钢轨胶接绝缘接头新增生产线设计方案探讨

沈正强 中国铁路上海局集团有限公司科研所

1 引言

随着路网规模日益增长，现场胶接绝缘接头产品需求量日渐攀升，预计2021 年将达25 000 套（图1 所示），而我所接头夹板目前最大年生产量仅为约12 000 套，同时线路行车状况日趋复杂，现场对产品质量要求日趋提高。

目前接头夹板生产加工存在人工搬运上下料，人工单一借助简易量具、工具进行检验、打磨、进炉组装、出炉脱模等操作，人工推行简易走行架实现夹板转运，各个工序区分散、衔接不通畅等劳动强度大、生产规模小、生产设备落后、产品质量不易控及管理方式低效等诸多问题。

为此，亟需新增接头生产线，对接头新产线设计方案进行探讨，以提升产品生产技术水平，实现其自动化生产与检测，提高产品产能与质量，增强产品竞争力。

图1 钢轨胶接接头需求情况图

2 总体设计方案

2.1 产能提升规划

随着路网规模日益增加，致使现场胶接绝缘接头产品需求量预计2021年将达25 000套，而我所接头夹板生产目前已趋于饱和产能12 000 套/年，为了更好地服务于全路运输生产，我所理应扩大接头生产规模，规划新增接头生产线，提高产品产能。因此，接头绝缘夹板新增生产线产能规划需提升至30 000套/年。

2.2 总体技术路线

为了提高产品产能与质量，增强产品竞争力，通过调研并结合实际，制定接头新增生产线工艺总体技术路线如下。

（1）原材料检验（夹板及槽型钢板）：①设置检验区；②采用6 轴上下料机械手完成夹板上下料；③运用光学CCD 检测系统进行夹板图廓扫描比对检测。

（2）夹板表面喷砂：①选用高压自动喷砂机；②采用6 轴上下料机械手完成夹板上料。

（3）夹板及模具组装（不含胶板与槽钢板）：①设计新模具，精准加压，控制胶层厚度及溢胶出口与形状（减少后续打磨量），实现一模多块；②人工借助行吊工装吊装上下模及组装。

（4）进炉预热：采用隧道式烘箱实现一炉多块及产线流水化布局。

（5）绝缘槽板制作：①设置制作室（控温室）；②改造冲孔压机，实现自动冲孔。

（6）夹板、绝缘槽板及槽型钢板与模具组装：①采用行吊工装吊装上模；②人工组装绝缘槽板与槽型钢板；③人工借助气动工装完成模具加压（配套于模具设计）。

（7）进炉热固化：同进炉预热烘箱设备。

（8）出炉脱模及清理模具、夹板：①人工借助气动工装完成模具脱模及模具与夹板清理；②采用行吊工装吊出夹板及吊装上模入模具返回输送线，下模随生产线体自动流转入模具返回输送线（模具回工序3等待）。

（9）绝缘夹板自然冷却：生产线线体四周配自然风冷吹风设备，加快冷却过程。

（10）绝缘夹板打磨：①设置打磨室（降噪、除尘）；②设计打磨工装（含夹具），人工借助工装完成绝缘夹板打磨。

（11）绝缘夹板检测：①运用接触式CCD 检测系统进行绝缘夹板图廓扫描比对检测，实现几何尺寸精确自动检测；②采用绝缘测量自动检测工装机构完成绝缘测量（预设胶层状态检测，并设置绝缘夹板潮湿抽检分支流水线）。

（12）绝缘夹板喷漆：①设置喷漆室；②设计喷涂工装，人工借助工装完成绝缘夹板喷漆。

（13）绝缘夹板打标及打包：选用自动打标机与打包机器人完成成品打标码垛。

2.3 管理水平提升

目前接头夹板原材料入库记录、检验数据，生产过程中各设备参数、工艺参数及产品参数，产品出货记录，产品现场应用状况等数据信息通过人为纸质记录、简易电子表格实现追踪溯源，存在信息溯源不便、信息完备性差，信息链接不畅等问题，信息管理方式低效，无法满足夹板生产应用管理新要求。

因此，新生产线应提升接头夹板全流程管理信息化建设能力。鉴于CRCC认证要求有关重要生产数据信息需纸质存档，新生产线信息化建设方案拟采取“纸质记录+信息管理系统”相结合方式，两者互为补充又相互统一，纸质记录主要满足CRCC 认证要求，信息管理系统重在提升数据信息管理的便捷性、完备性与关联性。

图2 接头新增生产线信息化管理建设方案

因此，信息管理系统一方面应包含夹板原材料入库、生产、出货及应用全流程、全要素静态数据信息，另一方面应可实现生产过程中各关键设备运行、工艺实施、产品检测及生产量等动态数据显示，即通过车间生产数据信息实时显示屏，实现生产全过程关键数据实时监控（故障报警），图2为新生产线信息化管理建设方案。

3 主要设备配置

基于接头新增生产线总体设计方案需求，需配置如下主要生产相关设备：隧道式烘箱（预热炉、固化炉，如图3所示）、绝缘夹板模具（如图4 所示）、高压自动喷砂机、空压机（含储气罐）、工业机械手（含打磨与喷涂工装）、生产线线体（含配套工装板、行吊工装、定位及转板等机构）及生产线控制系统、自动检测设备（含光学CCD 检测系统及接触式CCD 检测系统）、自动冲孔压机（绝缘槽板加工）、气动工装、风冷设备、自动打标及打包机、生产操作台（检测台、工具台）及货料架、车间生产信息实时显示屏、车间行吊、叉车等。

图3 隧道式烘箱结构示意图

图4 绝缘夹板模具设计方案示意图

4 新生产线车间布局示意图

新生产线依据各工序串/并行先后逻辑顺序，遵循各工序区功能清晰、区界分明、衔接通畅、安全易控、高效运转的原则进行流水化布局，图5 为新生产线车间平面布局总体示意图。

图5 新生产线车间平面布局总体示意图

5 结束语

为解决钢轨胶接接头绝缘夹板目前生产中存在的问题，从接头夹板生产工序工艺优化，生产设备机械化、自动化技术水平提高，生产信息化管理水平提升等方面思考，提出了钢轨胶接绝缘接头新增生产线设计方案，为实现接头夹板自动化生产与检测，提高产品产能与质量，增强产品竞争力提供方案参考。