一种流水线成组装置的研制

瞿新

摘要：为适应流水线作业的生产模式，寻求适合DF4、SS3B（重联）等内燃、电力机车电气屏柜布线、组装的一种流水作业平台，实现检修产品工位制流动，人员物料定点作业。在这种情况下，研制了一种流水线成组作业平台。

关键词：流水作业线；平台；低平台移动车；转盘

本设计涉及应用于DF4、DF5内燃机车、SS3B（重联）、SS4电力机车在内的电力机车电气屏柜组装布线及内燃机车电器屏柜组装流水作业平台。内、电机车是中国铁路牵引动力干线机车，截止目前共投入运用的机车总量超过1.5万台。各生产公司在同型号机车电器屏柜设计时基本相同，传统检修电器屏柜方式为：检修产品定点作业无需流动，由不同的班组人员进行轮流组装操作，工作中存在交叉作业，人力及物力有浪费现象，工作效率很难提高；与现代化生产要求推广的精益化管理工位制流水作业模式不相符。为改变现有生产作业方式，实现检修产品按工位制流动，人员物料定点的作业模式。在这种情况下，研制了一种流水线成组作业平台。

1.流水线的选择

常用流水线按照流水线的输送方式大体可以分为：皮带流水装配线、板链线、倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、涨紧装置、改向装置和支承件等组成。流水线可扩展性高，可按需求设计输送量，输送速度，装配工位，辅助部件（包括快速接头、风扇，电灯，插座，工艺看板，置物台，24V电源，风源等），流水线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的/（强制式），也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，可以实现装配和输送的要求。

根据公司产品的特性及工艺性采用U型回转式流水线由轨道、转盘、运输车组成。需要研制无动力转盘和有动力运输车组成流水线成组作业平台。

2.运输车选择

2.1 常用的运输车

如图1所示：承载重量符合要求的运输工具为3吨左右，目前市场上供应的轨道运输车为平板式。

平板式移动车由车体、轮对、动力电池、电机、变速箱传动机构组成。该车所有部件都安装在车底部，平车表面距离地面550mm；移动軌道采用国际标准轨距1435mm；

2.2 现有产品的特点

传统轨道运输转盘主要部件部分电动机和传动装置安装在转盘下方的地坑中，如果要维修只能将转盘吊开，且地坑的安装深度需要>750mm，转盘直径>3000mm；不适用于电器柜或小工件的运送，传统轨道运输转盘的工作效率不能充分发挥；U型回转式轨道运输方式同时需要两个转盘，由于转盘直径限制，厂房内布置流水线间的距离至少达6500mm，增加占地面积。需要电力驱动，耗能且结构复杂，一次投入成本和后期维护成本高，不适合有限空间小型作业需要。

现有运输车的主要缺点：1.平板式移动车平车表面距离地面550mm，作业时人员需要跨越登高，安全风险较高。如果采用轨道下沉设计方案，使平车表面与地面保持齐平，轨道区域将会存在550mm的落差，操作人员有跌落危险。2.该车所有部件都安装在车底部，维修作业时需要将车体抬高或翻转。3.平板式移动车的平车传动装置，采用固定转速电机加机械变速箱系统，占空比大，想要降低车体高度尺寸较困难。4.屏柜高度约三米，受工作场地起吊高度影响，以及流水线门架高度限制。

2.3 现场运用分析

设计一种承重平台离地高度在100mm以下的运输车体，是解决现场的作业安全性的最好途径；在保障承重量的情况下将动力电池、电机、传动机构设计在车体两头；受流水作业工位限制，车体长度在2米左右。

2.4 整体解决方案

具体过程如下：

1、轨道运输方案：轨道采用12KG轻轨，轨距采用国际标准。保证轨道面与地平面高度一致；施工时需要开挖地面，轨道安装固定后地面恢复。

2、为减轻车体重量保证车体的刚性结构，车体边框骨架全部选用80mm×80mm的型材焊接而成，设计时要求平车离地面100mm。

3、车体动力采用蓄电池供电；动力系统采用电动机驱动，向专业厂家采购定制的可调速“后桥控制”动力总成。速度在0～20米/分钟之间无极可调。

4、运输车工作在轨道上，松开制动手闸，拧动控制手柄，运输车按给定信号前进，到达指定位置松开控制手柄，拉上制动手闸制动片将轮对抱死，运输车静止定位。

5、蓄电池采用150AH大容量型号，每2周充电一次，可以满足生产需要。

6、设计采用

2.5具体实施方案

1.制作运输车技术设计图：图1

图1

2.6 结论

该可移动式屏柜组装流水作业车使用安全可靠设计合理，可以实现大部件的平稳运输。公司目前大力推行精益化生产工位制流水作业模式，使用该运输车后可有效解决3吨以下工件在工位间运输。由于采用低平台设计，使检修件重心大大降低；电器屏柜入座在运输车上，由操作人员在工位上作业，可以达到原来电器屏柜落地作业时一样的效果，不需要增加其他辅助设备。

3.转盘的选择设计

3.1 现有产品的方案

各检修机车工厂、机务段在用的传统运输转盘为电力驱动加回转支撑模式，电动机和传动装置安装在转盘的地坑中，由地面专人控制完成转动。

3.2 现有产品的特点

传统运输作业转盘主要部件部分-电动机和传动装置安装在转盘下方的地坑中，第一如果要维修要将转盘吊起处理，且转盘地坑的安装深度需要>750mm，转盘直径>3000mm；不适用于电器柜或小工件的运送，传统轨道运输转盘的工作效率不能充分发挥；第二U型回转式轨道运输方式同时需要两个转盘，由于转盘直径限制，厂房内布置流水线间的距离至少达6500mm，增加占地面积。第三需要电力驱动，耗能且结构复杂，一次投入成本和后期维护成本高，不适合有限空间小型作业需要。

3.3 转盘设计中要解决的问题

流水作业采用轨道运输与其它运输方式相比有经济、安全、操作性强的优点，受生产工艺、工作场地的要求和限制，流水线配套设计轨道运输转盘必不可少。

借鉴现有转盘的使用经验，本设计是一种安全可靠、使用方便，适应流水线作业需要的优先方案。

3.4 现场实施分析

1.设计思路

第一根据载重量，运送电器柜或小工件的转盘载重量都在5吨以下，所以摒弃了电力驱动加回转支撑的设计，采用无动力免维护模式设计方案。

第二转盘设计由上下两块圆形钢板组成；组装后的转盘高度为70mm，是传统轨道运输转盘的10%；转盘运动采用球形滚珠，最大程度地减少转盘的阻力。

第三在转盘周围设计安装12处限位块，解决转盘单边受力导致转盘垂直轴线偏离的问题，确保了转盘的稳定性。

第四采取多种安全措施，提高转盘的安全可靠性。转盘到位后，有定位锁紧装置将转盘固定；设计了与轨面高度一致的转盘盖板，使转盘保持与地面平齐。

3.5具体实施方案

1.设计图

目前，轨道运输转盘已经在我公司示范线上安装使用。经过现场使用证明了该装置可保障示范线工位制转换行走要求。

2.3 结论

该流水线作业线轨道+转盘设计经济合理，使用安全可靠。该技术方案已在机车电器屏柜组装工位制流水作业轨道运输示范线上成功实施。该装置可有效解决不同类型机车配件及不同台柜的U型直线流水作业转换时解决方案。可解决目前我公司约22个机车大修产品，精益化生产工位制流水作业要求，提了升生产管理水平。采购同样规格的传统转盘每个需要10万元，该技术方案制作安装费用为5.5万元。

参考文献：

[1]潘际銮.焊接手册.北京：机械工业出版社，1993.P57.

[2]成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1994.P6-5.

[3]李鸽.东风4型内燃机车.第1版.大连理工大学出版社，2008.P5.

[4]内燃机车大修规程汇编.北京：中国铁道出版社，2011.P133.