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摘 要：为使原GE机车空气管路安装架同时满足HXn5B机车空气管路系统的安装调试，对其进行柔性化改造。在改造过程中运用模块化思想，降低了改造的难度，提高了工装的利用率，为以后的非标设计和改造提供了可借鉴的思想和方法。
关键词：工装；柔性化改造；模块化；非标设计
内燃机车的空气制动系统是保证列车行车安全可靠的重要组成部分。空气管路作为制动系统中传输压缩空气，保障正常气压的重要部件，其性能的优劣直接影响着列车的行车安全。一般来说，空气管路主要集中安装在车体下方及地板两侧，若现场布置管路、测试气密性则困难重重，费时费力且难以保证空气管路的装备质量。因此，空气管路系统一般提前在安装架上组装、调试，待测试气密性合格后，作为整体安装在机车上。这种方法装配简单、调试方便，有效降低了工作强度和难度。
目前，公司新造机车车型繁多，每种车型的管路长度和布置方式不尽相同，单一空气管路安装架难以实现同类产品的通用性组装调试。针对这种状况，一般都是针对每种车型分别设计制作相应的安装架。这种方法虽然能解决空气管路的安装调试的问题，却使得工装设计制作产生严重的重复劳动，也提高了机车的制造成本。
GE机车空气管路安装架仅适用于GE机车和HXn5B机车两种车型的空气管路安装调试。日前公司决定大批量生产HXn5B机车，工装新制的设计制作时间紧迫，一时难以完成。针对这一难点，经过研究攻关决定另辟蹊径，以GE机车空气管路安装架为基础进行柔性化改造，来满足机车生产的需要。
1 空气管路安装架的工作原理
空气管路在安装到机车上之前，先要在安装架上组装并调试。安装架按照产品图纸中管路安装板的数量制作等量12根的定位柱，及同等数量的支撑柱，以支撑起管路的安装板，其他测试管路气密性的辅助件若干。其中定位柱间的中心距与产品图纸中安装板的中心距一致，定位柱和支撑柱的安放面的整体平面度在2mm以内。见图1）。
首先把管路安装板放置于定位柱和支撑柱的安装面上，使用定位销将其定位，然后将管子依次作业指导书的要求排列到安装板上，利用端头的辅助件将其对齐，使用相应的管卡固定。组装完成，在按要求通入压缩空气清理管路内壁的杂质后，密封管路管口进行受压试验，调试合格后方可整体安装到机车上。
2 产品图纸分析
对比两种车型的空气管路装配图纸，发现HXn5B机车的空气管路装配布局、安装支架安装孔的宽度及安装支架的间距与GE机车的均有很大不同，因机车整体长度的限制，各车型空气管路装配的总长度相差不大。经过测绘空气管路安装架的实物尺寸，并与使用单位沟通空气管路的装配和调试过程中的使用要求，得到原工装总长度能满足HXn5B机车的空气管路安装调试的需要（见图2、图3）。
3 安装架的改造和调试
原空气管路安装架总长约15m，由五段整体焊接件拼接而成，每段约3m。设想把原安装架由整体焊接件改成单个模块，模块包括安装架母体、定位柱、支撑柱和其他辅助件。模块间由紧固件连接，并在原位置和HXn5B机车的位置分别铣孔，通过定位柱等模块的位置调整同时满足两种车型的要求。
管路安装架改造工作量较大，安装架安装板铣孔需要龍门铣床，现场改造不方便，且安装架长度过长，一次铣成型不现实。因而在现场将安装架连接顺序、连接方向进行标记，并通过拉线划线确定安装架的中心线后，分段拉至车间。
首先割去安装架母体上全部的模块，打磨平整后分别焊接有一对腰型孔的底板（见图4、图5）。除母体外，各模块皆是由圆钢管焊接而成，为方便支撑和固定管路安装板焊接了凹型方板。焊接底板时制作了简易工装保证底板和模块的垂直度和对称度。焊接后经测量各模块间的高度差在2mm以内，符合安装架安装面总体平面度的要求。
铣孔时考虑安装架过长且是分段拼接的，若使用圆孔连接定位柱和支撑柱，则其的中心距难以保证，决定将空气管路安装架安装面的连接圆孔加工成沿母体长度方向上的腰形孔（见图5）。如此定位柱和支撑柱相互间的中心距在两个方向均可调节，降低安装架的安装调试难度。
原定位柱的定位销是焊接在其支撑面的，而HXn5B机车和GE机车的管路安装板的安装孔孔径不同。采取割去原焊接的定位销打磨平整后，在其支撑面钻孔攻丝，配上两种规格的定位销（见图6）。组装不同车型的空气管路时按照产品对象选用合适定位销达到通用性的要求。
改造完成后，根据之前标记的连接顺序、连接方向进行现场安装，并以之前划的中心线校调整个安装架的中心。按空气管路装配图纸的技术要求，调整整个安装架支撑面的平面度。由于安装架整体较长，现场测量安装架母板的高度后，发现两端的差别较大。想到水准仪作为基准来调整各模块的高度，达到了相应的要求。在母板长度方向，定位柱间的中心距上，采用整体拉线校直线度的方法，在调整两端定位模块的中心距后，拉线同时校正中间部分销子的中心距及相互间的直线度满足产品的技术要求，固定定位柱后，点焊固定安装螺母到安装架母板上。同样的方式调整固定另一侧的支撑柱。
4 结语
空气管路安装架交付使用后，现场反应良好，能同时满足两种车型空气管路的安装调试。该安装架能在极短的时间内完成制作、调试，对新产品的试制提供了强有力支撑。同时，这种工装改制方法也对以后的工装设计制作提供了良好的示范效应。对于生产小批量产品的工装设计尤其具有推广意义。
参考文献
[1] 蔡业彬. 模块化设计方法及其在机械设计中的应用. 机械设计与制造. 2005，8，154-156.
[2] 童时中. 模块化原理、设计方法及应用. 中国标准出版社. 1999，8.
[3] 张 晶，梁工谦. 考虑不确定性的再制造工艺路径柔性化设计.制造业自动化. 2011，10，1-20.
关键词：工装；柔性化改造；模块化；非标设计
内燃机车的空气制动系统是保证列车行车安全可靠的重要组成部分。空气管路作为制动系统中传输压缩空气，保障正常气压的重要部件，其性能的优劣直接影响着列车的行车安全。一般来说，空气管路主要集中安装在车体下方及地板两侧，若现场布置管路、测试气密性则困难重重，费时费力且难以保证空气管路的装备质量。因此，空气管路系统一般提前在安装架上组装、调试，待测试气密性合格后，作为整体安装在机车上。这种方法装配简单、调试方便，有效降低了工作强度和难度。
目前，公司新造机车车型繁多，每种车型的管路长度和布置方式不尽相同，单一空气管路安装架难以实现同类产品的通用性组装调试。针对这种状况，一般都是针对每种车型分别设计制作相应的安装架。这种方法虽然能解决空气管路的安装调试的问题，却使得工装设计制作产生严重的重复劳动，也提高了机车的制造成本。
GE机车空气管路安装架仅适用于GE机车和HXn5B机车两种车型的空气管路安装调试。日前公司决定大批量生产HXn5B机车，工装新制的设计制作时间紧迫，一时难以完成。针对这一难点，经过研究攻关决定另辟蹊径，以GE机车空气管路安装架为基础进行柔性化改造，来满足机车生产的需要。
1 空气管路安装架的工作原理
空气管路在安装到机车上之前，先要在安装架上组装并调试。安装架按照产品图纸中管路安装板的数量制作等量12根的定位柱，及同等数量的支撑柱，以支撑起管路的安装板，其他测试管路气密性的辅助件若干。其中定位柱间的中心距与产品图纸中安装板的中心距一致，定位柱和支撑柱的安放面的整体平面度在2mm以内。见图1）。
首先把管路安装板放置于定位柱和支撑柱的安装面上，使用定位销将其定位，然后将管子依次作业指导书的要求排列到安装板上，利用端头的辅助件将其对齐，使用相应的管卡固定。组装完成，在按要求通入压缩空气清理管路内壁的杂质后，密封管路管口进行受压试验，调试合格后方可整体安装到机车上。
2 产品图纸分析
对比两种车型的空气管路装配图纸，发现HXn5B机车的空气管路装配布局、安装支架安装孔的宽度及安装支架的间距与GE机车的均有很大不同，因机车整体长度的限制，各车型空气管路装配的总长度相差不大。经过测绘空气管路安装架的实物尺寸，并与使用单位沟通空气管路的装配和调试过程中的使用要求，得到原工装总长度能满足HXn5B机车的空气管路安装调试的需要（见图2、图3）。
3 安装架的改造和调试
原空气管路安装架总长约15m，由五段整体焊接件拼接而成，每段约3m。设想把原安装架由整体焊接件改成单个模块，模块包括安装架母体、定位柱、支撑柱和其他辅助件。模块间由紧固件连接，并在原位置和HXn5B机车的位置分别铣孔，通过定位柱等模块的位置调整同时满足两种车型的要求。
管路安装架改造工作量较大，安装架安装板铣孔需要龍门铣床，现场改造不方便，且安装架长度过长，一次铣成型不现实。因而在现场将安装架连接顺序、连接方向进行标记，并通过拉线划线确定安装架的中心线后，分段拉至车间。
首先割去安装架母体上全部的模块，打磨平整后分别焊接有一对腰型孔的底板（见图4、图5）。除母体外，各模块皆是由圆钢管焊接而成，为方便支撑和固定管路安装板焊接了凹型方板。焊接底板时制作了简易工装保证底板和模块的垂直度和对称度。焊接后经测量各模块间的高度差在2mm以内，符合安装架安装面总体平面度的要求。
铣孔时考虑安装架过长且是分段拼接的，若使用圆孔连接定位柱和支撑柱，则其的中心距难以保证，决定将空气管路安装架安装面的连接圆孔加工成沿母体长度方向上的腰形孔（见图5）。如此定位柱和支撑柱相互间的中心距在两个方向均可调节，降低安装架的安装调试难度。
原定位柱的定位销是焊接在其支撑面的，而HXn5B机车和GE机车的管路安装板的安装孔孔径不同。采取割去原焊接的定位销打磨平整后，在其支撑面钻孔攻丝，配上两种规格的定位销（见图6）。组装不同车型的空气管路时按照产品对象选用合适定位销达到通用性的要求。
改造完成后，根据之前标记的连接顺序、连接方向进行现场安装，并以之前划的中心线校调整个安装架的中心。按空气管路装配图纸的技术要求，调整整个安装架支撑面的平面度。由于安装架整体较长，现场测量安装架母板的高度后，发现两端的差别较大。想到水准仪作为基准来调整各模块的高度，达到了相应的要求。在母板长度方向，定位柱间的中心距上，采用整体拉线校直线度的方法，在调整两端定位模块的中心距后，拉线同时校正中间部分销子的中心距及相互间的直线度满足产品的技术要求，固定定位柱后，点焊固定安装螺母到安装架母板上。同样的方式调整固定另一侧的支撑柱。
4 结语
空气管路安装架交付使用后，现场反应良好，能同时满足两种车型空气管路的安装调试。该安装架能在极短的时间内完成制作、调试，对新产品的试制提供了强有力支撑。同时，这种工装改制方法也对以后的工装设计制作提供了良好的示范效应。对于生产小批量产品的工装设计尤其具有推广意义。
参考文献
[1] 蔡业彬. 模块化设计方法及其在机械设计中的应用. 机械设计与制造. 2005，8，154-156.
[2] 童时中. 模块化原理、设计方法及应用. 中国标准出版社. 1999，8.
[3] 张 晶，梁工谦. 考虑不确定性的再制造工艺路径柔性化设计.制造业自动化. 2011，10，1-20.