Научно-производственная фирма Техвагонмаш реализовала комплексный проект по организации современного производства грузовых железнодорожных вагонов на базе предприятия Казахстанская вагоностроительная компания в городе Экибастуз.

Проект был направлен на создание полного производственного цикла — от подготовки инфраструктуры и внедрения технологических процессов до запуска серийного выпуска грузовых вагонов, соответствующих требованиям железнодорожных администраций и международным стандартам качества.

Ключевые задачи проекта

• техническое консультирование и обучение персонала Заказчика.
• разработка технологической концепции вагоностроительного производства;
• проектирование производственных потоков и компоновки оборудования;
• подбор, поставка и внедрение специализированного технологического оборудования;
• разработка и адаптация конструкторско-технологической документации;
• сопровождение пусконаладочных работ и запуск производства;

Роль Техвагонмаш

В рамках проекта Техвагонмаш выступил в роли генерального технологического партнёра, обеспечив:

• системный инжиниринг вагоностроительного производства;
• интеграцию оборудования в единый производственный комплекс;
• передачу компетенций и практического опыта в сфере серийного вагоностроения;
• сопровождение проекта на всех этапах — от концепции до выхода на проектную мощность.

Назначение оборудования

В современном вагоностроении автоматизация процессов играет ключевую роль в повышении эффективности и качества производства. Роботизированный комплекс сборки и сварки торцевых стен полувагонов — это высокотехнологичное решение, разработанное для оптимизации сборочных и сварочных операций. Данный комплекс обеспечивает точную сборку и автоматическую сварку торцевых стен в обратном положении, а также роботизированную дуговую сварку в нормальном положении.

Конструкция и состав комплекса

Комплекс представляет собой современный роботизированный стенд, объединяющий оборудование для сборки и сварки элементов торцевой стены в разных положениях. В состав комплекса входят:

• стенд сборки и сварки торцевой стены в обратном положении;
• стенд сварки торцевой стены в нормальном положении;
• кантователь для поворота сварной конструкции на 180°;
• портал автоматической сварки обшивки с каркасом;
• портал роботизированной сварки торцевой стены;
• комплект пневматического и электрооборудования.

Зона работы комплекса ограждена защитным ограждением, состоящее из каркаса с закрепленными на нем шторами вокруг  роботизированного сварочного комплекса, предоставляет защиту обслуживающего персонала и окружающих от прямого и отраженного опасного инфракрасного и ультрафиолетового излучения, возникающих в процессе сварки.

Для обеспечения безопасности персонала при работе сварочного робота предусмотрена система световых барьеров — излучатель и отражатель, которые автоматически блокируют работу оборудования при пересечении светового луча.

Принцип работы

1. На стенде сборки и сварки в обратном положении размещаются составные элементы торцевой стены полувагона согласно технологическому процессу.
2. Элементы фиксируются и прихватываются сваркой.
3. Конструкция закрывается листами обшивки, после чего портал выполняет сварку четырёх нахлёсточных швов.
4. С помощью кантователя торцевая стена поворачивается на 180° и устанавливается на стенд сварки в нормальном положении.
5. После фиксации производится окончательная роботизированная сварка торцевой стены полувагона.

Преимущества роботизированного комплекса

• Повышение точности сварных соединений;
• Сокращение производственного цикла;
• Минимизация влияния человеческого фактора;
• Улучшение качества готовых изделий;
• Безопасность и удобство эксплуатации.

Научно-производственная фирма «Техвагонмаш» успешно реализовала проект по разработке и внедрению высокопроизводительного стенда для сверления хребтовых балок полувагонов и хопперов. Уникальная конструкция и применение современных систем ЧПУ обеспечили максимальную точность, производительность и безопасность при обработке металлических конструкций.

Назначение комплекса

Стенд предназначен для механической обработки отверстий в хребтовых балках полувагонов и хопперов осевым инструментом в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях за одну установку.
Основное преимущество — отсутствие необходимости в предварительной разметке и применении кондукторов: все операции выполняются автоматически под управлением системы ЧПУ.

На стенде формируются отверстия под:

• крепежные планки и кронштейны тормозного оборудования.
• заклепки для крепления упоров и надпятников;
• износостойкие пластины;
• технологические элементы;

Устройство комплекса

В основе конструкции — зажимной стол, на котором установлены два независимых портала сверлильных головок.
Каждый портал оснащен вертикальной и горизонтальными сверлильными головками, что позволяет обрабатывать заготовку с трех сторон одновременно.

Ключевые технические решения:

• Система ЧПУ управляет всеми движениями порталов и суппортов, обеспечивая точное позиционирование.
• Измерительный контактный щуп выполняет автоматический обмер балки перед сверлением.
• Система MQL осуществляет наружное охлаждение инструмента с минимальным расходом смазки.
• Централизованная система смазки снижает трудозатраты на обслуживание.
• Магазины сменного инструмента на 4 позиции для каждой головки повышают гибкость при переходе между типоразмерами балок.

Для обеспечения чистоты и непрерывной работы под столом установлены два конвейера для удаления стружки, которые автоматически направляют отходы в четыре тележки для сбора стружки.

Автоматическая загрузка и выгрузка

Производительность стенда значительно повышена благодаря двум автоматическим устройствам загрузки и выгрузки.
Система синхронно перемещает балки между загрузочным и разгрузочным стеллажами, что минимизирует время простоя между циклами сверления.

Конструкция включает:

• стеллажи хранения на три уровня для заготовок и готовых изделий.
• телескопические подъемники с пневматическими захватами;
• приводные тележки по направляющим;
• защитные механизмы от несанкционированного выдвижения манипуляторов;
• стеллажи хранения на три уровня для заготовок и готовых изделий.

Безопасность и контроль

Весь рабочий процесс разделен на три зоны:

1. Зона сверловки,
2. Зона загрузки,
3. Зона разгрузки.

Между зонами установлены ворота с электромагнитными замками и турникеты, исключающие доступ во время работы оборудования.
Система видеонаблюдения с шестью камерами обеспечивает дистанционный контроль оператором всех процессов с пульта управления.

Для безопасности персонала дополнительно установлены световые колонны состояния порталов и датчики положения.

Управление и автоматизация

Все управление осуществляется с пульта оператора с сенсорным экраном.
На монитор выводится изображение с видеокамер, параметры обработки, а также диагностика состояния оборудования.

Программное управление позволяет:

• выбирать типоразмер балки;
• перенастраивать зажимные устройства под разные длины;
• контролировать весь цикл от загрузки до выгрузки без вмешательства оператора.

Преимущества проекта

• Полная автоматизация цикла сверления и перемещения заготовок;
• Высокая точность позиционирования благодаря ЧПУ и контактным щупам;
• Сокращение времени обработки и простоя между циклами;
• Минимальные эксплуатационные затраты за счет централизованной смазки и системы MQL;
• Повышенная безопасность и эргономика рабочего места оператора.

Результат внедрения

Реализация проекта позволила повысить производительность участка механической обработки в несколько раз, улучшить точность сверления и снизить количество брака.
Благодаря внедрению автоматической загрузки и выгрузки удалось сократить время цикла на 30–40%, а также исключить ручные операции по установке и снятию балок.

Стенд автоматической сварки хребтовой балки с двутавром представляет собой высокотехнологичный комплекс оборудования, предназначенный для сборки, прихватки и сварки двутавра с хребтовой балкой в автоматическом режиме. Система оснащена электромеханической системой слежения, обеспечивающей высокую точность позиционирования и стабильное качество сварного шва.

В состав установки входят:

• электрическое оборудование и система управления.
• основной стенд с фиксацией балки;
• транспортная система;
• сварочные тележки для перемещения автоматов и источников питания;
• портальная тележка;
• пневматический шкаф;

Технологический процесс

1. Подготовка и фиксация заготовки. Хребтовая балка устанавливается в стенд и фиксируется в рабочем положении.
2. Установка двутавра. Ловитель позиционирует двутавр на балке, после чего подаётся команда на начало цикла.
3. Центровка и прихватка. Тележка перемещается вдоль стенда, выполняя центровку и вертикальный прижим двутавра. Следующая за ней сварочная установка выполняет прихваточные швы.
4. Основная сварка. После завершения прихватки две сварочные установки начинают одновременную приварку двутавра:
   • первая — от начала балки до середины,
   • вторая — от середины до конца.
     Такой способ вдвое сокращает время сварки и минимизирует сварочные деформации.
5. Завершение цикла. По окончании сварки все установки и тележки возвращаются в исходное положение. Все операции выполняются в автоматическом режиме, без вмешательства оператора.

Преимущества комплекса

• Полная автоматизация процесса сварки;
• Высокая точность сборки и геометрии конструкции;
• Сокращение времени сварки до 50%;
• Минимальные деформации сварного изделия;
• Повышение производительности и стабильности качества.

Современное вагоностроение невозможно без внедрения технологий роботизированной сварки и автоматизации производства. Представленный роботизированный сварочный комплекс разработан для выполнения продольных швов хребтовых балок грузовых вагонов с максимальной точностью, стабильностью и качеством.
Система обеспечивает высокую производительность, сокращает время цикла сварки и минимизирует влияние человеческого фактора.

Назначение комплекса

Сварочный роботизированный комплекс предназначен для роботизированной сварки под флюсом продольных швов хребтовых балок грузовых вагонов. Комплекс позволяет выполнять сварку изделий как в «нормальном», так и в «обратном» положении с обеспечением контрпрогиба при сварке для предупреждения сварочных деформаций. Использование роботов позволяет гибко и быстро переналаживаться на разные изделия. При этом робот Fanuc программируется на начало и конец сварки, преодоление препятствий в процессе сварки при наличии внутреннего насыщения изделия элементами усиления.

Принцип работы

Роботизированный комплекс состоит из двух позиций. На первой позиции выполняется сварка хребтовых балок грузовых вагонов типа хоппер и крытого в нормальном положении, а на второй хребтовых балок люкового полувагона в обратном положении. Хребтовая балка в собранном состоянии устанавливается в стенд, фиксируется и затем подвергается операции предварительного прогиба. Оператор подает команду, сварочная платформа с роботом перемещается на исходную позицию и в автоматическом режиме начинает сварку. По окончании сварки платформа возвращается в исходное положение, хребтовая балка освобождается от зажимов и передается краном на складское место.

Управление

Пульт управления с электрооборудованием обеспечивает управление стендом, и включает в себя шкаф и пульт управления. Управление стендом осуществляется с пульта управления с помощью сенсорной панели. На экране панели оператор выбирает изделие, сварка которого будет производиться на выбранной позиции комплекса. При работе робота на выбранной позиции оператор может контролировать время цикла с помощью цифровых часов на сенсорной панели. В начале следующего цикла показания часов обнуляются. Также возможно контролировать количество отработанных циклов сварки на каждой позиции в смену, в неделю, в месяц, в зависимости от выбранной длительности контрольного периода.

Разработана технологическая часть рабочего проекта по созданию производства полувагонов, вагонов-минераловозов. Завод практически полностью оснащен специальным технологическим оборудованием производства НПФ «Техвагонмаш».