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        淺析AC4型轉(zhuǎn)向架主要生產(chǎn)工藝

        2014-04-02 02:07:52趙丹劉子健
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年11期
        關(guān)鍵詞:裝配構(gòu)架機(jī)械加工

        趙丹 劉子健

        摘 要:轉(zhuǎn)向架是軌道交通車(chē)輛的重要組成部分之一,它承載著整個(gè)車(chē)輛的重量。轉(zhuǎn)向架的產(chǎn)品質(zhì)量直接影響著車(chē)輛運(yùn)行的安全性和可靠性。本文是淺析美國(guó)GE公司AC4型轉(zhuǎn)向架的主要生產(chǎn)工藝,包括轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、制動(dòng)支架及襯套等零部件的機(jī)械加工、裝配及熱處理工藝。

        關(guān)鍵詞:AC4型轉(zhuǎn)向架;構(gòu)架;機(jī)械加工;裝配

        1 前言

        在科技迅速發(fā)展的今天,軌道交通已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要支柱,轉(zhuǎn)向架則是交通車(chē)輛上至關(guān)重要的部件,它起到了提供牽引力、減震、車(chē)輛制動(dòng)等主要作用。我公司為美國(guó)GE公司生產(chǎn)的AC4型轉(zhuǎn)向架主要用于載貨火車(chē)車(chē)頭,因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工部位多,加工精度要求高,所以轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)工藝需要不斷優(yōu)化。本文是根據(jù)我廠生產(chǎn)的實(shí)際情況詳細(xì)分析了AC4型轉(zhuǎn)向架的主要生產(chǎn)工藝。

        2 AC4型轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)分析

        2.1 構(gòu)架結(jié)構(gòu)分析

        我公司生產(chǎn)的AC4型轉(zhuǎn)向架是由構(gòu)架、制動(dòng)支架、襯套、耐磨護(hù)板、角鋼等零部件裝配而成的。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的總尺寸為5738mm×2550mm×760mm,材質(zhì)近似于25#鋼,重量約為6.5噸。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的骨架,它是由左右兩個(gè)側(cè)梁、前中后三個(gè)橫梁組成,每個(gè)側(cè)梁上有6個(gè)彈簧箱,橫梁上共有4個(gè)側(cè)軸承座腳。因?yàn)锳C4型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架屬于薄壁箱型封閉式結(jié)構(gòu)在加工過(guò)程中易產(chǎn)生變形,所以除了需要熱處理矯形之外,在機(jī)械加工、焊接及裝配工藝中都需要考慮應(yīng)力引起變形的問(wèn)題。除此之外,由于加工部位復(fù)雜,機(jī)床和工藝基準(zhǔn)的選定也很重要。

        2.2 制動(dòng)支架結(jié)構(gòu)分析

        制動(dòng)支架是轉(zhuǎn)向架上主要用于連接剎車(chē)系統(tǒng)的零件,每個(gè)轉(zhuǎn)向架上面有3組不同類(lèi)型的制動(dòng)支架,每組支架有尺寸不同環(huán)形槽和精度要求較高的孔。由于制動(dòng)支架需要與構(gòu)架焊接裝配,所以其加工尺寸的穩(wěn)定性尤為重要。

        3 AC4型轉(zhuǎn)向架主要加工工藝分析

        3.1 機(jī)械加工工藝重點(diǎn)分析

        3.1.1 整體結(jié)構(gòu)分析,AC4型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架屬于薄壁結(jié)構(gòu)在加工過(guò)程易產(chǎn)生應(yīng)力變形。加工基準(zhǔn)的選擇要考慮構(gòu)架整體的對(duì)稱(chēng)性、重要孔間的同軸度、重要表面的尺寸精度和形位公差[1]要求。如彈簧箱導(dǎo)框內(nèi)側(cè)要裝配車(chē)輪,左右兩側(cè)導(dǎo)框同軸度要嚴(yán)格控制。

        3.1.2 機(jī)床選用分析,構(gòu)架的外型結(jié)構(gòu)復(fù)雜,個(gè)別加工空間較小,因此選用可以安裝多種類(lèi)型銑頭的數(shù)控龍門(mén)加工中心。

        3.1.3 加工方式分析,AC4型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工部位較多,整個(gè)構(gòu)架加工完成需涉及鏜、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工方式并且還需要粗、精兩次加工完成,尺寸的穩(wěn)定性和工藝性要求高,加工難度大。

        3.1.4 工裝 具分析,為了減少加工引起的變形,要合理的選擇裝卡和壓裝點(diǎn)。如工件、夾具在機(jī)床上的位置、夾具的定位、夾緊機(jī)構(gòu)和輔助夾緊裝置的位置、性質(zhì)和尺寸與刀具和銑頭是否干涉,并且也要保證裝 方便,減少加工臺(tái)時(shí)等問(wèn)題。

        3.1.5 刀具選用的分析,由于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的外型復(fù)雜、加工精度要求高,特殊部位加工空間狹小,刀具選用難度加大。

        3.1.6 數(shù)控龍門(mén)銑鏜床加工程序的編制,要考慮定位基準(zhǔn)的選擇、刀具的損耗,加工效率。

        3.2 機(jī)械加工工藝的改進(jìn)

        3.2.1 機(jī)械加工工藝流程的改進(jìn)

        轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的主要加工流程為一次劃線→正反面粗加工→二次劃線→正反面精加工→鉆孔→攻絲→檢查。大體上采用工序集中的加工方法。由于構(gòu)架的加工部位較多,可根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行工藝分散。在進(jìn)行精加工之前可以在普通的鏜銑床上進(jìn)行粗加工,這樣可以減少刀具的損耗、節(jié)約加工成本。

        構(gòu)架胎具的改進(jìn),原來(lái)用特制胎具和壓板、千斤頂?shù)容o助加緊機(jī)構(gòu),由于壓裝點(diǎn)不固定或裝 點(diǎn)過(guò)多,造成構(gòu)架各部受力不均勻?qū)е聵?gòu)架變形。根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)用普通方箱水平墊高定位,千斤頂支撐中心面,壓板均勻分布,適當(dāng)壓緊力的方法,基本能夠保證加工尺寸要求。

        孔的加工,構(gòu)架上的孔均為過(guò)盈配合,絲孔數(shù)量較多?,F(xiàn)采用在數(shù)控龍門(mén)鏜銑床上用中心鉆定位后,用立式鉆床加工。數(shù)控編程將各孔定位,立式鉆床鉆孔,加工表面質(zhì)量和加工效率有較大提高。兩槽和三槽制動(dòng)支架上的?準(zhǔn)11.5孔要求同?準(zhǔn)40.77精孔垂直對(duì)中分布,垂直度要求為0.06mm。由于個(gè)別毛坯內(nèi)部質(zhì)量不好及現(xiàn)有搖臂鉆床穩(wěn)定性不好造成了部分加工件產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定?,F(xiàn)使用專(zhuān)用立式鉆床,配 活工作臺(tái),可以提高加工質(zhì)量。

        3.2.2 特殊刀具的選用

        轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上4-?準(zhǔn)40.77mm孔公差為±0.05mm原來(lái)用普通鉸刀加工,現(xiàn)采用微調(diào)精鏜刀加工。與普通鉸刀相比微調(diào)精鏜刀可以根據(jù)加工實(shí)際情況微調(diào)刀尖尺寸,不僅能保證上下2個(gè)孔的同軸度,又能提高加工表面質(zhì)量。

        轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上4處凸臺(tái)上下面需要加工,此處寬度約為177.7mm、厚度為31.75mm。原來(lái)采用普通的槽銑刀和加長(zhǎng)棒銑刀加工,刀具伸長(zhǎng)量大、刀具抖動(dòng)影響加工表面質(zhì)量和效率?,F(xiàn)采用的是特制的Φ630mm可轉(zhuǎn)位槽銑刀,一次性加工不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),提高了表面質(zhì)量,減少了加工臺(tái)時(shí)。

        螺紋銑刀的選用,轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上共有61處英制螺紋絲孔,原采用旋風(fēng)銑刀加工,刀具損耗大工作效率低,現(xiàn)在改用螺紋銑刀加工不但效率大幅提高,而且刀片基本沒(méi)磨損。

        立方氮化硼刀的選用,此類(lèi)刀材質(zhì)的硬度僅次于金剛石,適合切削黑色金屬,可加工硬度為50HRC的淬硬鋼。裝配在制動(dòng)支架上材質(zhì)為60Si2Mn的襯套在調(diào)制后硬度可達(dá)56~60HRC,精加工時(shí)需要鉆孔,我們采用立方氮化硼刀,充分滿(mǎn)足了襯套上孔的尺寸和精度要求。

        4 AC4型轉(zhuǎn)向架裝配工藝

        轉(zhuǎn)向架的裝配零件主要包括制動(dòng)支架、襯套、角鋼、彈簧座、角鋼、耐磨護(hù)板等。其中主要的裝配方式為焊接裝配和壓裝裝配。

        轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的孔與襯套均為過(guò)盈配合,我們采用的是壓裝裝配。制動(dòng)支架都是焊接裝配在構(gòu)架本體上。制動(dòng)支架在裝配定位時(shí)應(yīng)保持一定的裝配尺寸,由于裝配空間狹小,不便于測(cè)量,原有的簡(jiǎn)單胎具不能滿(mǎn)足裝配尺寸。因此,我們特制了一組裝配胎具,上面安裝可調(diào)節(jié)的裝置,能有效的對(duì)制動(dòng)支架進(jìn)行定位,也滿(mǎn)足了定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一要求,既保證了裝配尺寸,又便于測(cè)量。

        由于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與兩槽制動(dòng)支架裝配時(shí)要保持孔的同軸度,若在裝配前鉆孔,裝配后構(gòu)架本體與制動(dòng)直接上孔的同軸度不能便于測(cè)量,很難滿(mǎn)足精度要求,所以?xún)刹壑苿?dòng)支架上的孔采用先焊接裝配、后鉆孔的加工方法,較好的滿(mǎn)足了尺寸精度要求。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)AC4型轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)制造,我公司全面掌握了各類(lèi)型轉(zhuǎn)向架制造的核心技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步也為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益,為今后的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王伯平.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

        [2]夏利芳.金屬熱處理工藝學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2012.endprint

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