宋增明 安春雷 馬建立

南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266000

高速動(dòng)車組擋風(fēng)玻璃機(jī)械化裝置的工藝設(shè)計(jì)開發(fā)

宋增明 安春雷 馬建立

南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266000

針對(duì)高速動(dòng)車組擋風(fēng)玻璃技術(shù)參數(shù)等特性，開發(fā)設(shè)計(jì)了機(jī)械化安裝裝置，用于滿足高速動(dòng)車組擋風(fēng)玻璃的安裝工藝，為同行業(yè)其他車型擋風(fēng)玻璃的安裝提供借鑒。

高速動(dòng)車組；機(jī)械化裝置；擋風(fēng)玻璃

引言

隨著高速鐵路的快速發(fā)展，對(duì)車輛運(yùn)行的可靠性和舒適性要求越來越高，特別是近年來眾多新興科學(xué)技術(shù)的涌現(xiàn)，如控制論和自動(dòng)化技術(shù)；計(jì)算機(jī)和信息論；激光技術(shù)和光導(dǎo)纖維等等，急劇地改變著人類的勞動(dòng)方式和生活方式。在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)制造成本、縮短生產(chǎn)周期等大背景下，傳統(tǒng)的組裝制造工藝已不能滿足現(xiàn)代高速動(dòng)車組的組裝要求。因此，在提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，開發(fā)機(jī)械化安裝技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 擋風(fēng)玻璃安裝現(xiàn)狀

高速動(dòng)車組擋風(fēng)玻璃的組裝性能是衡量動(dòng)車車輛質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，其安裝過程是動(dòng)車組組裝的重要環(huán)節(jié)。

由于高速動(dòng)車組擋風(fēng)玻璃的體積約3m2、重量約150Kg，為三維曲面結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)需多人合作，容易出現(xiàn)安裝角度、與車體間隙配合等偏差，需對(duì)擋風(fēng)玻璃進(jìn)行多次吊升，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

目前，擋風(fēng)玻璃安裝為定臺(tái)位作業(yè)，采用簡(jiǎn)易的玻璃吊具，通過天車配合作業(yè)。利用天車配合吊具進(jìn)行擋風(fēng)玻璃的安裝，無論是擋風(fēng)玻璃的存放或安裝都存在工作效率低，安裝困難等問題，主要有：

1）天車的上升、下降的工作精度不高，施工人員較難控制；

2）天車停止時(shí)緩沖比較大，易造成擋風(fēng)玻璃的磕碰損傷；

3）通常，車間只配置1～2部天車，擋風(fēng)玻璃安裝作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，天車占用率高；

4）擋風(fēng)玻璃與車體組裝有角度要求，玻璃吊具角度調(diào)節(jié)不可控，需作業(yè)人員進(jìn)行輔助，作業(yè)人員數(shù)量多；

因此，研發(fā)一種投資少、效率高、成本低、產(chǎn)品性能一流的擋風(fēng)玻璃機(jī)械化裝置是當(dāng)前勢(shì)在必行的趨勢(shì)。

2 擋風(fēng)玻璃機(jī)械化置模型的建立

該系統(tǒng)主要由6盤全電動(dòng)翻轉(zhuǎn)電吸盤，德國(guó)快慢檔自動(dòng)切換無振動(dòng)、靜音式電動(dòng)葫蘆，高鋼性中心回轉(zhuǎn)式懸臂吊三部分構(gòu)成。

整套系統(tǒng)工作原理：懸臂吊的懸臂下端通過滑動(dòng)小車與電動(dòng)葫蘆連接，電動(dòng)葫蘆與吸吊機(jī)連接。電吸盤吸附目標(biāo)玻璃后，用電動(dòng)葫蘆實(shí)現(xiàn)上升、下降的功能；通過電吸盤的電動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能實(shí)現(xiàn)安裝傾斜角度的調(diào)整。懸臂吊以直徑300鋼立柱為中心，以懸臂長(zhǎng)度為半徑的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)水平位移。

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

2.1.1 6盤全電動(dòng)翻轉(zhuǎn)電吸盤

1）吸盤頭相關(guān)連接部采用肘連接設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)萬向活動(dòng)，自動(dòng)適應(yīng)玻璃曲面，增加對(duì)玻璃的吸附強(qiáng)度；

2）最大安全吸重250Kg；

3）真空吸附以及電動(dòng)翻轉(zhuǎn)部分均為直流驅(qū)動(dòng)，與交流電網(wǎng)無任何關(guān)聯(lián)，杜絕由于交流電網(wǎng)突然斷電導(dǎo)致的安全事故隱患。吸附功能由DC12V電池供電；翻轉(zhuǎn)功能由DC24V電池供電；

4）真空吸附部分為獨(dú)立雙系統(tǒng)，兩個(gè)真空泵控制兩路獨(dú)立氣路，互不干涉；

5）真空自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，具有在任一吸盤發(fā)生微量漏氣時(shí)自動(dòng)補(bǔ)抽真空的功能，最大限度保證吸附安全；

6）該機(jī)具有0度至90度無級(jí)電動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能；0度至90度范圍內(nèi)，任意角度位置可任意停止；

7）電池電壓過低時(shí)，聲、光雙重報(bào)警系統(tǒng)；當(dāng)報(bào)警后，剩余電池電力仍可支持1～2小時(shí)的作業(yè)；

9）電動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)推桿設(shè)計(jì)，使得整體翻轉(zhuǎn)動(dòng)作非常平穩(wěn)，沒有頓挫現(xiàn)象發(fā)生，且機(jī)器整體布局更加合理，體積更小，重量更輕；

10）整體設(shè)計(jì)符合人體工程學(xué)，操作人性化，在左右手不離開扶手的同時(shí)左右手拇指可操控翻轉(zhuǎn)功能；

11）吸盤采用天然膠料，具有很好的耐候性、耐撕裂性、抗老化性。

2.1.2 電動(dòng)葫蘆

1）電源系統(tǒng)為三相交流電380V，單鏈長(zhǎng)度4M；

2）最大安全承重500KG，極限承重750KG；

3）人性化操作，只有2個(gè)按鈕“上升與下降”，按重則快，按輕則慢，杜絕誤操作的可能；

4）運(yùn)行平穩(wěn)，無振動(dòng)抖動(dòng)，噪音低。

2.1.3 高剛性中心回轉(zhuǎn)式懸臂吊

采用高剛性、直徑300mm鋼管為立柱主要材料，在保證整體構(gòu)架剛性強(qiáng)度的同時(shí)，使整套系統(tǒng)在承重時(shí)無晃動(dòng)現(xiàn)象。

采用超大平面軸承中心回轉(zhuǎn)式設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)非常靈活；整根懸臂承載重量的前端通過斜拉可調(diào)部件將力傳遞至立柱中心，整根懸臂的尾端（近柱端）通過兩個(gè)聚氨酯膠輪將力傳遞至立柱表面，旋轉(zhuǎn)時(shí)無任何噪音，具體模型見圖1所示。

3 對(duì)比分析

通過使用機(jī)械化的擋風(fēng)玻璃裝置后我們不難發(fā)現(xiàn)：

圖1 模型 機(jī)械化裝置示意圖

1）該裝置的吸附范圍廣。通過更換6盤全電動(dòng)翻轉(zhuǎn)吸盤就可以實(shí)現(xiàn)吸附各種規(guī)格的擋風(fēng)玻璃；

2）天車使用方面：擋風(fēng)玻璃安裝不再依賴天車，降低天車的占用率，且避免因使用天車而造成的升降不可精確控制、停止時(shí)緩沖大等安全隱患；

3）擋風(fēng)玻璃安裝方面：通過吸盤的0度至90度無級(jí)調(diào)節(jié)以及電動(dòng)葫蘆升降的精確控制，解決了玻璃安裝角度調(diào)整難度大、與車體間隙配合偏差大以及過多作業(yè)人員同時(shí)作業(yè)等問題，提高了擋風(fēng)玻璃安裝作業(yè)的安全性、精確性；

4）進(jìn)一步延伸：通過改變懸臂的長(zhǎng)度，可以實(shí)現(xiàn)跨臺(tái)位工作，提高設(shè)備的利用率，節(jié)約了制造成本。

4 結(jié)語

通過對(duì)擋風(fēng)玻璃機(jī)械化裝置的投入生產(chǎn)及現(xiàn)車試驗(yàn)，高速動(dòng)車組擋風(fēng)玻璃安裝生產(chǎn)線在生產(chǎn)效率、工人勞動(dòng)強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)效益提升方面取得顯著成效，希望能為同行業(yè)機(jī)械化組裝提供一些參考。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.07.047

1.宋增明（1980.12-）.男，籍貫：河北省唐山市灤縣，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造，單位：南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司；

2.安春雷（1982.01-）.男，籍貫：山東省萊州市，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化，單位：南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司；

3.馬建立（1979.09-）.男，籍貫：山東省濟(jì)寧市，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化，單位：南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司。