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(chǔ)風(fēng)缸生產(chǎn)線的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)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(duì)鐵路貨車儲(chǔ)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(jì)了一套高效儲(chǔ)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(chǔ)風(fēng)缸；單室；雙室；均衡率；環(huán)形吊

鐵路貨車儲(chǔ)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(chǔ)風(fēng)缸組對(duì)、焊接及風(fēng)壓水壓試驗(yàn)等功能。目前中車齊齊哈爾車輛有限公司的生產(chǎn)線臺(tái)位分布散亂，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，需要對(duì)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(chǔ)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(duì)筒→縱縫焊接→組對(duì)內(nèi)蓋(僅雙室)→一次組對(duì)端蓋→一次環(huán)焊→焊縫打磨→組對(duì)焊接管接頭、法蘭盤→組對(duì)風(fēng)缸吊→焊接風(fēng)缸吊→一次風(fēng)壓水壓試驗(yàn)→二次組對(duì)端蓋(僅雙室)→二次環(huán)焊(僅雙室)→二次風(fēng)壓水壓試驗(yàn)(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?jī)H為80個(gè)風(fēng)缸。根據(jù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)查，由于設(shè)備數(shù)量的不匹配，工序用時(shí)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(yàn)、環(huán)縫焊接等工序瓶頸效應(yīng)突出。

(2)工藝布局不合理。對(duì)于雙室風(fēng)缸的制造，在一次風(fēng)壓水壓試驗(yàn)后需再返回組對(duì)、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(tái)：刷可焊漆；3—缸體組對(duì)夾具：對(duì)缸體筒；4—缸體縱縫自動(dòng)焊專機(jī)：焊缸體縱縫；5—內(nèi)蓋組對(duì)夾具：組對(duì)內(nèi)蓋；6—端蓋組對(duì)夾具：一次對(duì)蓋；7—端蓋環(huán)焊專機(jī)：一次環(huán)縫焊接；8—打磨平臺(tái)：焊縫打磨；9—附屬件組對(duì)平臺(tái)：法蘭盤、管接頭焊接；10—風(fēng)缸吊組對(duì)平臺(tái)：風(fēng)缸吊組對(duì)；11—風(fēng)缸吊焊接平臺(tái)：風(fēng)缸吊焊接；12—打壓試驗(yàn)臺(tái)：一次風(fēng)壓水壓試驗(yàn)；13—端蓋組對(duì)夾具：二次對(duì)蓋；14—端蓋環(huán)焊專機(jī)：二次環(huán)縫焊接；15—打壓試驗(yàn)臺(tái)：二次風(fēng)壓水壓試驗(yàn)。圖2 工藝布局圖

(3)操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大。各工序之間轉(zhuǎn)運(yùn)大多采用手工，長(zhǎng)途搬運(yùn)利用手推小車。以雙室風(fēng)缸為例，每個(gè)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(gè)，雙室風(fēng)缸生產(chǎn)過(guò)程中需人工搬起4次，總計(jì)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(dòng)強(qiáng)度大。

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

圖3 內(nèi)蓋組對(duì)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(chǎng)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(zhǎng)的工序?yàn)槎松w環(huán)焊及打壓試驗(yàn)，增加端蓋環(huán)焊機(jī)1臺(tái)及打壓試驗(yàn)臺(tái)2臺(tái)。

制造周期較短的工序?yàn)樗⒂?、?duì)筒、附屬件組對(duì)、附屬件焊接、風(fēng)缸吊組對(duì)及風(fēng)缸焊接等，因此將滾圓與刷油工序組合、對(duì)筒與縱縫焊接工序組合、附屬件組對(duì)及焊接工序組合、風(fēng)缸吊組對(duì)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(duì)主要的工序使用時(shí)間進(jìn)行分析，對(duì)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(jì)算出各工序制造周期(見表1)，平均數(shù)為176 s，單個(gè)工序最長(zhǎng)時(shí)間為199 s，最短時(shí)間為151 s。

表1 主要工序使用時(shí)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(chǎng)所的區(qū)域面積，根據(jù)工藝流程，對(duì)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(tái)：刷可焊漆；3—缸體組對(duì)夾具：對(duì)缸體筒；4—缸體縱縫自動(dòng)焊專機(jī)：焊缸體縱縫；5—內(nèi)蓋組對(duì)夾具：組對(duì)內(nèi)蓋；6—端蓋組對(duì)夾具：一次對(duì)蓋；7—端蓋環(huán)焊專機(jī)：一次環(huán)縫焊接；8—打磨平臺(tái)：焊縫打磨；9—附屬件組對(duì)平臺(tái)：法蘭盤、管接頭焊接；10—風(fēng)缸吊組對(duì)平臺(tái)：風(fēng)缸吊組對(duì)；11—風(fēng)缸吊焊接平臺(tái)：風(fēng)缸吊焊接；12—打壓試驗(yàn)臺(tái)：一次風(fēng)壓水壓試驗(yàn)；13—端蓋組對(duì)夾具：二次對(duì)蓋；14—端蓋環(huán)焊專機(jī)：二次環(huán)縫焊接；15—打壓試驗(yàn)臺(tái)：二次風(fēng)壓水壓試驗(yàn)。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(jì)。根據(jù)風(fēng)缸的體積特性，有4種方案可參考：自帶動(dòng)力鏈條傳輸、滾動(dòng)及旋轉(zhuǎn)傳輸、滾筒傳輸及掛式傳輸。對(duì)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(jì)成斜角形式(見圖5)，約束缸體的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，使缸體只能沿著輥道方向運(yùn)動(dòng)。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(jì)環(huán)形吊(見圖6)，輔助風(fēng)缸打壓試驗(yàn)及運(yùn)輸過(guò)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(yàn)臺(tái)。同時(shí)，也可使風(fēng)缸跨越各打壓試驗(yàn)臺(tái)位，傳輸?shù)阶罱K降落存放的位置。

(4)改造內(nèi)蓋組對(duì)裝置

對(duì)原內(nèi)蓋組對(duì)工裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在對(duì)蓋過(guò)程中，風(fēng)缸體直徑方向沒有約束，因此，設(shè)計(jì)該工裝時(shí)，增加了直徑壓裝裝置。通過(guò)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(guò)點(diǎn)焊固定后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)間隙的控制，如圖7所示。

4 效果認(rèn)證

通過(guò)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(shí)，對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，風(fēng)缸生產(chǎn)效率提高了40%，達(dá)到112個(gè)/班。雖然新增及改造裝置的前期投入費(fèi)用較高，但從長(zhǎng)期來(lái)看，符合精益生產(chǎn)理念，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本和勞動(dòng)強(qiáng)度的降低?！?/p>

(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。

U270.6

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