浅析铁路平车中梁鱼腹焊缝打磨工艺优化

浅析铁路平车中梁鱼腹焊缝打磨工艺优化

张永红   谭邹路

中车贵阳车辆有限公司 贵州贵阳  550017

摘要  本文为生产工艺实用应用文章。针对公司新造X70、NX70等各型铁路平车单片中梁鱼腹焊缝打磨工序中，因鱼腹焊缝打磨工作量大、效率低，通过调研同行业在用中梁打磨工艺及装备性能，从中梁打磨方法、作业效率、环境职业健康、劳动强度等方面进行工艺分析，改进了中梁鱼腹焊缝打磨工艺方法，既提升了中梁鱼腹焊缝等部位磨平效率和组装面平面度质量，又解决了该工位长期以来存在的作业环境粉尘多、噪音大的问题。

关键词：铁路平车中梁打磨工艺优化

1  前言

X70、NX70等铁路平车为中车齐齐哈尔车辆有限公司研制。单片中梁在鱼腹埋弧焊接后，因技术要求，鱼腹焊缝比原母材会高1-3mm，同时小翼面切割后也会遗留约1-2mm高的母材，而在下一工序从板座、中间垫板组装前，需要把该组装接合面的焊缝、母材余高打磨平整，保证结合面平整度及组装密贴技术要求。在现有打磨工艺中，是采用风砂轮磨光机对该焊缝、母材余高进行手工打磨，导致产能和生产效率低下、劳动强度大、作业环境差，打磨部位因手工操作容易造成组装面平面度超限质量问题。下面从手工打磨作业方法及效率、环境的影响与采用铣削工艺的装备参数及性能结构等方面简要阐述单片中梁打磨工艺优化。

2铁路平车单片中梁打磨存在的工艺问题

目前平车单片中梁打磨采用带有砂轮片的磨光机进行手工作业，需要占用近似于1.5个工位的作业场地和3名作业人员，日产工艺能力9辆车；同时为了尽可能减少鱼腹焊缝余高，确保大部分焊缝余高控制在1-2mm，在埋弧焊时对该焊缝进行了碳弧气刨，作业人员1人；随着平车产量增加和场地压缩，采用手工打磨和碳弧气刨的工艺越来越暴露出以下问题：

2.1 打磨效率低下，占用场地多，是平车单片梁预制工序的瓶颈之一。

由于打磨工作量多，且采用人工手工操作风动砂轮片的效率低，尽管投入1人预先进行碳弧气刨和3人专职打磨，但单车生产节拍仍需要50分钟以上，日产能力仅9辆。

2.2 碳弧气刨和打磨产生大量粉尘和噪音，作业环境差，员工作业强度大。

碳弧气刨和打磨作业持续时间长，产生的粉尘、烟尘弥漫作业厂房，产生的噪音大且持续不断，员工作业强度大，对员工的身心健康造成较大影响。

2.3 打磨因手工操作较难实现从板座、中间垫板组装面的平整度不超过0.5mm的要求，从而造成从板座、中间垫板组装质量不合格而返工，返修率约12.5%。

3  调研铁路平车同行业中梁打磨工艺及装备性能

为改进平车单片中梁打磨工艺，对铁路货车制造同行厂家进行实地调研或技术交流，形成了调研结论：

3.1 部分厂家的中梁鱼腹焊缝、小翼面切割余高采用了铣削方法进行铣削，其原理为利用铣刀磨削工艺，以均匀铣削金属的方法加工金属表面，达到该表面平整度要求，操作简便、安全可靠，效率高，噪音小，无粉尘。

3.2 为适应X70型车铣削组装从板座内侧鱼腹焊缝后再行铣削外侧补强板组装面的鱼腹焊缝要求，需要增加翻转装置，实现铣削一面再翻转铣削另一面的功能，以此达到柔性适用于各型铁路平车制造工艺要求。

4  铁路平车单片中梁鱼腹焊缝打磨工艺优化

4.1  重新设计改进平车单片中梁预制工艺流程，设计引进机械式焊缝铣削机，取消原有的鱼腹碳刨工位，并调整优化先打磨后调修工艺流程。

单片梁预制原工艺流程：鱼腹正面焊→反面碳刨→反面焊接→调修→翼面切割→焊缝打磨→旁弯调修。

改进优化工艺流程为：鱼腹正面焊→反面焊接→调修→翼面切割→旁弯调修→焊缝铣削。

4.2  确定单片中梁鱼腹焊缝铣削装备设计参数

4.2.1 适用产品基本参数

中梁长度：12000mm～16000mm；心盘定距：8000mm～13000mm；中梁中部的高度：300mm～650mm；牵引梁高度：230-400mm；H型钢翼缘宽度：150mm～250mm；中梁重量：1t～3T。

4.2.2 铣削机主要技术参数

总体参数：长×宽×高不超过18000×3000×3000；生产节拍:不超过20分钟/根。

4.3 铣削机基本结构

装备主体结构采用组合化、模块化、可扩展化设计制造，由2套安装基座、2套铣削动力头、2套升降行走及动力系统、2套横向行走及动力系统、2套纵向行走及动力系统、2套支承机体、2套定位卡紧装置、6套升降顶紧装置、1套翻转装置共9个模块组成。

4.4  铣削焊缝功能及作业流程

对焊缝、小边切割余高铣制后，通过翻转机进行翻转，再进行反面焊缝铣制工作，具体流程如下：

天车吊运工件进入胎位→定位装置进行工件定位→焊缝铣平（一端一人操作设备）→松开夹紧定位装置→翻转机翻转→另一面焊缝铣平→下料。在操作铣削作业时可采用手动和自动两种模式，其中自动作业时，通过设置原点定位功能，装备从原点起始进行自动铣削后复位到原点，实现自动加工。

4.5 质量标准

中梁定位误差不大于1mm；翼缘及焊缝铣削加工后与“H”型钢腹板面的平面度≤0.5mm；铣削后的加工表面的粗糙度Ra值≤12.5。

5  达到效果

单片中梁鱼腹焊缝铣削机设计制作投产后，已应用于X70型车共两批次生产，产出了700辆X70车，达到了以下效果。

5.1 采用焊缝铣削机进行单片梁鱼腹焊缝和小翼面切割面打磨由原3人减少至2人，同时取消了埋弧焊前的碳弧气刨作业，共减少了作业人员2人。

5.2 采用铣削机作业后流程得到进一步优化，生产效率得到提升，单车生产节拍由50分钟优化为40分钟，单班日产由9辆提升至10辆，生产效率提升11%。

5.3 避免了原手工风砂轮打磨产生的大量粉尘和噪音，极大改善了现场作业环境，员工身心职业健康得到较好改善。

5.3 提高了单片梁鱼腹焊缝及翼面的打磨质量，解决了原手工造成的前后从板座安装处平面度12.5%质量不合格返工问题。

5.4 降低了打磨工的作业强度，实现以机代人。效果图分别见图1、图2。

图1 设计投产的铣削机             图2 铣削保证平整度          

 6结束语

通过对新造铁路平车单片中梁鱼腹焊缝打磨工艺优化，极大提升了平车鱼腹焊缝和小翼面切割面平整度质量和打磨效率，员工作业环境得到极大改善，于2022年投入X70型车批产，保证了合同批量订单项目交付。

参考文献：

【1】 《X70型集装箱专用平车技术条件(暂行)》ECH132JT  中车齐齐哈尔车辆有限公司

【2】  满广斌.影响铁路货车运行品质的因素及对策探析[J].科学中国人，2016（33）.

【3】  铁道货车通用技术条件  GB/T 5600-2018

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