唐山轨道客车有限责任公司制造技术中心 河北省唐山市 063035
摘要：350km高速动车组的成功运营，标志着我公司的制造水平已经达到了世界一流的水平。随着国外先进制造技术在公司的消化吸收，彻底改变了公司原有的工装研制模式。国外工装研制中的模块化、通用化、数字化等概念被消化吸收到了350km高速动车组工装设计制造中。从而在保证产品质量的前提下大大降低350km高速动车制造成本，同时也缩短产品的制造周期。
关键词：工装设计制造 ；模块化；通用化；数字化
Discussion on Fixture Design and manufacturing technology of 350km high-speed EMUs
shiliping
(Manufacturing process center of Tangshan Railway Vehicle Co., Ltd.3# Changqian Rd., Fengrun District, Tangshan, P.R.China 063035）
Abstract: Successful operation of the 350km high speed EMU, the symbol of manufacturing level of our company hasachieved world-class level. With the absorption of foreign advanced manufacturing technology, digestion,completely changed the original tooling developmentmode. Universal modular, foreign tooling development in the digital concept, digested and absorbed by the 350kmhigh-speed train group tooling design and manufacturing.Thus 350km high speed train manufacturing cost is reduced on the premise of ensuring product quality, but also shorten the product manufacturing cycle.
Keyword：Fixture design and manufacturing Modularity Universalization Quantization
350km高速动车组属于结构尺寸大、制造精度要求高的高端产品。为了保证产品制造的准确度，在350km高速动车组制造中采用了大量的工艺装备。如果按以前公司原有的工装研制模式在工装的设计、制造上必将占用了大量的人力和财力，这样不仅造成产品的制造成本增加而且还会严重影响新产品研制周期。随着西门子公司的先进制造技术的引进，公司在工装设计制造方面的观念也实现了跨越式发展。工装设计制造技术的消化吸收被视为此次制造技术消化吸收成败的主要因素之一。
（图1）
1、350km高速动车组的工装设计制造技术上的转变
1）、工装设计方法的改进。
350km动车组引进以前，工厂的工装设计基本上停留在简单的二维计算机辅助设计上。随着350km高速动车组制造技术的消化吸收，公司在工装设计上已基本实现了工装三维数字化设计。实现了工装设计所需要的数据均从产品数据模型上直接提取，从而提高了工装设计的准确率；同时利用三维软件的参数化功能使工装以原始数据模型建立参数关系，当原始产品设计数据模型局部数据发更改时，只需要更新一些工装设计，便完成了工装设计的更改，大大提高工装的设计效率。例如在司机室总成工装（见图1）的设计上，工装的侧面弧度定位板弧度与司机室外形数据完全相同，并建立相用的参数关系。当司机室外形发生变化时只需要更新一下已经设计好的工装，工装上的左右12块弧度定位板就会发生相应更改，大大提高了工装的设计效率。
2）、工装结构上的改进。
我国机车车辆工装主要沿袭了前苏联的工装结构，与西方的先进机车车辆企业相比，我们的工装具有体积大、整体重量重、制造周期长、零件的互换性差等特点。随着350km高速动车组技术的消化吸收，现在在工装设计时工装的结构变化也非常明显。例如公司原有车顶组焊夹具，由两个整个25m长铸铁平台组成，体积非常庞大，由于工装整体重量较重，工装调整起来非常困难。现在的350km车顶组焊工装（见图2）的设计上，采用了SIEMENS公司在工装设计上的模块化的结构。整个工装由10组模块化定位机构、10组模块化压紧机构与两个简单的基础座组成。10组模块化定位机构与10组压紧机构的模块固定在简单的基础座上。整个工装的重量大约12T 比公司原有车顶组焊工装减轻了约1/3的重量，由于定位和压紧模块化部分重量较轻，所以每个模块化部分都可以在基础座上实现自由调整。
把整个工装分若干模块后，由于每个模块体积都相对较小，这样在工装的制造时，每个模块的加工都可以用常见的小型机床来完成，从而大大降低了整个工装的制造难度和制造成本。由于工装中每个模块安装面都经过机床加工，所以在大大加大了工装的互换性的同时还使整个工装精确度得到很大的提高。
3）、工装的通用化设计上的改进
我公司以前所设计的工装大多与制造工件一一对应，这样不仅增大了产品的研制成本而且还会使工装的制造周期大大加长，从而会严重影响产品制造周期。随着350km高速动车组制造技术的引进、消化、吸收，现在在工装设计时工装的通用化观念也逐渐加强。例如350km高速动车组侧墙组焊夹具就是一个典型的通用化的工装。此工装可以完成3种不同形状侧墙正反两个工位的焊接工作，相当于以前的6种不同类型的组焊工装。该工装由16个定位卡紧模块组成（见图3），其摸块化的部分可以方便的完成侧墙的定位、卡紧等工作。在定位卡紧模块中核心部件为可以360°转动的“圆滚”（见图4），该“圆滚”周圈缝隙处可以安装6组形状各异的定位机构。使用过程中用电气自动化控制“圆滚”的旋转，以保证每组模块化中的“圆滚”转角的一致型。当“圆滚”每旋转60°时，16组定位卡紧模块中的“圆滚”安装的定位机构就组成了一种整套工装的定位机构。从而使整个工装具有了通用型。
2、公司未来工装设计制造的发展趋势
工装的完全数字化
所谓工装的完全数字化包括数字化设计、数字化制造、数字化检测。工装的数字化设计是指在三维数字化的环境下，进行工装结构体的零件设计和数字化装配；工装数字化制造是指应用数字化设计的工装模型，采用数字化的加工设备，对工装的关键特征面等进行加工；工装数字化检测是指采用数字化检测设备对数字化设计制造的工装进行检测。
虽然目前我公司在工装设计上实现了最基本的三维数字化设计，但是距离真正实现工装的完全数字化还有很长一段距离。工装完全数字化的实现将对控制产品的制造精度提供有利保证。
3.结束语
本文简单的介绍了350km高速动车组制造技术中的在工装设计制造上模式的转变和典型应用实例。随着工装设计制造技术的进一步的消化吸收和创新，公司在新产品研制方面将大大缩减制造周期和制造成本，从而将大大提高公司的产品在市场上的竞争力。
参考文献：
1.《机械设计手册》
2.《国家轴承汇编》
论文作者:史莉萍,刘晓东,高超,郭志勇,娄菁培
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/18
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