适用于摇枕、侧架铸钢件后处理的自动化节拍流水线建设

适用于摇枕、侧架铸钢件后处理的自动化节拍流水线建设

周天  陈春宇 李立群 王祥

中车长江铜陵车辆有限公司   安徽铜陵   244142

摘  要 本文设计了一套用于摇枕、侧架铸钢件切割、碳刨工序的自动化流水线。产线运用了自动化切割、视觉识别校正、桁架机械手转运等技术，结合精益节拍化理念，提供了一种高效、环保、少人化的铸钢件后处理流水线建设方案。

关键词浇冒口清理；节拍化流水线；自动切割；火焰切割；

铸钢件的浇冒口处理通常采用切割、碳刨、打磨工艺相结合的方式。目前，国内轨道车辆用摇枕、侧架等铸钢件后处理机械化、自动化水平低，作业环境恶劣，劳动强度大，职业健康风险大。

本文基于摇枕、侧架的铸件后处理需求，提出了一种适用于摇枕、侧架浇冒口切割、碳刨工序的方案。

1 总体设计

产线主要由预处理清理线、摇枕侧架机械手及轨道、铸件智能化切割系统、碳刨流水线、铸件下料缓存线等5部分组成。

预处理产线负责初步处理铸件便于机械手吊运、切割及碳刨工位装夹；机械手主要负责铸件在预处理、切割、碳刨等工位间的转序；智能切割系统、碳刨流水线负责铸件处理；下料缓存线负责承接铸件并缓存。

2 产线流程

上料→预处理流水线→智能切割→碳刨流水线→碳刨线下料、缓存→码件。

2.1预处理流水线

采用辊道输送+工装托板形式，设1条作业线及1条回送线，每条作业线上设置4个工位，分别为：上料→预处理1→预处理2→端头碳刨、冒口冲击。

控制采用下工位拉动上工位的控制方式，即下工位空位且上工位完成，方可进行转送。流水线末端衔接机器人上料工位，末端托板回送动作关联机械手上料控制条件。

托板上固定铸件采用通用定位工装，不设动力，不进行变位。

预处理工位需清除出气棒、挂耳孔、切割路径批缝、浇冒口根部粘砂。冒口冲击、碳刨端头工位采用冲击锤去除摇枕心盘面、斜楔面8个冒口；同时，清除铸件端头的批缝、冷钢。

2.2摇枕侧架机械手及轨道

桁架轨道为单梁直线轨道，轨道设置一台机械手，负责预处理线、切割单元、碳刨线间铸件转运。

夹具采用下方承托式工装，齿间距可调，叉齿上方设轨道用于前后运动。

2.3铸件智能切割单元

布置3套切割单元，每套设2个装夹机构，分为内外两部分，外侧上下料，内侧切割，通过旋转机构实现变位。

切割作业区下方设链板输送用于将浇冒口回收。

2.4碳刨流水线

碳刨流水线设1条。设十套独立输送辊道，八套用于碳刨作业、直线输送，二套用于接驳工件上下料，上料端辊道通过移动机构横向接驳变位输送，下料端辊道还有水平180°旋转变位功能，由于机械手吊装。

输送托板上装变位夹具，夹具可手动360°变位，可在任意角度自锁。

碳刨废料收集装置采用板链输送方式进行。

2.5下料缓存线

下料缓存线1套，由上料装置、缓存线体组成。

上料装置为桁架，负责将碳刨下线工位铸件吊至缓存线。缓存线体为步进式板链输送装备。

3 产线成效

3.1产线能力

按单班工作制测算产能，瓶颈工序为切割，切割节拍8.5min/件。按8h/天作业时间算，每天可清理约160件。

3.2效益提升

3.2.1减员增效

所需人员较现有人员减少6人，同时，还缓解了切割工、碳刨工招工难问题。

3.2.2生产周期缩短，物流频次降低

将碳刨工序与切割工序直接连接，减少了1次转运，减少了1天的生产周期，空出现有碳刨场地约850m2。

3.2.3综合能耗降低

切割、碳刨工序可共用一套除尘系统，原碳刨除尘停止使用，可节约电费约1078元/天。切割设备的使用降低浇冒口余高，减少碳刨工作量。初步估算，全产线能源费用减少约30万元/年。

3.2.4本质安全度提升

行车吊运频次减少约50%，安全本质度大幅度提升。采用铸件智能切割技术，实现人机分离作业，人员不直接接触废气、粉尘、高温辐射等危害因素。

5 结论

本文设计了一种适用于摇枕、侧架后处理的自动化流水线方案。达到了方案设计的产能要求，减少了人力消耗、显著降低了物流频次、降低了综合能耗、提升了本质安全度。