論高速車兩種底架制造工藝方法的對比分析

劉明雪,王 宇

（長春軌道客車股份有限公司,長春 130000）

1 前言

隨著中國高鐵事業的蓬勃發展，國內企業在高鐵研發能力、工藝水平、制造裝備和人員素質上都已經與世界接軌，并在國際市場上越來越具有競爭力。中國北車長客股份公司自2008年以來，先后引進和研發制造了三型車、五型車、高寒車、城際車和雙動力動車組等多個高鐵項目。近期具有完全自主知識產權的中國標準化動車組項目正在緊張的生產試制中，該項目屆時將成為中國高鐵走出去的主力軍。

2 兩種底架加工工藝方法說明

長客股份公司生產的高速動車組底架制造按工藝方法可大體上分為兩種：以三型車底架制造為代表的德國西門子技術和以中國標準化動車組底架制造為代表的自主研發技術。下面就針對這兩種底架制造工藝方法，詳細介紹它們之間的區別和優缺點。

2.1 三型車項目

三型車項目最初是采用德國西門子的設計和制造技術。底架制造工藝是采取單件加工后再進行焊接、焊接后再進行加工的工藝方法。該工藝方法包括三步加工工序，其具體制造工藝過程是首先完成底架邊梁單件加工，同時將六塊型材組焊成地板后再進行地板組成加工，然后將加工完的地板組成和底架邊梁組焊合成后再進行底架加工。

2.2 中國標準化項目

中國標準化項目是長客股份公司為了將高鐵走出國門而完全自主研發制造的一個全新項目，該項目的底架制造工藝是采取所有單件組焊合成后統一進行加工的工藝方法。整個過程只有一次加工工序，具體制造工藝過程是將底架邊梁和五塊地板型材一起焊接成底架組成，然后在底架組成上一次機加完成。

3 兩種工藝方法的對比分析

在制定工藝過程中，為便于組織生產、安排計劃和均衡設備的負荷，常將工藝過程劃分為若干個工序，劃分工序時會有工序集中和工序分散兩種原則[1]。

通過對兩種底架制造方法的分析比較可以看出三型車的制造工藝過程相對復雜，前后共需要2次組焊工序和3次加工工序，而標準化的制造工藝相對簡單很多，只有一次焊接工序和一次加工工序，這就體現了工序集中原則在實際生產中起到的積極作用，下面就從不同角度來闡述它們之間的區別。

3.1 工藝布局

三型車項目的底架制造工藝中需要一個地板合成胎位、底架合成胎位、邊梁加工胎位、地板加工胎位和底架加工胎位，這對工藝布局來說，至少需要2個30米的組焊胎位和2臺60米的數控加工中心才能完成。而中國標準化項目的底架制造工藝中只有一道底架合成工序和一道底架加工工序，因此只需要1個30米組焊胎位和1臺60米數控加工中心即可。兩者相比，在車間場地面積一定時，標準化項目的胎位占用面積要明顯更少更合理。

3.2人員需求

底架制造工藝在車體制造過程中，主要包括焊前組對、焊接、焊后打磨、調修和機加幾道工序，這些工序中需要焊工、鉚工和機加操作工來完成。三型車的地板合成工序需要2焊2鉚，底架合成工序需要2焊2鉚，三步機加工序需要4名機加操作工，而標準化的底架合成工序需要2焊2鉚，機加工序需要2名機加操作工；綜合比較兩種工藝制造方法對人員的需求是12：6，標準化平臺相對于三型車平臺大大節省了人員需求，同時也為公司節省了一大筆開支。

3.3 工藝難度

三型車的地板和邊梁合成時，由于邊梁上的門口加工已經完成，在底架合成工序中就需要保證兩根邊梁之間以及邊梁和地板之間的縱向相對尺寸，工藝制造難度相對較大；而標準化項目由于所有的加工內容都是在底架組成后完成的，所以在地板和邊梁組對時無需考慮彼此間的縱向尺寸精度，完全化解了三型車的工藝難點。但是在加工難度對比上，三型車平臺的加工難度較標準化平臺的要低一些，標準化項目底架合成后，由于底架邊梁要比地板高出150-200mm左右，當加工地板上距離邊梁很近的開口時，對加工刀具的長度就會有較高要求，同時由于刀具過長會導致加工質量有所下降，而三型車地板單獨加工時就不會出現這樣的問題。

3.4 機加資源使用

機加工序在車體制造過程中是一個獨立的工序，為了避免與車體焊接工序互相影響，將機加設備安裝在獨立的一跨，該跨的工藝資源配備是5臺雙工位龍門加工中心和2套天車設備(4臺)。從天車的使用來說，三型車的邊梁加工、地板加工和底架加工全部都需要使用天車進行吊運，其中邊梁加工往返運送使用天車2次、地板加工往返運送使用天車3次、底架加工使用天車2次，整個底架工序使用天車次數=2（2根）*2（邊梁加工）+3（地板加工）+2（底架加工）=9次；標準化項目只需要加工底架組成即可，使用天車次數3次；兩者相比，生產一臺三型車的底架在機加跨使用天車次數是標準化底架的3倍。

3.5 加工效率

在機械加工過程中，提高生產效率較有效的辦法是縮短機加輔助時間，而縮短機加輔助時間切實有效的一種辦法就是減少工件的裝夾找正和吹卸工件的次數[2]。比較兩種底架制造工藝方法的加工效率，在加工內容不變的前提下，三型車的底架組成在加工工序中需要完成三種料件的四次裝夾找正和吹卸工件，而標準化底架的只需完成一次，對于20多米長的長大料件的一次裝夾找正和吹卸工件至少需要30分鐘，所以加工一臺底架組成三型車要比標準化多浪費90分鐘的時間，對于場地資源少、產能要求高的企業來說是生產效率的提高是非常重要的。

4 總結

綜上所述，標準化平臺的底架制造工藝整體要明顯優于三型車平臺。通過在工藝布局、人員需求、工藝難度、機加資源使用以及加工效率上的逐步改進已經形成了更為合理的工藝方法。這既是長客股份公司工藝團隊在多年來生產實踐中總結的經驗，也是工藝創新理念在生產實際中的一次應用。

[1]曾志新，呂明.機械制造技術基礎[M].武漢：武漢理工大學出版社，2001.

[2]孫藍英，劉國強.提高數控機床加工效率的措施[M].機電工程技術，2005（09）.