采用永磁技術的混合動力調車機車組裝工藝研究

摘 要：本文結合采用永磁技術的混合動力調車機車的結構，對機車的組裝工藝進行了研究，對組裝難點進行了分析并給出了解決方案。

關鍵詞：永磁調機;工藝流程;模塊化;工位化

1引言

由于全球氣候變暖、環境惡化，節能減排、綠色環保成為全球性的課題，運用資源節約、環境友好的新能源混合動力機車已經成為內燃機車的發展趨勢。我公司于近年研制采用永磁技術的混合動力調車機車（以下簡稱永磁調機）。永磁調機與既有內燃機車在結構上有很大不同，較多部件為首次使用，因此需要設計全新的組裝工藝進行機車組裝。

2永磁調機結構介紹

采用永磁技術的混合動力調車機車（以下簡稱永磁調機）采用調車機車經典的鼻錐加單司機室外走廊結構。機車總體布置圖如圖1所示：

機車上部從前往后分別為冷卻室、動力室、電機電器室、蓄電池室、低壓電器室、司機室和輔助室，各室采用模塊設計。

3 工藝設計原則

永磁調機在設計結構方面與HXN5B型調車機車部分相同。因此，以HXN5B型調車機車為基礎進行永磁調機的工藝設計。并且參照內然機車快捷柔性組裝平臺規范指南的要求，在工藝設計時遵循以下幾個原則：

模塊化：車底架、管路架、線纜架、司機室、蓄電池室、電機電器室、冷卻室、轉向架工序等工序分割成模塊進行工藝設計。

工位化：各模塊、總組裝等嚴格按照標準工位進行工藝設計。

節拍化：按照8小時/臺的生產能力進行工藝設計。

流水化：在節拍化的基礎上，各主要組裝工序按流水線的方式進行工藝設計。

標準化：選用成熟可靠的現有工藝、工裝設備，盡可能的減少“三新”項目。

4 總體工藝流程

永磁調機組裝主要分為車底架組裝和機車總組裝兩部分。機車總組裝下分6個工位。為減少機車總組裝過程中的工作量和縮短整車的組裝周期，管路架、線纜架、司機室模塊、蓄電池室、電機電器室、冷卻室、柴油機、轉向架采用模塊化預組裝工藝。機車組裝總體工藝流程和各模塊裝配上車節點見圖2。

5各模塊及組裝工序工藝分析

5.1車底架：車底架為外走廊、底架承載式燃油箱結構，由中部油箱和前、后端部拼焊而成，與HXN5B型調車機車基本相同，可按照HXN5B型調車機車的工藝路線進行生產。

5.2機車總組裝：總組裝工序是永磁調機組裝的主要環節，下設6個組裝工位，各大模塊完成組裝后在相應的總組裝工位組裝上車（各模塊和總組裝工位布局見圖3）。

工位一：為車底架翻身工位，下設兩個組裝臺位。主要完成線纜架、管路架、總風缸等大部件的安裝及車底架下部管路、線路的布置。工位一完成后，車底架翻身流入工位二。

工位二：主要進行車架調平和完成司機室模塊、扶手桿、蓄電池室、主變柜、高壓電氣柜、前架牽引電機冷卻裝置、空壓機、支持系統等模塊及大部件的安裝。

工位三：主要完成柴油機發電機組、冷卻室、電機電器室的安裝，并進行機油、燃油管路的配制。

工位四：主要進行煙囪裝配、動力室側壁的安裝，各室體間的封邊連接，空氣制動系統機車上部捉漏，部分車上電氣接線，同時進行油水、燃油管路的安裝和水管路的配制。

工位五：主要進行各室體頂蓋安裝，水管路安裝，油水系統管路捉漏，旁承墊片計算調整，完成車上電氣接線。

工位六：為落車工位。在此工位，將機車上部與轉向架進行連接（包含制動、電氣、油水等系統），并進行整車的檢查回修。

5.3管路架、線纜架：管路架在組裝車間C跨進行組裝，組裝臺位與HXN5型、HXN5B型機車通用;線纜架在組裝車間B跨大線制作區域進行組裝，組裝完成后使用移動平車調入C跨進行裝車。

5.4司機室模塊：在組裝車間B跨西側進行組裝，下設6個組裝工位。與其他車型司機室相比，永磁調機司機室模塊中增加了低壓電器室，需對組裝臺位和吊具進行改造。

5.5蓄電池室：蓄電池室為永磁調機特有的全新模塊，動力蓄電池組標稱電壓高達1500V，在組裝車間C跨設置臨時有隔離帶的組裝場地。蓄電池室組裝時需經過專業培訓的人員進行操作。

5.6電機電器室：在組裝車間B跨東側借用帶有升降梯的輔助室工位進行組裝，主要工序為制動電阻和后架冷卻裝置的安裝。

5.7冷卻室：在組裝車間B跨東側進行組裝，下設3個組裝工位。為機車減重，空壓機、前牽引電機冷卻裝置等部件在總組裝工位進行安裝，因此永磁調機的冷卻室組裝相對簡單。冷卻室完成后，使用移動平車調入C跨進行裝車。

5.8柴油機：為節約成本，永磁調機柴油機由原R6280ZC船用柴油機進行改造，不再組裝新的柴油機。對R6280ZC船用柴油機進行解體，對機體進行改造，并更換油底殼、機體支撐、聯體，對所有部件清洗后恢復組裝。

5.9轉向架：永磁調機走行部采用兩個三軸轉向架。該轉向架以HXN5B型調車機車轉向架為基礎，對軸重進行了調整，增加了前、后架牽引電機冷卻水管路。

5.10油漆：車底架焊接完成后進行噴砂處理，然后噴涂底漆，車底架上下表面噴涂面漆;各室體鋼結構焊接完成后進行清洗、磷化，然后噴涂底漆和內部面漆。車底架和各室鋼結構完成涂裝后進行總組裝，總組裝完成后車體外部再進行刮膩子、噴涂中涂漆和面漆。車體內部零部件和轉向架及零部件涂裝完成后進行組裝。

6組裝難點及解決措施

6.1 組裝難點：按設計要求，部分零部件需在總組裝臺位進行焊接，易破壞機車油漆并影響其他工序的進行。

解決措施：采用先油漆后組裝工藝，梳理需要在組裝工序焊接的零部件，在組裝圖中計算出此類零部件在鋼結構上的定位尺寸，繪制開工定位圖，在鋼結構焊接工位完成焊接。

6.2 組裝難點：全新的蓄電池室重達15噸，遠超冷卻室、司機室等常規室體，無合適的吊具，制作新專用吊具價格高昂，且模塊組裝場地B跨的天車噸位不足。

解決措施：不再制作新的吊具，調研公司現有吊具，將某已經出口的機車整車吊具進行改造，減少了吊具成本。將組裝場地由模塊組裝場地B跨移至總組裝場地C跨，減少電動平車擺渡作業，且B跨的天車噸位足以滿足蓄電池室的吊運。

6.3組裝難點：蓄電池室內裝有動力蓄電池，對淋雨要求較高，但蓄電池室組裝完成后為全封閉結構，無法在發生漏水后及時發現并進行修補。

解決措施：在蓄電池室鋼結構完成后，對頂部焊縫進行滲煤油工藝以檢查焊縫漏點，無法滲煤油的位置進行探傷檢查。在安裝蓄電池前，先安裝頂部空調和室結構門，提前進行淋雨試驗，確保無漏點。

6.4組裝難點：永磁調機使用永磁電機作為牽引電機，電機冷卻方式由原來的風冷變為水冷。機車組裝完成后，作業空間較為有限，難以進行捉漏。

解決措施：將組裝完成后整車捉漏的方式改為分段捉漏，將整個冷卻系統分為前架冷卻部分、后架冷卻部分、轉向架冷卻管路等三個部分，每個部分完成后分別制作封堵工裝進行捉漏測試，整車組裝完成后，對三個部分的連接處進行檢查即可。

6.5 組裝難點：永磁調機車型結構與以往機車差別較大，且較多部件為首次使用，現場作業人員不熟悉操作。

解決方式：在工藝設計階段，工裝、工具、設備、計量器具等選用成熟可靠的現有產品。對新材料、新工藝、新結構等三新項目（蓄電池系統、空氣制動機、前后架牽引電機冷卻裝置等）進行識別，提前介入設計、研究分析原理，并編制作業指導書用于現場指導。

7結束語

目前，永磁調機已完成組裝，進入了試驗階段。由于采用了模塊化、工位化的組裝工藝，大大縮短了機車的組裝時間，質量也有了明顯的提升。組裝工藝全面實施后，可達到了每天一臺的生產能力。永磁調機工藝開發的成功經驗，可為今后各型機車的工藝提升，提供有力的技術保證。

參考文獻：

[1]周宏，齊林濤，劉云翔.預組裝工藝在HXD3B型機車上的應用[J]，電力機車與城軌車輛，2010（4）：31-32

作者簡介：

陳超（1986-），男，工程碩士，工程師，主要從事內燃機車組裝及試驗等方面的工藝研究.