李 穎，王雪嶺，張國龍，李秀艷，鄭建科，劉 茜

(中車唐山機車車輛有限公司，河北 唐山 063035)

0 引言

CW200K型轉向架構架由箱形結構的側梁和穿過其內部的橫梁焊接而成，構架上焊接各種吊座。目前，SW220K、B型地鐵等其他多種車型轉向架構架均采用此結構。為保證各部件相對尺寸達到整體設計要求，這就要嚴格保證側梁孔的相對位置尺寸與加工精度。傳統(tǒng)加工方式是直接將其放在機床工作臺上，用活動的頂鎬和壓板配合，對其進行壓緊，但是這種壓緊方式隨意性大、穩(wěn)定性差；并且由于所有操作都在工作臺上進行，無法形成流水作業(yè)，在節(jié)拍化生產中成為了制約生產的瓶頸，為了能對人員、設備等資源進行合理地分配進而縮短生產周期并最大化產出[1]，在側梁生產中采用了新的生產工藝，并制作了相應的工裝，使節(jié)拍化生產得以順利進行。

1 側梁工藝分析

CW-200K型轉向架構架采用H形鋼板焊接結構(如圖1所示)，由兩根側梁和兩根橫梁組成，側梁與橫梁為插入式連接[2]。側梁為中間下凹的魚腹形，由4塊鋼板組焊成箱形封閉結構。側梁內部由密封板隔開，將側梁內腔變成空氣彈簧的附加空氣室。側梁設計要求(見圖2)加工內孔直徑為165.2(+2，+3)mm，孔的中心位于側梁2個45°斜面的中心與橫梁縱向中心平面內，并且要求間隙均勻，兩孔中心距公差小于0.5mm。另外，為保證構架的抗疲勞性能，要求側梁與橫梁的連接的單邊裝配間隙是(1,1.5)，焊接U型坡口鈍邊1mm。原生產工藝是在尼古拉斯加工中心上進行找正和加工，采用三班倒的生產方式滿足生產數(shù)量的需求。

為降低生產成本，新生產工藝采用數(shù)控鏜銑床對其進行加工，機床型號：TK6111，工作臺面積：1.25×1.25m。而CW-200K型轉向架構架側梁長度2848mm，遠大于工作臺長度，這導致側梁的夾緊、定位與找正困難，而產品裝夾對其加工來說是很關鍵的，裝夾找正不合格則無法加工出合格的產品[3]，因此，設計了專用工裝，具有以下優(yōu)點：①擴大了機床工作臺面積，對側梁進行有效定位和壓緊；②支撐調整裝置和壓緊裝置采用模塊化設計，提高工裝零件的互換性，降低工裝維護成本；③支撐和壓緊裝置通過螺栓固定在平臺上，保證了孔加工過程的穩(wěn)定性；④加工過程分成找正、加工兩個工序，找正工序不再在機床工作臺上進行，提高了機床的有效利用率，實現(xiàn)了流水化生產。

圖1 CW-200K型轉向架構架

圖2 側梁立板孔示意圖

2 工裝的設計

為了滿足公司精益生產的生產節(jié)拍要求，保證生產效率，工裝采用了分體式結構設計，分成裝卡找正裝置和連接板兩個部分，連接板用螺栓緊固在工作臺上，而側梁在裝卡找正裝置上找正和壓緊后，將其上的可移動壓緊組件整體移動到連接板上進行固定后加工，而裝卡找正裝置上的另外一套可移動壓緊組件同時對另外一條側梁進行找正和壓緊。通過這種分體式的設計方式，實現(xiàn)了找正壓緊與加工走刀的同步進行，這樣減少了工件在機床上的輔助時間，提高了機床的有效利用率，從而縮短了生產節(jié)拍，提高了整體加工效率[4]。

2.1 裝卡找正裝置的設計要求

裝卡找正裝置(圖3所示)由2個可移動壓緊組件和1個底座組成?？梢苿訅壕o組件與底座、連接板之間通過兩銷一面實現(xiàn)快速定位。

可移動壓緊組件采用模塊化的設計[5]，調整裝置和壓緊部件等模塊通過螺栓與定位平臺固定，提高工裝零件互換性，降低工裝維護成本?？梢苿訅壕o組件包括定位平臺、設置在定位平臺上的支撐調整部件和壓緊部件。定位平臺通過X、Y向定位裝置找正；通過Z向定位裝置找平。定位平臺下基準面上設置兩個定位銷孔，與底座平臺及連接板上的定位銷軸配合，從而實現(xiàn)工裝的快速定位。

底座包括底座支撐和底座平臺，底座支撐和底座平臺間通過加強筋連接。底座平臺是為可移動壓緊組件提供支撐和定位，其上設置有兩個定位銷軸，定位銷軸上部為上小下大的梯形結構，便于穿入定位平臺的定位銷孔。

2.2 連接板

連接板與工作臺通過側面定位鍵定位，用螺栓將其固定連接。連接板的上、下平面均加工，為移動壓緊組件提供水平基準；其上平面上同樣設有兩個上小下大梯形結構的定位銷，與可移動壓緊組件的定位銷孔配合，為其快速切換提供定位基準。

1.定位平臺 2.Z向調整裝置 3.X向調整裝置 4.Y向調整裝置 5.壓緊部件 6.底座支撐 7.底座平臺圖3 裝卡找正裝置

3 生產加工工藝過程

首先先將工裝找正。調整裝卡找正裝置的底座支撐，保證底座平臺水平，為可移動壓緊組件提供水平基準和支撐；將連接板安裝于機床工作臺上，將連接板的下基準面與工作臺密貼，并將其定位鍵的定位面與工作臺T型槽側壁密貼，從而保證定位板的兩定位銷軸軸線與機床的X方向平行。

然后在可移動壓緊組件中將側梁找正(如圖4所示)。將可移動壓緊組件吊入裝卡找正裝置中，使可移動壓緊組件的定位銷孔與底座平臺的定位銷軸配合，實現(xiàn)快速定位。將側梁吊入可移動壓緊組件中，調整Z向調整裝置，用劃線盤對側梁立板兩端所劃的高度基準線進行檢測，找正側梁高度方向。依次調整X向調整裝置和Y向調整裝置，用直角尺對側梁橫向、縱向中心線與可移動壓緊組件的X向、Y向中心線位置進行檢測，找正側梁X方向、Y方向。

圖4 側梁找正

側梁找正后，將壓緊了側梁的可移動壓緊組件與底座平臺分離，將其吊入連接板上，并將其定位銷孔插入連接板的定位銷軸進行定位連接，最后用螺栓將可移動壓緊組件通過加工定位板固定于機床工作臺上，如圖5所示。

圖5 側梁加工

此時的側梁已經(jīng)找正壓緊完成，最后只需確定原點，即可進行加工。建立工件坐標系(如圖6所示)。用找正尖確定工件坐標系的X/Y/Z零點。X向零點為側梁中心線位置；Y向零點為面對機床主軸側梁立板平面；Z向零點為孔中心水平高度線位置。其中Y向每個孔周邊需測量2點位置，(在孔的一左一右進行測量),Y向取最高點建立零點坐標。

圖6 工件坐標系原點位置

4 總結

分體式結構工裝借助兩面一銷原理的靈活運用，使側梁產品在生產過程中各工位間的快速切換得以實現(xiàn)，使側梁生產工序實現(xiàn)了流水作業(yè)，縮短了生產節(jié)拍；同時調整裝置、壓緊裝置用螺栓固定在工裝主體上，增加了加工過程的穩(wěn)定性；并且模塊化的設計增強了互換性，降低了工裝的維護成本。

上述的加工方法在CW-200K型轉向架構架批量生產中得到了驗證，達到了預期的效果，既保證了產品質量又縮短了生產節(jié)拍，提高了生產效率，方便快捷實用。

[參考文獻]

[1] 榮耀. 流水車間生產調度系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2011.

[2] 趙漢江.120km/h焊接轉向架側梁加工工藝[J].機車車輛工藝，2002(3):19-21.

[3] 李秀艷,王雪嶺,王偉,等.動車組轉向架構架加工技術研究[J].組合機床與自動化加工技術,2016(2):141-143.

[4] 趙慶志,辛瑞金,馬圣亮,等.雙柱坐標鏜床加工斜孔專用夾具設計[J].機床設計與制造,2006(2):25-26.

[5] 梁雪.ZMA080型轉向架構架側梁加工夾具設計[J].山東工業(yè)技術,2014(18):3.