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        HXD2 型電力機車蓄電池柜組裝工藝改進

        2023-09-17 12:26:14呂秀超李新建張永連
        科技與創(chuàng)新 2023年17期
        關鍵詞:柜體電力機車箱體

        呂秀超,李新建,張永連

        (中車大同電力機車有限公司,山西 大同 037000)

        HXD2 型電力機車蓄電池柜包括柜一、柜二、柜三,它是為整車提供DC110 V 的電源設備,每個屏柜可分為柜體和箱體2 部分,各箱體分別安裝質(zhì)量為12.5 kg 的蓄電池8 塊、20 塊、20 塊;蓄電池安裝至箱體后,需安裝至柜體,柜一用1 個M8 螺栓將它與箱體緊固,如圖1 所示。柜二、柜三各用3 個M8 螺栓將它與對應的箱體緊固,如圖2 和圖3 所示。

        圖1 HXD2 型電力機車蓄電池柜一

        圖2 HXD2 型電力機車蓄電池柜二

        圖3 HXD2 型電力機車蓄電池柜三

        蓄電池柜體和箱體骨架材料選用S335J2G4 鋼板,箱體一骨架質(zhì)量為18.236 kg,加上蓄電池質(zhì)量100 kg,整個箱體質(zhì)量為217.877 kg;箱體二骨架質(zhì)量為29.487 kg,加上蓄電池質(zhì)量為250 kg,整個箱體質(zhì)量為304.817 kg;箱體三骨架質(zhì)量為29.487 kg,加上蓄電池質(zhì)量250 kg,整個箱體質(zhì)量為304.817 kg。各箱體、箱體骨架、蓄電池質(zhì)量參數(shù)如表1 所示。柜體、箱體均為黃綠環(huán)氧底漆、赭紅聚酯中涂漆、影灰色聚氨酯面漆3 層油漆,且客戶對漆面質(zhì)量要求極高,需避免組裝過程中的磕碰。

        表1 各箱體、箱體骨架、蓄電池質(zhì)量參數(shù)

        1 制造難點

        當前的安裝方式是固定箱體,首先將箱體用吊裝器械吊至專用工裝,并將其下方的安裝孔插接至對應工裝的上梁,插入340 mm;然后將對應的柜體吊裝至適當位置,使它剛好與箱體對接,然后將柜體上提15 mm,使箱體剛好與工裝橫梁不接觸,橫向平移340 mm,即完成箱體和柜體的相互組裝。整個過程需要完成9 次吊具作業(yè),且需借用非標的緊固件,對接較為困難,組裝效率低,且很容易磕損漆面,存在一定的安全風險。

        2 裝配工藝

        2.1 組裝工序安排

        由于蓄電池箱體在裝入柜體的過程中,已有蓄電池和其他零部件安裝,由于其質(zhì)量較大,且為吊裝式安裝,重心高度約為0.8 m,如表2 所示。

        表2 配置三維柔性化提推工裝后組裝部件重心高度對比

        裝入過程需緩慢、小幅度進行,以免柜體或箱體的油漆被磕碰,經(jīng)反復研究,該過程的組裝工藝需改進,如圖4 所示。保證各個制造部件的的重心控制在0.35 m 以下。

        圖4 蓄電池柜裝配工藝流程

        組裝的工藝流程為3 個柜體整備安裝電器件,3個箱體整備和裝入蓄電池,最后3 個箱體和對應的柜體進行裝配,組裝工序按照以下原則進行:先重后輕、先面后孔、先下后上、先中間后兩邊[1-2]。

        2.2 柔性化定位工裝及組裝工藝

        柔性化定位工裝采用高效、安全、高質(zhì)的工藝理念設計,柔性化定位工裝可同時適用3 種不同尺寸的蓄電池柜組裝,該柔性化定位工裝可分為5 大模塊,可調(diào)橫支撐臂作用為支撐、運輸箱體與柜體對接;橫支撐臂安裝架作用為固定橫支撐臂,并可調(diào)節(jié)雙臂之間的距離;液壓豎支撐臂可在垂直方向上在規(guī)定范圍內(nèi)移動,總支撐板用于平衡整個裝的配零部件,4 個福馬輪可保證整個裝配零部件在水平面內(nèi)360°范圍移動。柔性化定位支撐工裝如圖5 所示。

        圖5 柔性化定位支撐工裝示意圖

        組裝時,將柜體放于組裝平面,利用柔性化定位拖放工裝將箱體支起,精準安裝于柜體內(nèi)部,下調(diào)液壓豎支撐臂10 mm,工裝抽出可進行下一步對接作業(yè)。柜、箱體裝配三維模擬效果圖如圖6 所示。

        圖6 柜、箱體裝配三維模擬效果圖

        3 蓄電池柜裝配工藝分析[3]

        HXD2 型電力機車蓄電池柜組裝過程中箱、柜裝配極為重要,安全風險系數(shù)較大,利用原有工藝裝配存在以下3 個難點:①蓄電池箱需用2 套緊固件及吊裝設備將它固定于安裝架上,此過程需將它抬高0.8 m,如圖7 所示,掉落風險較大;②需將柜體吊至與箱體相當?shù)母叨?,用柜體下的支撐橫梁將箱體托起,然后利用橫向的摩擦力將箱體帶出,過程中可能多次將兩者的油漆磕碰,且?guī)С龅倪^程有滑落的可能,如圖8 所示;③需更換不同的支撐工裝,過程效率極低,影響現(xiàn)場組裝進度;④裝配過程中,在柜體、箱體的吊裝位置處極易發(fā)生磕漆現(xiàn)象,如圖9、圖10 所示。

        圖7 蓄電池箱體三吊至工裝原工藝圖

        圖8 蓄電池柜體三吊至工裝原工藝圖

        圖9 蓄電池柜體一吊裝位置示意圖

        圖10 蓄電池箱體一吊裝位置示意圖

        該柔性化工裝具有三維定位功能,根據(jù)不同箱體的支撐孔橫向距離及縱向距安裝平面高度,精準調(diào)節(jié)可調(diào)橫支撐臂的橫向距離及液壓豎支撐臂的縱向高度,保證精準、高質(zhì)完成不同類型的箱體支拿、拖放作業(yè)。而360°旋轉(zhuǎn)的福馬輪可急速切換不同的工位,保證總組裝作業(yè)的高效進行,如表3 所示。

        表3 配置三維柔性化提推工裝后柜體組裝時間對比

        輸入所裝配零部件位置的尺寸,自動調(diào)整橫支撐臂之間的距離及液壓豎直支撐臂所提升的高度,輸入程序如下:

        # include <stdio.h>

        main()

        {

        double c,b,a,d,e,f;

        printf("請輸入被移位數(shù):");scanf("%d",&a);

        printf("請輸入移位數(shù):");

        scanf("%d",&c);

        printf("請輸入移位數(shù):");

        scanf("%d",&e);

        printf("請輸入移位數(shù):");

        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;

        }

        配置三維柔性化提推工裝后箱體、柜體磕漆數(shù)量如表4 所示。

        表4 配置三維柔性化提推工裝后箱體、柜體磕漆數(shù)量

        4 結(jié)束語

        經(jīng)過實踐及工藝驗證,該裝配工藝改進極大地提高了組裝效率,保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,經(jīng)過現(xiàn)場綜合檢查,各檢查項點數(shù)據(jù)均滿足設計要求。

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