当前位置: 主页 > 快速通道 > MES > 轨道车辆装备 >

神秘的高铁制造车间曝光 自动化程度到底是啥水

2016-11-24 15:55 [轨道车辆装备] 来源于:3D动力网
导读:进入四方的制造区,发现本世纪工业企业的建筑是相同的味道,都是钢结构和彩钢板的组合,通常主体色是白色,有的在屋顶的地方露出一个蓝边。

  进入四方的制造区,发现本世纪工业企业的建筑是相同的味道,都是钢结构和彩钢板的组合,通常主体色是白色,有的在屋顶的地方露出一个蓝边。大工业之下的新式厂房们,外表平实,不追求特点,整齐统一。在飞一般行驶的高铁列车里,会想到高铁列车是怎么造出来的?

  戴上安全帽,在车间门口拿着层层批示的参观证明,再一次做登记时,大脑皮层的想像却在那一刻顿然消失,因为答案就在那些紧闭着并有人严格看守的大门后面。

  走进四方的一个一个制造车间后,答案以钢铁材质来展示出来。

  放下那些高深的技术,直观地简单地说,高铁列车在制造中由四大部分组装而成:车体、转向架、车上下大部件、车内设施。

  高铁列车的制造中,从时间上看,前两部分同步进行,后两部分同步进行。前两部分分别在车体分厂和转向架分厂进行,后两部分常常称为“总组装”,包括了检测和调试的内容,在四方这里在总装分厂内进行。

  车体

  车体和转向架因为都是以钢铁为原材料的生产,这两个地方的制造场面都很重工业,天车和电焊火花让初来者一时难以适应。

  车体是个什么东西?车体就像是列车这房子的框架,是高铁列车之“骨”,是高铁列车整车制造的核心技术之一。

  在高铁列车的制造现场,车体的制造感最强。长达20多米的银色铝合金车体材料在各种工装上被不同角度地固定后,工人们穿着灰色的连体衣,带着防护面具进行焊接,那场面十足梦幻。

  铝合金是一种银灰的色彩,被切割后切口处有刀刃的光泽。世界高铁列车集体性地选择了这样的材料作为车体材料。

  一个胖子想要跑得快会比一个瘦子困难一些。人们降低高铁列车重量的愿望越来越高,设计师们不由自主地想到了铝。

  铝的重量只有钢的三分之一左右,可惜的是,铝的强度却低。这也是早期的高铁列车采用耐候钢材料的主要原因。

  铝合金的出现,让铝不再“文弱”,铝合金是既瘦又强壮的汉子,这一材料迅速被用在高铁列车上。

  高铁列车的重量降低,在行业语言里称为“轻量化”。

  轻量化后不但利于提高速度,也更为节能:因为重量轻可以少用电,因为重量轻也减少了对轨道的磨耗。

  轻量化还有利于降低噪声,让高铁列车这种安静的火车更为安静,来去悄声。

  目前中国动车组铝合金车体采用的是“大截面中空挤压型材构成的筒形结构”。这个绕口的名称通俗点说,就是“马蜂窝”钢材,即中间是空的,但是两个面之间夹支撑的筋板,增加强度而重量减轻。

  当初这些材料是进口的,现在四方和国内铝型材专业厂家联合设计,全部实现国产化。

  四方的动车组单个车体重量为8吨左右,这个数据在世界同行业中领先。

  两车交会时会产生巨大的空气压力波,这个压力波主要由车体来承受。这时,车体首先要保证安全,还要保证气密性。

  气密性的好坏乘坐者会有直接的感受,飞机起落时内外压力差给乘坐者所带来的耳鸣和不适感,就与气密性直接相关。

  高速下会车和出入隧道时,高铁列车面临的气密性问题很严重。为追求舒适,中国高铁目前的气密性指标设定为车内压力波动小于200帕/秒。这个数值小于飞机舱内的指标,所以坐高铁耳鸣的人少。

  车体是列车的骨骼,是列车的主体,所有的部件都固定或悬挂在车体上。平常情况下,它承载旅客,出现安全事故时,它的强度则可以保护旅客。

  在车体分厂门口,看到装载着不同铝合金型材的汽车在送货。

  一节车体上,有70多种不同断面的铝合金型材,最薄的地方为1.5mm,最厚的地方为4mm。

  这种截面改变而等强度的设计,不仅实现了减重,而且将车体气密强度提高到时速380公里时的6000Pa。

  下料,组合,成形。在3D打印到来之前,人类的所有工业品的到来都或明或暗地遵守这一思维方式和规则,这是现代制造的基本流程。

  车体生产的过程是这样的:先将购进的铝合金原材料按尺寸切割,之后加工焊接成不同部件,这些部件被组合,最终组焊成一个车体。

  四方车体分厂的动车组流水线厂房,在这里,银色的车体在这里一个一个地有序“出生”。

  在这里,每4小时完成1辆车体的生产。目前,四方有3条这样的生产线。

  进门处你看不到生产线的布局,它们太为庞大了。而如果从高处俯瞰,会看到它是U型布局,自动化焊接机器人是生产线上的主力设备。车体中地板的组焊,由焊接机器人完成,机器人们平均每分钟焊接700米的总长度。

  焊接机器人,看不到人的造型,只看到一台设备上多个焊枪在同时工作,而工人在观察和巡视。

  在这里,车体加工的长焊缝全部由机器人完成,小的部位由人手工焊接。

  焊接机器人的焊花,不是人操作时的断续状,而是持续地保持着强烈的、均匀的焊花,自动平稳向前移动。

  焊接质量标准执行欧洲最严格的EN15085 CL1级焊标准,焊接机器人的焊接质量由激光同步跟踪。

  铝合金焊接不仅比其他焊接难度高,对焊接环境有恒温恒湿的高要求,也是对操作者身体有伤害的工种。这里的厂房,顶部有数量惊人的空气净化设施。

  每跨厂房之间有一个一米宽的通道,在这里,密集出现大量空气净化系统的送风口。形状不同、数量巨大、功用不同的这些出入风口,改善着制造现场的空气状态,对人对产品皆为有益。在老的火车制造现场,这种设施不多甚至是不存在的。

  车体按结构形式分中间车和带驾驶室的头车两种。

  中间车为基础车型,被分为底架、侧墙、车顶、外端墙、内端墙等几大部件分别焊接,这几部分基本同步开始制作,最后组焊成形。

  底架就是列车地板处的那一部分钢结构。底架先进行正面焊接,之后是打磨,然后是底架反面焊接打磨。

  端墙是车体的两端,块头最小,但是焊接量不小。车顶要先正面焊接,再反面焊接,主要是焊接机器人来担当。侧墙是安装窗户的部位,面积不小,预留安装窗户的地方比较难操作。

  将上面这些组合焊接在一起,一个车体就出现了。它是铝合金材质,体型巨大,那色彩和体型,有后现代的感觉。

  最难的车体制造应该是头车的车体,就是有驾驶室的车体。它主要是手工组焊,工艺更为复杂,尺寸要求更为苛刻……

  在这里,双工位数控加工中心长60米,很容易吸引到你的注意力。这个用于车体侧墙和地板整体加工的装备,加工定位精度达到微米级,以保证车体的整体加工精度。

  而车体总组成焊接机器人,用于车体总组成时长直焊缝的焊接,同时兼具打磨、铣削、压紧等辅助功能。

  类似的许多非标设备都是四方自己研制开发的。

  对于现代制造企业的实力考核,面积、产量、技术等级是考核之一,另有一个独特的测评指数:自制大型工装设备有多少?技术和工艺水准是什么?

  私家秘制工装,已是企业之间比拼的秘密武器。制造现场拒绝拍摄,保护此类工装的技术隐私是重要的一方面。

  车体焊接完成,甚至是在焊接的过程中,都在不断地进行调直打平,可以理解为对这个钢铁大家伙的精细修整,用的是打磨的方法。打磨几乎和焊接一样重要,目的在于消除应力,保证车身的平整度。

  在车体车间,最大的噪音来自于打磨工具启动后,砂轮和铝合金对撞时产生的声音。而且此时也有火花,这个火花比焊花常常喷射得更远。

  整个车体分厂在视觉和听觉上,用过去的词语来描述,是“火热”的场面。铝合金的长大部件在空中吊运,长达几十米的装备、焊花、噪音、穿着如太空服一样的防护服的工人们……

  这是一个阔大着又生硬着的空间,看上去并不整齐化一,却隐含着如齿轮咬合一样明确的次序与流程。

  人在其中,因无法听清别人的话语而自然减少交谈,所以在绝大数时候,是你一个人在独自感受。大工业的强硬、操作者的辛劳、主人的优势和气场……林林总总,慢慢过来深重地包裹你。

  当车体制作完成后,涂装工艺开始。

  车体前后要多次上腻子,底漆和面漆的喷涂也是多次,最后全身白色的车体出现。

  那个银色的车体看不到了,变成了我们在站台上看到的那些白色的列车车身。

  这时候,车体还是没有轮子,它被用气垫船送进总组装车间。

  车轮的力量

  另一侧的厂房是转向架分厂,转向架的制造在同步进行。

  转向架是列车的“脚”,对于以运送为天职的列车来说,它的重要性不言而喻。

  这是一个外形很像小车的部件,主体是4个车轮2根轴1个钢铁框架,高铁列车的电机等重要部件也会安装在转向架上。

  转向架分厂的工业气势一点不比车体分厂弱,虽然转向架的体形要比车体小了太多,但它的确是太关键了。

  高铁列车的车轴是空心的,那么高速之下,这个快速旋转并承载列车的部件竟然是空心的,的确是让人吃惊。

  四方的空心车轴自动化生产线,仅有2名操作工人。

  这一生产采用中央控制模式,自动上料、加工、检测、下线,中心孔偏移量误差小于等于0.1毫米。加工线整线封闭,加工的过程中看不到钢屑飞溅的现象。

  车轴加工完成后,与车轮组装成轮对。

  转向架的构架,好比是整个转向架的“骨架”,其重要性如同人体的躯干一样,制动系统和牵引系统均安装在构架上。

  从高处向下拍摄四方的转向架构架自动焊接生产线,会为其的密集而有序惊叹,它规则与细致,又让你怀疑是否身处在一个焊接生产厂房中。

  全长120米的生产线,5台焊接机器人、2条自动运输线,重量不轻的构架在流水线上如同一个小玩具一样被传送、焊接、翻转、输出。

  每天,这里出品5-6辆车的构架,75%以上的焊缝都是由焊接机器人自动焊接完成,焊缝的一次探伤合格率可以达到98%以上。

  构架焊接完成后,有复杂的涂装过程,即油漆。

  沿着设定的轨道,一个个构架像一件件工艺品陈列在吊架上,从入口进去,穿过“U”形通道,在完成一个个自动进行的复杂工序后,出来时已做好了防锈和表面涂装,构架很光鲜漂亮了。

  之后开始转向架的组装,即制动装置、电机和各种管线的安装。

  组装中,在专用工艺装备的帮助下,构架分正反两面安装。这边安装完毕,被快速准确地翻转180度。因为使用全套的定制工具,部件的安装有序、精准。最后,被安装了多种部件的构架,被吊起落在轮对上,转向架装配完成。

  光线下的动车组转向架,这个工业品很美

  组装完成的转向架,要进入综合试验平台, 在那里自动接受各项检测,数据合格后等待装车。

  总组装

  最后要进去的,是总装分厂。

  这里比刚刚去过的厂房更大,空间巨大却十分安静,“高大上”的气息在这里强烈呈现。

  这里厂房连着厂房,一列列白色的动车组车体在这里排列,黄色的安装台位包围着它们。在这里,车体、转向架及高铁列车车上车下大部件、车内设施,即对每列车的4余万个零部件进行集成及调试。这里,是高铁列车制造的核心之地。

  相对于转向架、车体的自动加工、自动焊接,总装的大部分工作需要人工或半人工方式完成。工人的操作技能对于保证总装质量至关重要。在四方总组装分厂的员工,一年中要多次接受培训。

  在总组装分厂,工作者的面孔都很年轻,30岁左右的占绝大多数。他们多是在2004年后进入这里,十年中,与高铁一起成长。

  组装现场有成排的黄色工作台位,它们是总组装分厂里色彩最为醒目、数量最多的设施。每个台位的端部都有一个显示生产状态的LED显示屏,显示屏是绿色,表示生产正常,显示红色表示异常。

  动车组电线下料区是很容易让人印象深刻的地方,因为这里是“抽象画”工作区。

  动车组每列车约1万多根电线电缆,必须准确无误地可靠连接。电线下料区,以白色背板模拟现实车辆,按1:1下线,然后对电线电缆成束捆扎。

  日常生活里一个耳机线也能乱成一团的情形常常出现,1万多根电线电缆在这里整齐有序,配线的错误率仅为万分之0.25。被管理成一束一束的电缆,之后被安装在车上。

  在总组装分厂,白色的车体被架在台位上,自然地分为车上、车下和车顶三个工作区,一节车上有多个部门的人员在同时工作。

  车上安装是防寒材料、地板、风道、车窗、座椅、装饰件等安装,车下大部件主要是变压器、变流器等,车顶主要安装受电弓和主电力线,高铁列车在这里被彻底武装起来。

  安装中的车门,显露着这一部位的复杂构。车门是动车组一个安全控制点,要保证数十万次准确操作。

  之后,工人们请出已做好的转向架,将车体吊装上去,称为落车。

  落车的过程,总是有一份惊艳。这时总是场面很大,因为车体本身不小;这时候总是有一种愉快,因为即将进入完工。

  落车完成的车辆,进行单车的称重、淋雨、保压、耐压和气密等一系列试验。

  气密实验很严格,这也就是为什么乘坐四方的车,在车辆会车和过隧道的时候,耳朵不会感觉到不舒服。

  任何车辆的制动(俗称“刹车”)都是至关重要的, 跑得很快的高铁列车的制动就更为重要。

  管路的密封性决定着空气制动的有效性,国家标准和欧洲标准都允许管路有一定的泄漏量,四方空气制动气密试验的企业内控标准为管路保压15分钟泄漏零,保证空气制动的有效性。

  试验合格后,车辆编组进行静态试验,这个过程极为安静,操作者多是依靠笔记本电脑来工作,全车调试。

  最后,高铁列车在四方独有的环形试验线上进行动态试验,相当于试跑。

  试验完毕,高铁列车已完全具备上线条件,全新的动车组等待调度命令,出了厂区的专用线进入运营线路,开始自己的人生旅程。

  走出总组装的车间大门,会发现这样的行走,记录加上拍摄,会让你一直处于高度紧张之中。

  少见的多种场面,噪杂的工业制造现场,大量专业术语密集出现,设备、人员、车辆、标识在不同的生产厂房里快速地转换,频繁地通过视觉和听觉传达过来,行走中,多数时候处于一种被动的接受中,常常来不及总结、分辨和回想,更谈不上思考。

  厂房门外,春天的花草在暖阳下沉静,你回头看身后,刚刚你离开的车间也是安静的。

  受电弓升起来时,有那么一种轻缓和沉稳。出发的时刻到来。

  可是,工业品的安静永远与植物们的安静不同,它时刻带着爆发和不可抵挡的气息。喜欢这气息! 

(编辑:admin)

推荐文章