节约了制造成本。

4 结语

通过对挡风玻璃机械化装置的投入生产及现车试验，高速动车组挡风玻璃安装生产线在生产效率、工人劳动强度和经济效益提升方面取得显著成效，希望能为同行业机械化组装提供一些参考。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.07.047

1.宋增明（1980.12-）.男，籍贯：河北省唐山市滦县，学历：本科，职称：工程师，研究方向：机械设计制造，单位：南车青岛四方机车车辆股份有限公司；

2.安春雷（1982.01-）.男，籍贯：山东省莱州市，学历：研究生，职称：工程师，研究方向：机械设计及自动化，单位：南车青岛四方机车车辆股份有限公司；

3.马建立（1979.09-）.男，籍贯：山东省济宁市，学历：本科，职称：工程师，研究方向：工业自动化，单位：南车青岛四方机车车辆股份有限公司。