“石家莊智造”讓高鐵運(yùn)行更智慧
2016-05-25
——走近高科技·聚焦高鐵制動(dòng)上的“中國(guó)螺栓”
□本報(bào)記者王巍
5月15日，在凌云集團(tuán)河北太行機(jī)械工業(yè)有限公司的生產(chǎn)車間內(nèi)，一位工人將一根銀白色螺栓放在機(jī)床的工裝座上。隨著機(jī)器啟動(dòng)，一個(gè)紫銅感應(yīng)器應(yīng)聲落下，精準(zhǔn)地套在螺栓上，螺栓的桿部亮起明亮的橘紅色火光……
“這是我們引進(jìn)的先進(jìn)高頻淬火技術(shù)。它使我國(guó)高鐵制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，打破了西方國(guó)家多年的壟斷?！痹摴炯夹g(shù)處處長(zhǎng)郝彥彰說。
2007年以來，太行機(jī)械所屬的機(jī)械制造公司立足高難度、高精度、高技術(shù)含量產(chǎn)品研發(fā)，在高難技術(shù)的支撐下，產(chǎn)品已經(jīng)由高速動(dòng)車組系統(tǒng)，向大功率機(jī)車、城鐵制動(dòng)系統(tǒng)拓展，并逐步實(shí)現(xiàn)了主要零部件的自動(dòng)化生產(chǎn)，震動(dòng)業(yè)界。
依托創(chuàng)新
傾力推進(jìn)高鐵國(guó)產(chǎn)化
在機(jī)械制造公司的生產(chǎn)車間，成品區(qū)擺放著一箱箱已經(jīng)生產(chǎn)完畢的不同型號(hào)螺栓。郝彥彰從中抽出一根十幾厘米長(zhǎng)的螺栓，扭頭對(duì)記者說：“高強(qiáng)度螺栓是高鐵制動(dòng)系統(tǒng)的重要零部件。別看它外表不起眼，其實(shí)是一種科技含量很高的產(chǎn)品?！?br />
高強(qiáng)度螺栓既要具有相當(dāng)大的硬度，又要具備一定的韌性。因?yàn)椋挥羞@樣，高鐵制動(dòng)裝置才能既耐磨又堅(jiān)韌。同時(shí)，它還提出了較為嚴(yán)格的淬火加工技術(shù)要求，可以實(shí)現(xiàn)距離端面1mm范圍的淬火，這在業(yè)界是技術(shù)難度極高的。
在機(jī)械公司的生產(chǎn)車間內(nèi)，有兩臺(tái)頂部帶有抽風(fēng)管道的機(jī)器顯得十分惹眼。此時(shí)，一名技術(shù)工人正在利用它對(duì)一筐螺栓進(jìn)行精細(xì)加工。這名工人首先將一根螺栓固定在玻璃窗底部的一個(gè)托架上，然后，關(guān)閉玻璃窗，啟動(dòng)程序按鈕。隨著螺栓的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，玻璃窗內(nèi)一個(gè)感應(yīng)器緩緩落下，穩(wěn)穩(wěn)地而且精準(zhǔn)地將螺栓套在中央。幾秒鐘后，幾股激烈的水流從玻璃窗內(nèi)噴出，沖刷在這個(gè)螺栓上。當(dāng)技術(shù)工人將螺栓從機(jī)器上取下時(shí)，其金屬色澤比加工前顯得更加鮮亮。
“這是數(shù)控高頻淬火設(shè)備，主要是通過電磁感應(yīng)技術(shù)，使零件表面溫度瞬時(shí)產(chǎn)生極高的溫度。高強(qiáng)度螺栓能夠達(dá)到尺寸精度和硬度標(biāo)準(zhǔn)，全靠它?！焙聫┱谜f。
多年來，高鐵制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)一直被德國(guó)掌握。要想使之實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的零部件就必須送到德國(guó)，由德國(guó)人進(jìn)行檢測(cè)。
直到2010年春節(jié)前夕，太行機(jī)械公司接到命令，要求在春節(jié)前完成高鐵某鑄件高頻淬火技術(shù)的研究、試制、加工，并在最短的時(shí)間內(nèi)形成批量生產(chǎn)。
在接到這個(gè)任務(wù)之初，郝彥彰以及他的同事們既激動(dòng)又擔(dān)心。
因?yàn)?，德?guó)對(duì)這類鑄件的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)極其嚴(yán)格。在試制加工的3個(gè)多月時(shí)間里，機(jī)械公司從領(lǐng)導(dǎo)到員工每天都在車間里反復(fù)做試驗(yàn)。經(jīng)過無數(shù)次失敗，他們突破了傳統(tǒng)高頻加熱的技術(shù)瓶頸，按時(shí)生產(chǎn)出了第一批高頻淬火鑄件產(chǎn)品。
直到現(xiàn)在，郝彥彰都無法忘記，得知他們的鑄件通過德國(guó)產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)，自己那激動(dòng)、喜悅的心情。
技術(shù)升級(jí)
“石家莊智造”更具競(jìng)爭(zhēng)力
在生產(chǎn)車間的成品存放區(qū)，公司常務(wù)副經(jīng)理高民棟又拿出一個(gè)黑色的不規(guī)則“U”字形鑄件。
“這是高鐵制動(dòng)裝置上的一種異形鑄件，要求是在表面指定的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)局部淬火，而且，淬火尺寸、硬度和深度要求都異常嚴(yán)格?！彼f。
對(duì)異形鑄件進(jìn)行高頻淬火，技術(shù)難度更高，此前國(guó)內(nèi)幾乎沒有人能做到。在前期的試驗(yàn)階段，機(jī)械公司的技術(shù)人員采用了仿形加工工藝。但是，他們很快就發(fā)現(xiàn)，該工藝在上下加工范圍上很難做到精確控制。經(jīng)過無數(shù)次試驗(yàn)，效果始終都不是很理想。
技術(shù)人員們靜下心來，對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了深度梳理。比如，在實(shí)驗(yàn)上下點(diǎn)的控制時(shí)，能不能通過可編程控制器，來對(duì)感應(yīng)器進(jìn)行控制？這樣，感應(yīng)器就可以像刀具一樣，在鑄件表面游走，實(shí)現(xiàn)對(duì)淬火處的精準(zhǔn)加工。
在明確了新的技術(shù)方向以后，技術(shù)人員們馬上行動(dòng)起來，經(jīng)過反復(fù)編程和試驗(yàn)，產(chǎn)品終于達(dá)到質(zhì)量要求。
在車間的高頻淬火生產(chǎn)區(qū)域，工作人員打開一個(gè)白色柜子，里面擺滿各種各樣的淬火感應(yīng)頭，足有數(shù)十種之多。高民棟說：“這都是我們根據(jù)不同的異型鑄件自己研發(fā)和生產(chǎn)的感應(yīng)器，基本能夠滿足各種高鐵制動(dòng)系統(tǒng)零部件的淬火需要?！?br />
另外，太行所屬機(jī)械公司對(duì)高強(qiáng)度螺栓的以車代磨工藝，也是一項(xiàng)重要工藝創(chuàng)新。
高強(qiáng)度螺栓表面硬度大，這類產(chǎn)品的加工通常采用磨削加工。不過生產(chǎn)效率低下，一天下來也就能生產(chǎn)20多根。如何提高效率，又成了一道難題。
“以車代磨”工藝研發(fā)的重任落在了公司數(shù)控車工靳小海身上。
用普通刀具加工，磨損厲害且容易折斷，加工精度誤差也遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)。為找到適合加工不同原料螺栓的刀具，靳小海找來瑞典、美國(guó)、以色列等國(guó)的各式刀具逐一試驗(yàn)。根據(jù)幾何參數(shù)和刀具材料，一點(diǎn)點(diǎn)兒改進(jìn)切削參數(shù)，終于選出了一套適合的刀具方案，并根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)數(shù)控程序。
以車代磨技術(shù)的應(yīng)用，使機(jī)械公司的生產(chǎn)效率成倍提高，高強(qiáng)度螺栓產(chǎn)量由原來磨削加工的每班25件，提高到班產(chǎn)130-150件，為高鐵制動(dòng)裝置主要零部件的批量化生產(chǎn)奠定了基矗
此外，端面推力軸承也是一個(gè)令許多專業(yè)軸承廠撓頭的產(chǎn)品。軸承壁厚只有0.6mm，異型軸承不僅要保證在0.6mm的卡槽內(nèi)，讓3mm的滾珠運(yùn)動(dòng)無卡滯，還要確保滾珠受力均勻、不變形。多家軸承廠經(jīng)過試驗(yàn)都搖頭放棄。面對(duì)該難題，機(jī)械公司的技術(shù)人員和技能骨干經(jīng)過多次試驗(yàn)，不到一個(gè)月就攻克了難關(guān)。
屢克難關(guān)
為高鐵制動(dòng)智慧加碼
在機(jī)械公司的高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)線上，兩只機(jī)器手靈巧地來回穿梭。其中，一只機(jī)器手從插滿螺栓的架子上將螺栓一根根拿起，然后放入一個(gè)機(jī)器內(nèi)。經(jīng)過初步加工后，機(jī)器手又將它放上傳送帶，由另一只機(jī)器手一只只拿起，放入車床，車出螺紋，最后，整齊地插入生產(chǎn)線另一頭的螺栓架子。
在這套自動(dòng)化生產(chǎn)線區(qū)域內(nèi)，完全看不到工人的身影，螺栓的上料、車螺紋、銑扁等工序，完全由機(jī)器手完成。
機(jī)械公司生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)副經(jīng)理李光旭說，目前機(jī)械公司的兩臺(tái)生產(chǎn)線可以提高三分之一的生產(chǎn)效率，整條生產(chǎn)線只需要一個(gè)人就可以。智能化、自動(dòng)化、少人化已經(jīng)讓太行機(jī)械嘗到甜頭，他們正在開發(fā)更多適合自己的數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備。比如，現(xiàn)在螺栓從生產(chǎn)線到高頻淬火設(shè)備還需要工人運(yùn)輸，不久這里就會(huì)多上幾臺(tái)全自動(dòng)貨車，高強(qiáng)度螺栓的整個(gè)生產(chǎn)過程都將由電腦和機(jī)器人來完成。
目前，機(jī)械公司“十三五”期間的訂單已突破1億元，僅大小13項(xiàng)高鐵螺栓生產(chǎn)加工就已達(dá)幾十萬根。面對(duì)龐大的中國(guó)高速鐵路市場(chǎng)，太行機(jī)械的數(shù)字化生產(chǎn)將為高鐵制動(dòng)增加更多智慧元素。
技術(shù)和工藝的創(chuàng)新，為高鐵制動(dòng)擰上了“中國(guó)螺栓”，也讓太行的產(chǎn)品向著更廣闊的領(lǐng)域延伸，除了高速動(dòng)車組系統(tǒng)，他們還拓展到了大功率機(jī)車、城鐵制動(dòng)系統(tǒng)等。
在公司的產(chǎn)品展示墻上，一個(gè)黑色的圓形設(shè)備照片下方，寫有“青藏盤”字樣。李光旭介紹說，這是一組青藏鐵路列車特有的制動(dòng)系統(tǒng)，主要零部件就由機(jī)械公司生產(chǎn)。青藏鐵路列車在行駛過程中，所跨海拔落差巨大，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)零部件的技術(shù)要求極高。
從全世界來看，高寒條件下鐵路運(yùn)行管理控制技術(shù)都有很多難題。而上述這種高寒車的零件加工技術(shù)研究，對(duì)太行機(jī)械是一個(gè)新的突破，對(duì)“石家莊智造”也是一個(gè)新的起點(diǎn)。
編輯：張小波
