论高速车两种底架制造工艺方法的对比分析

刘明雪,王 宇

（长春轨道客车股份有限公司,长春 130000）

1 前言

随着中国高铁事业的蓬勃发展，国内企业在高铁研发能力、工艺水平、制造装备和人员素质上都已经与世界接轨，并在国际市场上越来越具有竞争力。中国北车长客股份公司自2008年以来，先后引进和研发制造了三型车、五型车、高寒车、城际车和双动力动车组等多个高铁项目。近期具有完全自主知识产权的中国标准化动车组项目正在紧张的生产试制中，该项目届时将成为中国高铁走出去的主力军。

2 两种底架加工工艺方法说明

长客股份公司生产的高速动车组底架制造按工艺方法可大体上分为两种：以三型车底架制造为代表的德国西门子技术和以中国标准化动车组底架制造为代表的自主研发技术。下面就针对这两种底架制造工艺方法，详细介绍它们之间的区别和优缺点。

2.1 三型车项目

三型车项目最初是采用德国西门子的设计和制造技术。底架制造工艺是采取单件加工后再进行焊接、焊接后再进行加工的工艺方法。该工艺方法包括三步加工工序，其具体制造工艺过程是首先完成底架边梁单件加工，同时将六块型材组焊成地板后再进行地板组成加工，然后将加工完的地板组成和底架边梁组焊合成后再进行底架加工。

2.2 中国标准化项目

中国标准化项目是长客股份公司为了将高铁走出国门而完全自主研发制造的一个全新项目，该项目的底架制造工艺是采取所有单件组焊合成后统一进行加工的工艺方法。整个过程只有一次加工工序，具体制造工艺过程是将底架边梁和五块地板型材一起焊接成底架组成，然后在底架组成上一次机加完成。

3 两种工艺方法的对比分析

在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡设备的负荷，常将工艺过程划分为若干个工序，划分工序时会有工序集中和工序分散两种原则[1]。

通过对两种底架制造方法的分析比较可以看出三型车的制造工艺过程相对复杂，前后共需要2次组焊工序和3次加工工序，而标准化的制造工艺相对简单很多，只有一次焊接工序和一次加工工序，这就体现了工序集中原则在实际生产中起到的积极作用，下面就从不同角度来阐述它们之间的区别。

3.1 工艺布局

三型车项目的底架制造工艺中需要一个地板合成胎位、底架合成胎位、边梁加工胎位、地板加工胎位和底架加工胎位，这对工艺布局来说，至少需要2个30米的组焊胎位和2台60米的数控加工中心才能完成。而中国标准化项目的底架制造工艺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个30米组焊胎位和1台60米数控加工中心即可。两者相比，在车间场地面积一定时，标准化项目的胎位占用面积要明显更少更合理。

3.2人员需求

底架制造工艺在车体制造过程中，主要包括焊前组对、焊接、焊后打磨、调修和机加几道工序，这些工序中需要焊工、铆工和机加操作工来完成。三型车的地板合成工序需要2焊2铆，底架合成工序需要2焊2铆，三步机加工序需要4名机加操作工，而标准化的底架合成工序需要2焊2铆，机加工序需要2名机加操作工；综合比较两种工艺制造方法对人员的需求是12：6，标准化平台相对于三型车平台大大节省了人员需求，同时也为公司节省了一大笔开支。

3.3 工艺难度

三型车的地板和边梁合成时，由于边梁上的门口加工已经完成，在底架合成工序中就需要保证两根边梁之间以及边梁和地板之间的纵向相对尺寸，工艺制造难度相对较大；而标准化项目由于所有的加工内容都是在底架组成后完成的，所以在地板和边梁组对时无需考虑彼此间的纵向尺寸精度，完全化解了三型车的工艺难点。但是在加工难度对比上，三型车平台的加工难度较标准化平台的要低一些，标准化项目底架合成后，由于底架边梁要比地板高出150-200mm左右，当加工地板上距离边梁很近的开口时，对加工刀具的长度就会有较高要求，同时由于刀具过长会导致加工质量有所下降，而三型车地板单独加工时就不会出现这样的问题。

3.4 机加资源使用

机加工序在车体制造过程中是一个独立的工序，为了避免与车体焊接工序互相影响，将机加设备安装在独立的一跨，该跨的工艺资源配备是5台双工位龙门加工中心和2套天车设备(4台)。从天车的使用来说，三型车的边梁加工、地板加工和底架加工全部都需要使用天车进行吊运，其中边梁加工往返运送使用天车2次、地板加工往返运送使用天车3次、底架加工使用天车2次，整个底架工序使用天车次数=2（2根）*2（边梁加工）+3（地板加工）+2（底架加工）=9次；标准化项目只需要加工底架组成即可，使用天车次数3次；两者相比，生产一台三型车的底架在机加跨使用天车次数是标准化底架的3倍。

3.5 加工效率

在机械加工过程中，提高生产效率较有效的办法是缩短机加辅助时间，而缩短机加辅助时间切实有效的一种办法就是减少工件的装夹找正和吹卸工件的次数[2]。比较两种底架制造工艺方法的加工效率，在加工内容不变的前提下，三型车的底架组成在加工工序中需要完成三种料件的四次装夹找正和吹卸工件，而标准化底架的只需完成一次，对于20多米长的长大料件的一次装夹找正和吹卸工件至少需要30分钟，所以加工一台底架组成三型车要比标准化多浪费90分钟的时间，对于场地资源少、产能要求高的企业来说是生产效率的提高是非常重要的。

4 总结

综上所述，标准化平台的底架制造工艺整体要明显优于三型车平台。通过在工艺布局、人员需求、工艺难度、机加资源使用以及加工效率上的逐步改进已经形成了更为合理的工艺方法。这既是长客股份公司工艺团队在多年来生产实践中总结的经验，也是工艺创新理念在生产实际中的一次应用。

[1]曾志新，吕明.机械制造技术基础[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001.

[2]孙蓝英，刘国强.提高数控机床加工效率的措施[M].机电工程技术，2005（09）.