鐵路貨車儲風(fēng)缸生產(chǎn)線的工藝優(yōu)化設(shè)計與實(shí)施

曾威雄

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

鐵路貨車儲風(fēng)缸生產(chǎn)線的工藝優(yōu)化設(shè)計與實(shí)施

曾威雄

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

針對鐵路貨車儲風(fēng)缸生產(chǎn)線效率低下的現(xiàn)狀，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，設(shè)計了一套高效儲風(fēng)缸生產(chǎn)線，從而優(yōu)化工藝流程、提高生產(chǎn)效率和降低作業(yè)強(qiáng)度。

儲風(fēng)缸；單室；雙室；均衡率；環(huán)形吊

鐵路貨車儲風(fēng)缸的生產(chǎn)線，一般需要具備50 L、17×11 L、40 L、60 L、28×11 L等鐵路貨車通用儲風(fēng)缸組對、焊接及風(fēng)壓水壓試驗等功能。目前中車齊齊哈爾車輛有限公司的生產(chǎn)線臺位分布散亂，工人勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，需要對該生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率，降低作業(yè)強(qiáng)度。

1 風(fēng)缸概述

鐵路貨車的儲風(fēng)缸一般分為單室和雙室，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。單、雙室風(fēng)缸的制造生產(chǎn)流程有一定的差異，雙室風(fēng)缸的制造流程涵括了單室風(fēng)缸的所有流程，具體為：缸體滾圓→缸體刷油→對筒→縱縫焊接→組對內(nèi)蓋(僅雙室)→一次組對端蓋→一次環(huán)焊→焊縫打磨→組對焊接管接頭、法蘭盤→組對風(fēng)缸吊→焊接風(fēng)缸吊→一次風(fēng)壓水壓試驗→二次組對端蓋(僅雙室)→二次環(huán)焊(僅雙室)→二次風(fēng)壓水壓試驗(僅雙室)。

圖1 單/雙室風(fēng)缸結(jié)構(gòu)圖

2 現(xiàn)狀分析

(1)設(shè)備的均衡率低下。最大日產(chǎn)量僅為80個風(fēng)缸。根據(jù)對生產(chǎn)過程的調(diào)查，由于設(shè)備數(shù)量的不匹配，工序用時最大相差近4倍，工序的均衡率只有62.4%。其中風(fēng)壓水壓試驗、環(huán)縫焊接等工序瓶頸效應(yīng)突出。

(2)工藝布局不合理。對于雙室風(fēng)缸的制造，在一次風(fēng)壓水壓試驗后需再返回組對、焊接端蓋，存在工序折返等逆流現(xiàn)象。其工藝布局及流程示意如圖2所示。

1—滾板機(jī)：缸體滾圓；2—刷油平臺：刷可焊漆；3—缸體組對夾具：對缸體筒；4—缸體縱縫自動焊專機(jī)：焊缸體縱縫；5—內(nèi)蓋組對夾具：組對內(nèi)蓋；6—端蓋組對夾具：一次對蓋；7—端蓋環(huán)焊專機(jī)：一次環(huán)縫焊接；8—打磨平臺：焊縫打磨；9—附屬件組對平臺：法蘭盤、管接頭焊接；10—風(fēng)缸吊組對平臺：風(fēng)缸吊組對；11—風(fēng)缸吊焊接平臺：風(fēng)缸吊焊接；12—打壓試驗臺：一次風(fēng)壓水壓試驗；13—端蓋組對夾具：二次對蓋；14—端蓋環(huán)焊專機(jī)：二次環(huán)縫焊接；15—打壓試驗臺：二次風(fēng)壓水壓試驗。圖2 工藝布局圖

(3)操作者勞動強(qiáng)度大。各工序之間轉(zhuǎn)運(yùn)大多采用手工，長途搬運(yùn)利用手推小車。以雙室風(fēng)缸為例，每個雙室風(fēng)缸需搬運(yùn)距離約98 m，風(fēng)缸單重約30 kg，日產(chǎn)80個，雙室風(fēng)缸生產(chǎn)過程中需人工搬起4次，總計80×30×4=9.6 t。操作者每天需要將9.6 t的物體搬運(yùn)100 m，勞動強(qiáng)度大。

(4)內(nèi)蓋組對工裝不合理。在組對過程中，內(nèi)蓋與缸體間沒有約束。風(fēng)缸內(nèi)蓋焊接過程常出現(xiàn)間隙過大現(xiàn)象(見圖3)，焊接質(zhì)量差，導(dǎo)致組焊后的返修率過高。

圖3 內(nèi)蓋組對圖

(5)工序等待現(xiàn)象嚴(yán)重。由于各工序能力不均衡，存在工序等待現(xiàn)象。工序在制品量大，物流不暢通，天車搗運(yùn)與手推小車并行，現(xiàn)場混亂。

3 改進(jìn)方案

(1)增加設(shè)備及作業(yè)工序組合

制造周期較長的工序為端蓋環(huán)焊及打壓試驗，增加端蓋環(huán)焊機(jī)1臺及打壓試驗臺2臺。

制造周期較短的工序為刷油、對筒、附屬件組對、附屬件焊接、風(fēng)缸吊組對及風(fēng)缸焊接等，因此將滾圓與刷油工序組合、對筒與縱縫焊接工序組合、附屬件組對及焊接工序組合、風(fēng)缸吊組對及焊接工序組合。組合后的工序可由1名操作者作業(yè)，以平衡生產(chǎn)節(jié)拍。

對主要的工序使用時間進(jìn)行分析，對增加的設(shè)備及工序的組合進(jìn)行論證，根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)效率，計算出各工序制造周期(見表1)，平均數(shù)為176 s，單個工序最長時間為199 s，最短時間為151 s。

表1 主要工序使用時間理論分析表 /s

(2)重新布局工藝裝備

綜合考慮原有作業(yè)場所的區(qū)域面積，根據(jù)工藝流程，對設(shè)備重新進(jìn)行整體流水化布局，使工序不產(chǎn)生折返現(xiàn)象(見圖4)。

1—滾板機(jī)：缸體滾圓；2—刷油平臺：刷可焊漆；3—缸體組對夾具：對缸體筒；4—缸體縱縫自動焊專機(jī)：焊缸體縱縫；5—內(nèi)蓋組對夾具：組對內(nèi)蓋；6—端蓋組對夾具：一次對蓋；7—端蓋環(huán)焊專機(jī)：一次環(huán)縫焊接；8—打磨平臺：焊縫打磨；9—附屬件組對平臺：法蘭盤、管接頭焊接；10—風(fēng)缸吊組對平臺：風(fēng)缸吊組對；11—風(fēng)缸吊焊接平臺：風(fēng)缸吊焊接；12—打壓試驗臺：一次風(fēng)壓水壓試驗；13—端蓋組對夾具：二次對蓋；14—端蓋環(huán)焊專機(jī)：二次環(huán)縫焊接；15—打壓試驗臺：二次風(fēng)壓水壓試驗。圖4 新工藝布局示意圖

(3)增加傳輸裝置

①傳輸方案設(shè)計。根據(jù)風(fēng)缸的體積特性，有4種方案可參考：自帶動力鏈條傳輸、滾動及旋轉(zhuǎn)傳輸、滾筒傳輸及掛式傳輸。對4種方案進(jìn)行了論證，具體如表2所示。

②方案實(shí)施。各工位之間利用傳運(yùn)輥道相連，使風(fēng)缸流水化傳輸(見圖4)。該傳輸輥道的輥組成設(shè)計成斜角形式(見圖5)，約束缸體的側(cè)向運(yùn)動，使缸體只能沿著輥道方向運(yùn)動。傳輸輥道為分段結(jié)構(gòu)，方便隨意組合，可適用于生產(chǎn)線的各傳輸環(huán)節(jié)。

表2 傳輸方案論證表

圖5 傳輸輥道

在打壓區(qū)設(shè)計環(huán)形吊(見圖6)，輔助風(fēng)缸打壓試驗及運(yùn)輸過程。吊具的吊鉤具有升降功能，可直接將風(fēng)缸降至打壓試驗臺。同時，也可使風(fēng)缸跨越各打壓試驗臺位，傳輸?shù)阶罱K降落存放的位置。

(4)改造內(nèi)蓋組對裝置

對原內(nèi)蓋組對工裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在對蓋過程中，風(fēng)缸體直徑方向沒有約束，因此，設(shè)計該工裝時，增加了直徑壓裝裝置。通過直徑壓裝裝置，內(nèi)蓋與缸體之間受四周的壓緊作用而緊緊貼合在一起，通過點(diǎn)焊固定后，實(shí)現(xiàn)了對間隙的控制，如圖7所示。

4 效果認(rèn)證

通過上述改進(jìn)，生產(chǎn)流程更加合理，作業(yè)強(qiáng)度大幅降低，生產(chǎn)節(jié)拍一致，在制品積壓數(shù)量也大大減少。同時，對生產(chǎn)效率進(jìn)行了統(tǒng)計，風(fēng)缸生產(chǎn)效率提高了40%，達(dá)到112個/班。雖然新增及改造裝置的前期投入費(fèi)用較高，但從長期來看，符合精益生產(chǎn)理念，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本和勞動強(qiáng)度的降低。□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)05-0020-02

2016-01-19

曾威雄(1983-)，男，本科學(xué)歷，工程師，從事沖壓工藝研究工作。

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