铁路平车车体生产线工艺研究

李晓月， 付国华， 张丽

（1.南车二七车辆有限公司，北京100072；2.山东华樱轨道装备有限公司，山东 德州251100）

0 引言

南车二七车辆有限公司在N系列平车、NX系列共用车、集装箱专用车等平车类车辆生产方面，有二十多年的生产经验。然而，由于平车在铁路货车数量所占比例较低，年生产数量较少。所以，长期以来平车类车体生产工艺装备相对落后，劳动强度大、工作效率低，频繁使用天车吊运具有一定的安全隐患，产品质量也不够稳定。而自2004年起，各个铁路公司已经相继建设了敞车车体生产流水线。机械化、自动化、模块化、现代化的工艺装备是发展的必然趋势。因此，2007年公司组织编制了平车车体生产线建线方案。并于2008年初先后完成了平车中梁流水线、侧梁流水线、底架组装胎等设备的招标工作。该生产线于2009年初建成并投入使用。生产线的建立及使用，标志着南车二七车辆有限公司的平车车体生产工艺达到了国内领先水平。

1 建线前平车车体生产工艺装备需要改进的方面

1.1 工艺装备落后

公司虽然有着二十几年的平车生产经验，但车体生产用的装备多为半自动化，如图1、图2所示。工艺装备柔性差，生产效率较低，产品质量不够稳定，很难适应高速、重载、小批量、多品种的市场需求。

图1 鱼腹自动切割小车

图2 中、侧梁调校胎

1.2 天车作业频繁、存在安全隐患

在平车的生产制造过程中，鱼腹型中、侧梁的生产工序相对较长，天车的工作量很大，各工序对天车的依赖性强，生产效率低。且天车频繁吊运中、侧梁等长大货物，生产安全性较差。

1.3 设备频繁转运，维护费用较高

公司每年需要转产2～4次，由于工装设备柔性差，占用的场地面积大，需要从厂房内移出，造成设备液压元件的损坏频繁，给装备的维护保养带来了很多困难。生产平车车体每次转产的费用达到17万元。按每年进行2次转产计算，每年需要34万元的转产费用。

2 平车车体生产线建设的方案目标

在综合考虑公司铁路货车生产的市场份额、公司的整体布局、平车车体生产的工艺特点等方面后，确定了以下方案目标：

2.1 工艺目标

1）H型钢中梁平车、集装箱车的生产具备相对稳定的作业场地和生产车间，按照专业化工艺组织生产。

2）H型钢中侧梁生产及组装采用流水线作业方式，降低天车的作业频次。

3）底架组装采用适度模块化、具有定位功能的平车类通用底架组装胎，以适应不同车型的生产，同时提高产品组装精度。

4）平车、集装箱车生产按照节拍化进行设计和组织生产，工艺达到国内先进水平，适应货车未来发展方向。

2.2 产能目标

新造NX系列、DL1型大吨位预制梁专用车等中梁、侧梁均为H型钢的平车，产能目标为日产10辆份。X6K型集装箱专用车等中梁为H型钢，侧梁为槽型钢的平车产能目标为日产14辆份。

2.3 安全、环保目标

降低长大货物的天车吊运次数，减少厂内配件转运距离，保障生产安全；符合安全、环保相关标准。

3 平车车体生产线的工位设计

将平车车体生产线按照模块化理念划分为中梁模块、侧梁模块、底架模块、锁闭装置模块。并根据生产工艺流程及生产节拍，进行各模块的工位设计。

将平车中梁生产线划分为16个工位，侧梁生产线划分为4个工位，底架组装流水线划分为3个工位，集装箱锁闭装置生产线划分为6个工位。以流水式作业组织生产，铆工、焊工分开作业，减少平行作业所需的装备数量和人员数量，以便提升生产效率。

4 平车车体生产线的技术特征

该生产线具有符合精益生产设计理念、流水式作业方式、设备自动化程度高、设备结构柔性好、生产技术先进等五大特征。

4.1 符合精益生产设计理念

平车车体生产线的建设在组织实施方面和实施效果方面均满足精益生产的制造要求。

生产线的建设过程为：调查诊断→工艺分析→查定生产能力→制定生产节拍→能力平衡→合理调整平面布置→设备改造→编制新工艺。生产线采用“一个流”的生产方式，符合拉动式生产要求。

4.2 采用流水式作业方式

生产线采用流水式作业方式，取缔了多台位并行的生产模式。通过完善工艺装备、合理划分各工位的工作内容、完善瓶颈工序的生产工艺等方式平衡了各工位的生产节拍，保证流水作业能够正常有序地进行。以底架组装工序为例：将底架组装工序设计为流水线组装方式，铆工、焊工分开作业，大幅提升了生产效率。按照单班日产8辆份计算，底架组装工序由以前所需的24人降低到16人。

4.3 设备自动化程度高

中、侧梁生产线上主要采用辊道传输方式及自动翻转方式，改变了传统的一味依赖天车的作业模式。平车中梁生产线共16个工位，10个工位间采用辊道传输的方式，9个工位具备自动翻转功能。按每班次生产8台份的中、侧梁计算，每班次可减少天车使用500余次，有效地降低了天车的使用频率，缩短了工序间的等待时间，提高了生产效率，消除了安全隐患。

中梁生产线上配备了鱼腹数控切割机、翼面数控切割机等设备，当生产不同型号的中梁时，仅需要选中已保存的切割数据即可完成切割任务，不再需要人工划线、反复调整切割小车的切割角度等工作。提高了切割的准确性，保证了切割的一致性。

4.4 设备结构柔性好

平车中、侧梁生产线能够适应12～16 m长的中侧梁生产。在中梁生产线上可以交替完成同一车型的中、侧梁鱼腹制备工作。底架组装胎可适应12～25 m的车型生产。所有的定位、夹紧机构可根据不同车型需要，随时增减相应的专用模块。

4.5 生产技术先进

1）鱼腹切割采用数控切割技术。按照需要将拐点部位切割为压型所需的曲线半径，保证压型后为密贴状态，进一步保证了鱼腹焊缝的质量，如图3所示。

2）中梁下翼面切割采用数控切割技术。切割时一次成型，拐点部位为圆弧过渡，保证了后从板座等应力集中部位的切割角度及切割质量，如图4所示。该切割技术极大地提升了切割质量，避免了手工切割后再使用碳弧气刨工艺进行二次加工带来的环境污染，提高了生产效率。

图3 压型后的中梁鱼腹

图4 数控切割后的中梁翼面

3）配备鱼腹焊缝铣削设备来代替原有的碳弧气刨工艺方法，降低了对中梁腹板的热输入量，减小了中梁腹板的变形量，保证了中梁腹板平面度。同时，此工艺方法减少了碳弧气刨造成的烟尘排放，改善了作业环境，如图5所示。

图5 鱼腹焊缝整理工位图

图6 中侧梁校调工位图

4）中侧梁调校工位具备中梁自动翻转功能，可以多方位调整中、侧梁状态。多组超声波探头组成的几何尺寸检测装置，在调校进行中实现动态检测，调整完成后将中梁最终几何尺寸的质量记录输出，如图6所示。

5）钻侧梁上翼面、下翼面及腹板孔时，侧梁生产线可以自动完成侧梁的翻转及传输，如图7所示。

图7 侧梁钻孔工位图

6）底架组装工序采用模块化组装工艺。将两中央大横梁、锁座顺梁等零件组装在一起，作为一个工艺部件。该工艺部件的合理划分，不仅便于操作，而且能够较好地保证产品质量，减轻了底架组装工序的工作量，提高了底架组装工序的生产效率，如图8、图9所示。

图8 中央大横梁小组焊工位图

图9 底架组装工位图

7）在端门组成及锁闭装置组装完成后，增加了端门及锁闭装置翻转焊接工序。在转胎上，采取平位置焊接端门支架与端梁的垂向焊缝、锁闭装置与锁座垫板之间的焊缝，提高了产品焊接的可靠性，如图10所示。

图10 锁闭转胎工位图

5结语

公司平车车体生产线的建设，开创了平车车体生产工艺改造的先河。在设计理念方面，符合工位制节拍化生产的设计要求；在制造工艺方面，采用了国内先进的工艺技术；在控制要点方面，充分结合了平车生产制造过程中的重点和难点，采取了有效的控制措施；在安全环保方面，采用了自动化的转序方式和加工手段，有效改善了劳动者的作业环境。整条生产线的建设能够适应市场发展趋势，在国内同行业中属于领先水平。为平车车体生产工艺及工艺装备的进一步改进奠定基础，为车辆的运行安全提供保证。

［1］ 李孟福，李晓月，赵永军.NX70A型共用平车车体制造工艺研究［J］.铁道车辆，2013（3）：17-20，45.