轨道交通线束生产线设计及关键技术的研究

轨道交通线束生产线设计及关键技术的研究

陈笑茹，胡锦波

（中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412001）

摘要：针对轨道交通整车线束生产自动化程度低、人工作业量大、作业质量无法追溯等导致质量难以控制和生产效率难以提升。本文主要对整车线缆成束生产线进行总体设计，研究生产线中存在的技术难点，设计提出一条适用于轨道交通整车线束自动化加工产线，实现整车线束生产的自动化作业，提升轨道交通行业线束加工工艺水平和自动化程度。

关键字：轨道交通；整车线束；自动化产线；

1 引言

目前在汽车线束加工领域，因其线束产品单一，线长较短，需求量大，为了提高生产效率，节约人工成本，已经开始大量采用自动化设备进行作业。而在轨道交通行业，仅在车辆屏柜内部与大线线束加工中使用到自动化生产设备，而整车线束长度较长，线缆种类繁多，且需要将多根不同类型的电缆下线时加工成束，因需求数量较汽车线束加工设备少，目前国内外都未针对该领域设计开发相应的自动化设备，故仍然全部采用手工作业方式。

2 现有线束加工方式概述

目前整车成束线缆下线都为手工作业，作业人员提前打印线号套管，再根据文件准备一定数量和规格的线盘，并将线盘搬运至放线工装上，按工艺文件要求选择需要下的线型，手工将线号套管套在每一根线缆上，然后将线缆交给另一名作业人员，由其将单根或多根线扯到文件规定的长度，再由前一个作业人员在零点位置剪切线缆，最后将线缆手工收成一卷并捆扎。这种作业方式存在以下缺点：

（1）放线架无动力装置，需要人力拉扯线盘，易伤线缆外绝缘层，尤其是新线盘满盘情况下，需要消耗大量劳动力；

（2）人工测量线缆长度后剪切，下线误差不易控制，存在线长下错的可能；

（3）线缆种类繁多，人工按照文件选线作业易混乱，发生错误；

（4）作业时必须时时对照纸质文件，文件更新存在不及时或是错误的现象；

（5）多种线缆或是多盘线缆同时作业时，人工记录线缆信息量非常庞大，不利于质量追溯。

3 自动化生产线总体方案设计

3.1 自动化生产线总体设计方案

通过对现有手工作业模式的分析和市场的调研情况，研发一条用于批量生产轨道交通车辆整车成束线缆的自动化产线，实现自动记长、剪切、穿线号、粘贴标签与打卷功能。自动化产线设计分为放线工位、储线工位、下线工位、自动套线号工位、自动贴标签工位、线缆汇聚输送工位和打卷工位，生产流程图如下所示。

图1 自动化生产线流程图

根据企业生产效率要求，设计方案还需要达到以下技术指标：

（1）产线加工时最多只需要2个操作员工参与；

（2）下线误差允许范围：0～+（0.2%×L+1）mm （L为下线长度，单位为mm）；

（3）产线最大送线速度≥2m/s（可自主设定）；

（4）下线效率：一束线下线所需总时间≤1.5min（要求：6根15米长的线缆从下线集成单元开始完成定长切断、两端套线号、两端贴预留标签、每3米捆扎一次以及打卷）。

生产线中自动套线号工位是最为重要的，关系到整个生产线的生产效率和产品的合格率。在生产线设计中将自动套线号作为关键技术进行研究，通过对人工穿套线号各个步骤进行详细的模拟研究，最终通过研发新型工装实现自动化打印与穿套线号套管，完成生产线的总体设计。

3.2 线束自动套线号方案设计

套线号工位的设备包括线号打印机、自动穿线号装置，具有线号套管堵塞、物料缺失、字体清晰等检测功能，工作流程图如下所示：

图2 自动套线号工作流程图

（1）线号自动打印。打印机采用热转移模式，清晰度600dpi；原材料设计双通道，可实现两种规格线号的自动切换；出管口上方安装摄像头，用于检测打印信息是否清晰。

（2）线号自动抓取。线号原材料为扁管，需采用真空吸附的方式将切断的线号管张开，再进行取线号操作，取线号管机构为“十字”型，仿形设计两对，用于取两种规格线号，取好的线号管由仿形机械抱爪套到移载机构的仿形针上。

（3）线号自动移送。移送机构为对向平行机构，如下图3所示，每侧负责6根线号管的移送；移送模块为移动皮带式设计，伺服控制的旋转；每个移送模块上固定12个仿形针管，用于中转线号管；仿形针管长度超过60mm，可容纳两个线号；仿形针管设计为快换式，方便换型；完成取管后，两侧的移送模块向中间靠拢到指定间距，以精准匹配两排出线导管的间距。

图3 线号移送机构

（4）线号自动穿套。出线导管位于送线机构前方，基本作用是线缆导向；当移送机构移送线号管时，切刀张开，移送针管和出线导管精准对接，如下图4所示。脱管机械手同时将12个针管上的线号脱套到出线导管上，当线缆前移到指定位置，脱管机械手将线号管脱套到线缆上，完成线缆套线号的动作。

图4 移送针管和出线导管对接位置

4 总结与展望

本文通过对当前人工成束下线作业模式的缺点和不足进行梳理和分析，结合当前国内外线束自动化加工技术，对整车成束自动化下线产线进行总体设计，解决生产线中存在的技术难题，代替原有的人工操作。该设备可以实现自动化送线、下线、穿套线号、粘贴标签、捆扎和打卷，在作业质量和生产管理等方面有以下优势：

（1）按工艺文件设定下线，线缆型号与长度完全与文件相匹配且精度高；

（2）可自动完成打印与套线号，杜绝人工打印错误或是套错的现象；

（3）可对线缆原材料库存进行管理，实现对现场库存量的管理，提高利用率；

（4）实时记录线缆原材料厂家、批次信息以及相应的作业人员，实现线缆的可追溯性。

现阶段研究的成束自动化产线仅仅针对下线，线缆还要进行压接与布线，怎样将后工序作业也结合起来一起实现自动化生产，还需要再进一步深入设计与研究。

参考文献

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第一作者简介：陈笑茹（1991），女，江西上饶，本科，电气工程师，轨道交通电气类