巴基斯坦机车辅助变流柜组装工艺分析及改进

2015-04-17杨蓉

机械工程师 2015年10期

关键词：柜体线束布线

杨蓉

（南车资阳机车有限公司，四川资阳 641300）

巴基斯坦机车辅助变流柜组装工艺分析及改进

杨蓉

（南车资阳机车有限公司，四川资阳 641300）

从辅变柜组装作业特点出发，对电控柜原有工艺流程进行了优化、改进，同时从质量控制的角度出发，通过对部分工序采取一些切实可行的工艺改进方法和质量控制措施，提升了产品组装作业效率和整体组装质量。

电控柜；布线；外观；密封

0 引言

巴基斯坦机车是我公司2014年在海外签订的一个比较大的订单，该车要求采用辅助交流系统，辅助变流柜（简称辅变柜）作为辅助交流系统的枢纽部分，在辅变微机的统一管理下，实现牵引通风机供电控制、柴油机冷却风扇转速控制、空压机控制等，因此辅变柜在机车整体组装质量要求上显得尤为重要。电器屏柜组装工艺看似简单，实际各个工序需要注意的细节非常繁杂，目前国内外生产均采用手工作业，容易出错，而一旦有线缆未接好或器件未安装好，会对机车正常运行产生很大的影响甚至导致安全事故的发生，因此研究制定合理的组装工艺，采用先进的工艺方法、工艺手段，对避免大量工装投入、保证和提高辅变柜整体组装质量和产品寿命都具有重要意义。本文根据辅变柜自身结构特点和组装工艺要求，在现有工艺装备基础上，对电控柜原有工艺流程进行了优化、改进，同时结合自己的实践经验，从质量控制和提升效率的角度出发，采取了一些工艺改进方法和保障辅变柜组装质量的控制措施。

1 工艺难点分析

对该车辅变柜技术文件、装配图、接线图进行分析后，发现辅变柜组装工艺与一般电器屏柜有一定区别：1）根据原理图及接线图分析，内部交流线和直流线交叉混合，不利于布线，同时会影响电器件性能，造成一定干扰；2）结构与普通电器柜有一定差异，精密电器件较多，且内部空间较小，部分地方不方便走线，线束固定绑扎困难；3柜体体积较大，天车吊装及作业过程中骨架油漆容易磕碰；4）属批量生产，交货周期紧张，质量要求高。

2 工艺流程改进

2.1 原有工艺流程

一般电器屏柜装配因为是小批量生产，车间在组织安排上采用小组全工序制，即一个小组一列车模式，每个小组负责从第一道工序开始一直到最后一道工序结束。对于订单需求不大的项目，这种组织模式在派工及小组劳动定额划定上较为简变。工艺流程为：骨架入厂检查→物料领用→电器元件检查→骨架整备→布线→电器部件安装→铭牌安装→接线→铜排制作、安装→大线制作、安装→检查交验→包装发运。

对于订单量大、生产周期较紧张的项目，原有工艺流程在工序划分上相对粗略，在车间组织安排上虽较为简单，但小组集体作业的生产组织模式作业效率并不高，单个工序劳动定额时间不明确，工序与工序衔接不紧密，故原有工艺流程已无法保证供货。

2.2 优化后工艺流程

考虑到生产周期，再结合辅变柜自身结构特点，我们对工艺流程进行了改进，在组织安排上采取分工位分工序作业，工艺流程改进如下：骨架入厂检查→物料领用→电器元件检查、布线、骨架整备、电器部件安装→铜排制作、安装→大线制作、安装→检查交验→包装发运。

在作业工序不变的前提下，采取该工艺流程，每个小组由之前的全工序作业调整为每一小组只负责其中一个工序，小组作业内容大大减少，生产组织模式改进为分工序节拍化流水式作业，人员结构根据工序内容重新进行划分，电器元件检查、布线、骨架整备、电器部件安装等四大工序调整为并行工序，这样不仅使得工序与工序之间衔接更加紧密，而且各工序作业人员熟练度大大提高，可显著提升辅变柜组装的作业效率。

3 工艺方法改进

3.1 电器部件安装改进

一般电器屏柜高度在2000 mm，这符合人体作业高度，作业时相对轻松，但本次辅变柜长2000 mm，高800 mm，比装配人员还要矮，柜体直接落地作业，操作者在施工时极不方便，因此在装配前需设计2000 mm×1000 mm工装架，辅变柜平放在上面再进行装配，降低了装配者的作业难度。同时经过分析结构图：1）内部变压器、变流模块质量均超过50kg，使用软吊具和人工相结合方式吊装，可降低作业装配难度和安全风险；2）INV1、INV2、INV13、INV4四个变流模块外形及质量都较大，在组装作业时容易磕碰，考虑到操纵者作业不方便和可能会与其它部件安装造成干涉等因素，采取先平放柜体安装4个模块，再立起柜体安装其他相对轻的、容易操作的元器件的方式，避免了安装过程返工问题，所有部件全部顺利安装完毕，无过程磕碰及损伤。

3.2 布线改进

柜体线缆众多，达900多根，直接在柜内进行布线、接线端子压接、接线等工序有以下缺点：1）柜内空间狭窄，直接在柜内布线、接线等操作活动空间小；2）内部光线暗，需借助照明灯长时间在不同高度、不同方向进行作业，劳动强度高；3）其它工序无法同步进行，工作效率较低。

基于以上3个原因，制作辅变柜放线板工装，采用柜外预布线的方式，实际测绘骨架各部件安装尺寸，将柜体6个面上各器件位置相应展开在同一平面内，按1：1的比例标注元器件位置、接线点位置，然后在每个出线点安装M5×500紧固螺栓，每根线按合理路径布完剪断后卡在临近的弹簧上即可。布线结束后将整捆线束取下，在工作台上进行线缆接头压接等线束预处理，预处理完成后将整捆线束安装到柜体上，在特定位置进行整体固定即可。采取该方式进行布线工作可以减少一半以上的柜内作业时间，大大改善了操作者的作业环境，减轻了劳动强度。

另外考虑到辅助变流柜内部有四种电压等级，强电电压等级高，直流强电回路和交流回路对低压控制回路干扰大，辅变柜布线不合理将会影响辅助变流柜内部模块的通讯控制，可能造成交流辅助系统不能稳定运行，因此布线时采用将直流与交流电缆分开铺设的方式，避免造成干扰。

3.3 骨架油漆外观质量提升的改进

以前在工序流转过程中，使用一些大型工具或天车进行吊装的作业过程中难免会使骨架油漆被刮花或磕碰，加之柜体内部电器件较多，电器件安装完毕后再喷油漆操作起来有一定难度，如果防护不当，电器元件、线束上极易被油漆污染。考虑到以上问题本次辅变柜组装工艺方案采用“先油漆、后组装”的工艺模式，安装前对可能磕碰或踩踏部位使用EPE珍珠棉保护膜进行包裹防护，待全部电器件组装完毕后再拆除保护膜，组织油漆供应商对局部地方实施补漆，确保柜体外观质量。

3.4 过线孔防护改进

针对以前过线孔处发生过线束破损的问题，考虑到辅变柜上有许多过线孔，且有大量的线束要通过，因此在工艺上对过线孔要进行特别的防护，避免线缆被骨架上一些残留的毛刺划破或发生线束与金属骨架在机车运行的长期振动中发生结膜问题。采取如下工艺方法：1）在所有过线孔上安装U形橡胶材质密封护套；2）使用开口式橡胶软管对所有经过过线孔护套的线束进行二次包裹防护，并用3×80黑色尼龙扎带对两端头进行绑扎固定。

3.5 热缩管吹制方法改进

针对前期地铁电控柜接线工序出现接线端子压痕在线号管吹制工序后端子压痕变淡或消失的问题，本次经过现场实践和工艺摸索，总结出一个切实可行的工艺方法：先将热风枪调温至340℃，然后使热风枪慢慢靠近线号管左端进行吹制，左端热缩管收缩良好后把线号管推近并靠拢接线端子，最后吹制线号管另一端，使接线端子远离热风枪，保证压痕不受热胀冷缩影响。

4 生产过程质量控制措施

考虑到组装过程中一些瓶颈工序以及巴基斯坦当地长期高温炎热、风沙大等恶劣的自然条件可能会引起产品使用过程中的一些质量问题，为提前避免质量问题的发生，工艺上采取以下解决措施保证产品运行时的质量稳定。

4.1 预防风沙导致电子器件烧损

由于巴基斯坦风沙较大，年均降雨量比较丰富，线路质量很差，辅变柜在长期使用的过程中可能会有沙尘或水进入，为防止柜体内部变流模块和微机控制模块等电子敏感器件被渗进去的水和沙尘造成烧损，引起质量隐患，工艺上我们考虑对安装风机的隔间、安装微机的隔间、安装变压器的隔间以及安装电抗器的隔间与蒙皮（或隔板）的断续焊缝处涂抹与柜体颜色基本一致的白色溜缝胶进行密封，确保产品质量。工艺流程如下：柜体焊接完后，先整体酸洗、磷化，涂抹溜缝胶，再喷油漆。

4.2 预防柜门漏水

由于辅变柜并不是安装在机车上封闭的空间，降雨等天气可能会有水进入辅变柜内部引起电器件烧损。通过对柜体结构分析，最可能渗入水的地方是辅变柜的柜门。因此从工艺上我们采取首先将骨架门沿结构由原先的内凹形式改为向外突出2 mm，同时在骨架整备工序时在门沿上粘贴厚的橡胶条，将门安装好后再进行防水试验，以确保不会有水渗入柜体内部。

4.3 预防辅变柜吊耳与燃油冷却器干涉

辅变柜其中一个吊耳与燃油冷却器之间间隙太小（约8 mm），有部分机车由于各种部件安装后误差累积可能造成吊耳与燃油冷却器之间间隙过小，为避免机车在振动时的垂向跳动造成吊耳与燃油冷却器磕碰，我们将吊耳改用M20的螺栓代替，安装辅变柜时拆卸该吊耳，拆卸下来的吊耳妥善与其它吊耳绑扎在一起以避免遗失，安装完成后抹上溜缝胶，确保水无法进入。

4.4 避免接触器线圈走线与大线存在交涉

为避免接触器线圈走线与大线存在交涉，我们在中间隔板三适当位置增加穿线孔以改变其走线路径；INV4变流模块到变压器的走线过远，为减少线缆的使用，提高布线效率，在风道封板二的中心也增加穿线孔，同时对增加的穿线孔上安装环扣密封环，避免线束被毛刺划破。

4.5 避免出现批量导线压接不良问题

针对接线工序易出现批量导线压接不良的质量问题，工艺上我们采取三检制，以工序流程卡流转的方式进行自检、互检、专检，并要求操作者必须进行逐条签认，尤其在接线工序，压线钳采用台车状态确认制，即每台车开工前，每把压线钳需要压制本工序作业过程中可能涉及到的各种规格导线的样线一根，在弹簧拉力试验机上进行拉力测试后交检查确认，待检查确认合格后方能进行本工序相关作业，并在接线自检互检表中填写操作者所使用的压线钳编号及状态，由检查者签字。针对管状端子排接线时，要求操作者在导线管状端子压接好后进行自检、互检，然后交检查人员进行专检，专检确认合格后再进行端子排接线。