HXD2 型电力机车蓄电池柜组装工艺改进
2023-09-17吕秀超李新建张永连
吕秀超，李新建，张永连
（中车大同电力机车有限公司，山西 大同 037000）
HXD2 型电力机车蓄电池柜包括柜一、柜二、柜三，它是为整车提供DC110 V 的电源设备，每个屏柜可分为柜体和箱体2 部分，各箱体分别安装质量为12.5 kg 的蓄电池8 块、20 块、20 块；蓄电池安装至箱体后，需安装至柜体，柜一用1 个M8 螺栓将它与箱体紧固，如图1 所示。柜二、柜三各用3 个M8 螺栓将它与对应的箱体紧固，如图2 和图3 所示。
图1 HXD2 型电力机车蓄电池柜一
图2 HXD2 型电力机车蓄电池柜二
图3 HXD2 型电力机车蓄电池柜三
蓄电池柜体和箱体骨架材料选用S335J2G4 钢板，箱体一骨架质量为18.236 kg，加上蓄电池质量100 kg，整个箱体质量为217.877 kg；箱体二骨架质量为29.487 kg，加上蓄电池质量为250 kg，整个箱体质量为304.817 kg；箱体三骨架质量为29.487 kg，加上蓄电池质量250 kg，整个箱体质量为304.817 kg。各箱体、箱体骨架、蓄电池质量参数如表1 所示。柜体、箱体均为黄绿环氧底漆、赭红聚酯中涂漆、影灰色聚氨酯面漆3 层油漆，且客户对漆面质量要求极高，需避免组装过程中的磕碰。
表1 各箱体、箱体骨架、蓄电池质量参数
1 制造难点
当前的安装方式是固定箱体，首先将箱体用吊装器械吊至专用工装，并将其下方的安装孔插接至对应工装的上梁，插入340 mm；然后将对应的柜体吊装至适当位置，使它刚好与箱体对接，然后将柜体上提15 mm，使箱体刚好与工装横梁不接触，横向平移340 mm，即完成箱体和柜体的相互组装。整个过程需要完成9 次吊具作业，且需借用非标的紧固件，对接较为困难，组装效率低，且很容易磕损漆面，存在一定的安全风险。
2 装配工艺
2.1 组装工序安排
由于蓄电池箱体在装入柜体的过程中，已有蓄电池和其他零部件安装，由于其质量较大，且为吊装式安装，重心高度约为0.8 m，如表2 所示。
表2 配置三维柔性化提推工装后组装部件重心高度对比
装入过程需缓慢、小幅度进行，以免柜体或箱体的油漆被磕碰，经反复研究，该过程的组装工艺需改进，如图4 所示。保证各个制造部件的的重心控制在0.35 m 以下。
图4 蓄电池柜装配工艺流程
组装的工艺流程为3 个柜体整备安装电器件，3个箱体整备和装入蓄电池，最后3 个箱体和对应的柜体进行装配，组装工序按照以下原则进行：先重后轻、先面后孔、先下后上、先中间后两边[1-2]。
2.2 柔性化定位工装及组装工艺
柔性化定位工装采用高效、安全、高质的工艺理念设计，柔性化定位工装可同时适用3 种不同尺寸的蓄电池柜组装，该柔性化定位工装可分为5 大模块，可调横支撑臂作用为支撑、运输箱体与柜体对接；横支撑臂安装架作用为固定横支撑臂，并可调节双臂之间的距离；液压竖支撑臂可在垂直方向上在规定范围内移动，总支撑板用于平衡整个装的配零部件，4 个福马轮可保证整个装配零部件在水平面内360°范围移动。柔性化定位支撑工装如图5 所示。
图5 柔性化定位支撑工装示意图
组装时，将柜体放于组装平面，利用柔性化定位拖放工装将箱体支起，精准安装于柜体内部，下调液压竖支撑臂10 mm，工装抽出可进行下一步对接作业。柜、箱体装配三维模拟效果图如图6 所示。
图6 柜、箱体装配三维模拟效果图
3 蓄电池柜装配工艺分析[3]
HXD2 型电力机车蓄电池柜组装过程中箱、柜装配极为重要，安全风险系数较大，利用原有工艺装配存在以下3 个难点：①蓄电池箱需用2 套紧固件及吊装设备将它固定于安装架上，此过程需将它抬高0.8 m，如图7 所示，掉落风险较大；②需将柜体吊至与箱体相当的高度，用柜体下的支撑横梁将箱体托起，然后利用横向的摩擦力将箱体带出，过程中可能多次将两者的油漆磕碰，且带出的过程有滑落的可能，如图8 所示；③需更换不同的支撑工装，过程效率极低，影响现场组装进度；④装配过程中，在柜体、箱体的吊装位置处极易发生磕漆现象，如图9、图10 所示。
图7 蓄电池箱体三吊至工装原工艺图
图8 蓄电池柜体三吊至工装原工艺图
图9 蓄电池柜体一吊装位置示意图
图10 蓄电池箱体一吊装位置示意图
该柔性化工装具有三维定位功能，根据不同箱体的支撑孔横向距离及纵向距安装平面高度，精准调节可调横支撑臂的横向距离及液压竖支撑臂的纵向高度，保证精准、高质完成不同类型的箱体支拿、拖放作业。而360°旋转的福马轮可急速切换不同的工位，保证总组装作业的高效进行，如表3 所示。
表3 配置三维柔性化提推工装后柜体组装时间对比
输入所装配零部件位置的尺寸，自动调整横支撑臂之间的距离及液压竖直支撑臂所提升的高度，输入程序如下：
# include ＜stdio.h＞
main()
{
double c,b,a,d,e,f;
printf("请输入被移位数：");scanf("%d",＆a);
printf("请输入移位数：");
scanf("%d",＆c);
printf("请输入移位数：");
scanf("%d",＆e);
printf("请输入移位数：");
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;
}
配置三维柔性化提推工装后箱体、柜体磕漆数量如表4 所示。
表4 配置三维柔性化提推工装后箱体、柜体磕漆数量
4 结束语
经过实践及工艺验证，该装配工艺改进极大地提高了组装效率，保证了产品质量的稳定，经过现场综合检查，各检查项点数据均满足设计要求。
