南車戚墅堰機(jī)車有限公司 劉建民 陳玉周

常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 顧亞桃

主任工藝師劉建民

軌道交通的前景是相當(dāng)可觀的。軌道交通涉及到千家萬(wàn)戶，與我們每個(gè)人的生活是密不可分的。高速發(fā)展的中國(guó)軌道交通，使千千萬(wàn)萬(wàn)的人在享受的同時(shí)，也給我們這些為軌道交通做出努力的人帶來(lái)些許的自傲。當(dāng)然，在伴隨著喜悅的同時(shí)，也讓我們看到了基礎(chǔ)工業(yè)還存在著相當(dāng)?shù)牟蛔?，我們肩上的確是任重道遠(yuǎn)。

高速發(fā)展的中國(guó)軌道交通

中國(guó)的軌道交通從改革開(kāi)放后20世紀(jì)90年代末期第一次大提速開(kāi)始，到2011年完成的（第8次）提速，以上海到南京為例，提速前全程要4～5 h，目前最快的僅需1 h；速度已超過(guò)350 km/h，從上海到北京也僅有5 h。用一句話可以驕傲地來(lái)說(shuō)：神速發(fā)展的中國(guó)軌道交通已走到了世界的前列。

南車戚墅堰機(jī)車有限公司主要以生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車為主，是鐵道部?jī)?nèi)燃機(jī)車制造的主要基地。中國(guó)鐵路前6次提速的機(jī)車主要是以我公司為主的DF11G型為主的內(nèi)燃機(jī)車（見(jiàn)圖1）。從國(guó)內(nèi)全局出發(fā)，內(nèi)燃機(jī)車的需求量還是相當(dāng)大的。據(jù)初步估算，每年的機(jī)車更新總量在600臺(tái)以上（不包括每年約幾千臺(tái)的修理機(jī)車）。另外還有廣闊的海外市場(chǎng)。我公司這幾年出口機(jī)車的海外市場(chǎng)就有伊朗、沙特阿拉伯、坦桑尼亞、柬埔寨、澳大利亞和阿根廷等國(guó)。每年出口機(jī)車因招標(biāo)情況而有所不同，因受生產(chǎn)能力的限制，我公司中標(biāo)的機(jī)車總數(shù)在50～100臺(tái)左右，加上我公司中標(biāo)的國(guó)內(nèi)機(jī)車，每年新造機(jī)車約200臺(tái)，修理機(jī)車約400～600臺(tái)，全年總計(jì)不超過(guò)1000臺(tái)。

市場(chǎng)對(duì)軌道交通的主要要求是安全可靠、快速準(zhǔn)點(diǎn)。

圖1 DF11G客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車

軌道交通的內(nèi)燃機(jī)車零部件的主要特點(diǎn)

涉及到軌道交通機(jī)加工，相對(duì)來(lái)說(shuō)有加工難度的主要零部件主要有兩大類。一是車體轉(zhuǎn)向架、空芯軸套等機(jī)車走行部；二是柴油機(jī)關(guān)鍵零部件。機(jī)車柴油機(jī)主要零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度、形位公差和表面粗糙度要求高（精度指標(biāo)大都在5～7級(jí)、表面粗糙度值一般為Ra=0.4 mm），要求有良好的互換性，如機(jī)體、曲軸、連桿及汽缸蓋等，主要目的是為了保證機(jī)車在高速運(yùn)行中可靠性好、耐用度高和安全系數(shù)高。

從零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為以下幾類。

（1）箱體類：如柴油機(jī)的機(jī)體、氣缸蓋等。

（2）軸類：如曲軸、車軸及凸輪軸等。

（3）框架類：如構(gòu)架。

（4）異形類：如連桿、滾動(dòng)抱軸箱。

（5）薄壁類：如氣缸套、曲軸附件的薄壁錐套等。

這些零件從使用要求出發(fā)，既要有良好的互換性，同時(shí)又要有強(qiáng)度和剛度，所以在工藝上都有一定的難度，有的甚至是相當(dāng)困難的。其實(shí)，無(wú)論是柴油機(jī)的零部件，還是機(jī)車的零部件，其加工都有一定的難度。

圖2 走行部分的結(jié)構(gòu)

下面以滾動(dòng)抱軸箱為例，重點(diǎn)介紹其加工工藝。

典型零件滾動(dòng)抱軸箱的加工工藝

1.滾動(dòng)抱軸箱的作用介紹

滾動(dòng)抱軸箱是安裝在轉(zhuǎn)向架上和牽引電動(dòng)機(jī)之間的重要聯(lián)接件之一。牽引電動(dòng)機(jī)和齒輪箱在轉(zhuǎn)向架上的安裝主要是依賴于滾動(dòng)抱軸箱的聯(lián)接，并且和車軸聯(lián)結(jié)，將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為車輪的前進(jìn)動(dòng)力。每臺(tái)機(jī)車有兩個(gè)轉(zhuǎn)向架，每個(gè)轉(zhuǎn)向架有3個(gè)輪對(duì)，即有3個(gè)滾動(dòng)抱軸箱，這樣每臺(tái)機(jī)車就有6個(gè)滾動(dòng)抱軸箱。

轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)等俗稱機(jī)車走行部，相當(dāng)于人的兩條腿，是機(jī)車行車安全的關(guān)鍵零部件。走行部分的結(jié)構(gòu)實(shí)例如轉(zhuǎn)向架、齒輪箱及滾動(dòng)抱軸箱（見(jiàn)圖2）。

2.滾動(dòng)抱軸箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

滾動(dòng)抱軸箱的結(jié)構(gòu)如圖3所示，滾動(dòng)抱軸箱屬于異型類、筒形開(kāi)放的箱體零件。由于中間為開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，剛性較差，加工中裝夾較難，加工后易變形。另外毛坯采用鑄鋼件，在鑄造中有疏松等存在，在機(jī)加工前后都要處理鑄造缺陷。其兩端是軸承擋，公差要求高。

3.滾動(dòng)抱軸箱的加工難點(diǎn)

圖3 滾動(dòng)抱軸箱的結(jié)構(gòu)

由于滾動(dòng)抱軸箱為異型開(kāi)放的筒形箱體，它的剛性較差。無(wú)論是毛坯澆鑄還是機(jī)加工時(shí)都存在著變形現(xiàn)象。而兩端的軸承擋要求極高，既有安裝的匹配要求，又有同軸度的要求，稍有變形就會(huì)使零件超差。因此，防止?jié)L動(dòng)抱軸箱的加工變形、保證兩端軸承擋的公差和同軸度是滾動(dòng)抱軸箱在加工時(shí)的主要難點(diǎn)。

如果采用車床加工，那么軸承擋必須兩次裝夾，保證公差還說(shuō)得過(guò)去，但要保證同軸度就是不可能的事了。因此，必須靠機(jī)加工設(shè)備來(lái)保證，即用加工中心來(lái)加工。

4.滾動(dòng)抱軸箱的加工工藝

根據(jù)以上理解，我們確定了滾動(dòng)抱軸箱基本的工藝流程如下：

毛坯→劃線Ⅰ→銑安裝面→銑兩端外形→檢查粗加工尺寸及鑄造缺陷→缺陷補(bǔ)焊及打磨→探傷→去應(yīng)力→噴丸→劃線Ⅱ→加工中心銑安裝面、下平面及兩端內(nèi)外圓等→鉆安裝面螺孔等→加工中心銑下平面及R38 mm圓弧→缺陷檢查及處理（補(bǔ)焊及打磨）→加工中心精銑安裝面及兩端面→檢查→預(yù)組裝擋環(huán)→加工中心精銑兩端外圓（軸承擋）等→探傷缺陷處理及打磨→三坐標(biāo)測(cè)量→表面防銹及其鑄造面涂漆→入庫(kù)。

以上工藝，我們?cè)O(shè)置了3道探傷及打磨工序，主要是在試制過(guò)程中對(duì)這種開(kāi)放性的異型筒體類零件的確有一定的難度，鑄造缺陷也不可避免地存在，為了保證最后的成品合格裝車，這些工序也是合理的。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試制，以上工藝基本符合實(shí)際。

5.滾動(dòng)抱軸箱對(duì)設(shè)備的要求

工藝的確定，實(shí)際上也是對(duì)加工設(shè)備的確定。在試制階段，我們采用在加工中心五面體M-VR28/34D加工，并做了相應(yīng)的工裝，如圖4所示。

隨著工藝的成熟和生產(chǎn)批量的增加，我們又開(kāi)發(fā)了在德馬吉臥式加工中心加工滾動(dòng)抱軸箱，如圖5所示。

軌道交通業(yè)機(jī)加工對(duì)機(jī)床設(shè)備需求

2007年以來(lái)，公司和美國(guó)G E公司合作生產(chǎn)H X N 5 型機(jī)車，由于其柴油機(jī)主要零部件技術(shù)要求高，公司為此引進(jìn)了德國(guó)瓦德里西-科堡五面體加工中心（加工機(jī)體）、奧地利WFL的車銑中心（加工曲軸φ1500 mm×6000 mm和凸輪軸φ520 mm×2000 mm）、德國(guó)Naxos的曲軸隨動(dòng)磨床φ750 m m×5000 m m、德國(guó)德馬吉和日本馬扎克的加工中心630 mm×630 mm（加工汽缸蓋等）、奧地利IGM焊接機(jī)器人（RTi330-S構(gòu)架等加工）等，這些裝備對(duì)提高我公司的產(chǎn)品質(zhì)量和聲譽(yù)起到關(guān)鍵的作用。

圖4 加工中心五面體M-VR28/34D加工滾動(dòng)抱軸箱

此外，近年來(lái)國(guó)內(nèi)的機(jī)床廠通過(guò)收購(gòu)并購(gòu)世界先進(jìn)的機(jī)床制造商，并引進(jìn)消化吸收后，已開(kāi)始有了較大的起色，如：北京機(jī)床廠的大型龍門式加工中心、沈陽(yáng)機(jī)床廠加工中心和車銑復(fù)合中心及上海機(jī)床廠曲軸隨動(dòng)磨床的制造等，都有了新的嘗試并已展露了嶄新的面貌。一些國(guó)產(chǎn)化的高智能設(shè)備在性能、精度上已經(jīng)可以和日本甚至是歐洲的一流產(chǎn)品相媲美，而價(jià)格只有國(guó)外設(shè)備的8折甚至一半。只要我們?cè)谠O(shè)計(jì)、制造上再努力一把，趕上歐美和日本的那一天一定會(huì)到來(lái)！

綜上所述，對(duì)軌道交通裝備的關(guān)鍵零部件可以根據(jù)具體零部件的性能要求來(lái)選購(gòu)不同種類的機(jī)床設(shè)備，并對(duì)這些設(shè)備提出專業(yè)化的要求，如復(fù)合加工的要求——鏜、銑、鉆、鉸和車削等共同要求；或切削加工和激光強(qiáng)化及焊接等相結(jié)合；或根據(jù)需求尋找合理的高智能、多品種結(jié)合的機(jī)床組合體來(lái)適應(yīng)全面解決的高效節(jié)能的完美方案；或是車銑磨和動(dòng)平衡的組合；或是車銑和磨削加工的組合等。

我們堅(jiān)信，隨著軌道交通的發(fā)展，隨著數(shù)字化的發(fā)展，隨著自動(dòng)化和信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化的不斷提升，對(duì)機(jī)床加工設(shè)備的要求也趨向于全面解決的完美組合方案將越來(lái)越多。

圖5 德馬吉臥式加工中心加工滾動(dòng)抱軸箱