采用永磁技术的混合动力调车机车组装工艺研究

摘 要：本文结合采用永磁技术的混合动力调车机车的结构，对机车的组装工艺进行了研究，对组装难点进行了分析并给出了解决方案。

关键词：永磁调机;工艺流程;模块化;工位化

1引言

由于全球气候变暖、环境恶化，节能减排、绿色环保成为全球性的课题，运用资源节约、环境友好的新能源混合动力机车已经成为内燃机车的发展趋势。我公司于近年研制采用永磁技术的混合动力调车机车（以下简称永磁调机）。永磁调机与既有内燃机车在结构上有很大不同，较多部件为首次使用，因此需要设计全新的组装工艺进行机车组装。

2永磁调机结构介绍

采用永磁技术的混合动力调车机车（以下简称永磁调机）采用调车机车经典的鼻锥加单司机室外走廊结构。机车总体布置图如图1所示：

机车上部从前往后分别为冷却室、动力室、电机电器室、蓄电池室、低压电器室、司机室和辅助室，各室采用模块设计。

3 工艺设计原则

永磁调机在设计结构方面与HXN5B型调车机车部分相同。因此，以HXN5B型调车机车为基础进行永磁调机的工艺设计。并且参照内然机车快捷柔性组装平台规范指南的要求，在工艺设计时遵循以下几个原则：

模块化：车底架、管路架、线缆架、司机室、蓄电池室、电机电器室、冷却室、转向架工序等工序分割成模块进行工艺设计。

工位化：各模块、总组装等严格按照标准工位进行工艺设计。

节拍化：按照8小时/台的生产能力进行工艺设计。

流水化：在节拍化的基础上，各主要组装工序按流水线的方式进行工艺设计。

标准化：选用成熟可靠的现有工艺、工装设备，尽可能的减少“三新”项目。

4 总体工艺流程

永磁调机组装主要分为车底架组装和机车总组装两部分。机车总组装下分6个工位。为减少机车总组装过程中的工作量和缩短整车的组装周期，管路架、线缆架、司机室模块、蓄电池室、电机电器室、冷却室、柴油机、转向架采用模块化预组装工艺。机车组装总体工艺流程和各模块装配上车节点见图2。

5各模块及组装工序工艺分析

5.1车底架：车底架为外走廊、底架承载式燃油箱结构，由中部油箱和前、后端部拼焊而成，与HXN5B型调车机车基本相同，可按照HXN5B型调车机车的工艺路线进行生产。

5.2机车总组装：总组装工序是永磁调机组装的主要环节，下设6个组装工位，各大模块完成组装后在相应的总组装工位组装上车（各模块和总组装工位布局见图3）。

工位一：为车底架翻身工位，下设两个组装台位。主要完成线缆架、管路架、总风缸等大部件的安装及车底架下部管路、线路的布置。工位一完成后，車底架翻身流入工位二。

工位二：主要进行车架调平和完成司机室模块、扶手杆、蓄电池室、主变柜、高压电气柜、前架牵引电机冷却装置、空压机、支持系统等模块及大部件的安装。

工位三：主要完成柴油机发电机组、冷却室、电机电器室的安装，并进行机油、燃油管路的配制。

工位四：主要进行烟囱装配、动力室侧壁的安装，各室体间的封边连接，空气制动系统机车上部捉漏，部分车上电气接线，同时进行油水、燃油管路的安装和水管路的配制。

工位五：主要进行各室体顶盖安装，水管路安装，油水系统管路捉漏，旁承垫片计算调整，完成车上电气接线。

工位六：为落车工位。在此工位，将机车上部与转向架进行连接（包含制动、电气、油水等系统），并进行整车的检查回修。

5.3管路架、线缆架：管路架在组装车间C跨进行组装，组装台位与HXN5型、HXN5B型机车通用;线缆架在组装车间B跨大线制作区域进行组装，组装完成后使用移动平车调入C跨进行装车。

5.4司机室模块：在组装车间B跨西侧进行组装，下设6个组装工位。与其他车型司机室相比，永磁调机司机室模块中增加了低压电器室，需对组装台位和吊具进行改造。

5.5蓄电池室：蓄电池室为永磁调机特有的全新模块，动力蓄电池组标称电压高达1500V，在组装车间C跨设置临时有隔离带的组装场地。蓄电池室组装时需经过专业培训的人员进行操作。

5.6电机电器室：在组装车间B跨东侧借用带有升降梯的辅助室工位进行组装，主要工序为制动电阻和后架冷却装置的安装。

5.7冷却室：在组装车间B跨东侧进行组装，下设3个组装工位。为机车减重，空压机、前牵引电机冷却装置等部件在总组装工位进行安装，因此永磁调机的冷却室组装相对简单。冷却室完成后，使用移动平车调入C跨进行装车。

5.8柴油机：为节约成本，永磁调机柴油机由原R6280ZC船用柴油机进行改造，不再组装新的柴油机。对R6280ZC船用柴油机进行解体，对机体进行改造，并更换油底壳、机体支撑、联体，对所有部件清洗后恢复组装。

5.9转向架：永磁调机走行部采用两个三轴转向架。该转向架以HXN5B型调车机车转向架为基础，对轴重进行了调整，增加了前、后架牵引电机冷却水管路。

5.10油漆：车底架焊接完成后进行喷砂处理，然后喷涂底漆，车底架上下表面喷涂面漆;各室体钢结构焊接完成后进行清洗、磷化，然后喷涂底漆和内部面漆。车底架和各室钢结构完成涂装后进行总组装，总组装完成后车体外部再进行刮腻子、喷涂中涂漆和面漆。车体内部零部件和转向架及零部件涂装完成后进行组装。

6组装难点及解决措施

6.1 组装难点：按设计要求，部分零部件需在总组装台位进行焊接，易破坏机车油漆并影响其他工序的进行。

解决措施：采用先油漆后组装工艺，梳理需要在组装工序焊接的零部件，在组装图中计算出此类零部件在钢结构上的定位尺寸，绘制开工定位图，在钢结构焊接工位完成焊接。

6.2 组装难点：全新的蓄电池室重达15吨，远超冷却室、司机室等常规室体，无合适的吊具，制作新专用吊具价格高昂，且模块组装场地B跨的天车吨位不足。

解决措施：不再制作新的吊具，调研公司现有吊具，将某已经出口的机车整车吊具进行改造，减少了吊具成本。将组装场地由模块组装场地B跨移至总组装场地C跨，减少电动平车摆渡作业，且B跨的天车吨位足以满足蓄电池室的吊运。

6.3组装难点：蓄电池室内装有动力蓄电池，对淋雨要求较高，但蓄电池室组装完成后为全封闭结构，无法在发生漏水后及时发现并进行修补。

解决措施：在蓄电池室钢结构完成后，对顶部焊缝进行渗煤油工艺以检查焊缝漏点，无法渗煤油的位置进行探傷检查。在安装蓄电池前，先安装顶部空调和室结构门，提前进行淋雨试验，确保无漏点。

6.4组装难点：永磁调机使用永磁电机作为牵引电机，电机冷却方式由原来的风冷变为水冷。机车组装完成后，作业空间较为有限，难以进行捉漏。

解决措施：将组装完成后整车捉漏的方式改为分段捉漏，将整个冷却系统分为前架冷却部分、后架冷却部分、转向架冷却管路等三个部分，每个部分完成后分别制作封堵工装进行捉漏测试，整车组装完成后，对三个部分的连接处进行检查即可。

6.5 组装难点：永磁调机车型结构与以往机车差别较大，且较多部件为首次使用，现场作业人员不熟悉操作。

解决方式：在工艺设计阶段，工装、工具、设备、计量器具等选用成熟可靠的现有产品。对新材料、新工艺、新结构等三新项目（蓄电池系统、空气制动机、前后架牵引电机冷却装置等）进行识别，提前介入设计、研究分析原理，并编制作业指导书用于现场指导。

7结束语

目前，永磁调机已完成组装，进入了试验阶段。由于采用了模块化、工位化的组装工艺，大大缩短了机车的组装时间，质量也有了明显的提升。组装工艺全面实施后，可达到了每天一台的生产能力。永磁调机工艺开发的成功经验，可为今后各型机车的工艺提升，提供有力的技术保证。

参考文献：

[1]周宏，齐林涛，刘云翔.预组装工艺在HXD3B型机车上的应用[J]，电力机车与城轨车辆，2010（4）：31-32

作者简介：

陈超（1986-），男，工程硕士，工程师，主要从事内燃机车组装及试验等方面的工艺研究.