王雪峰，班炯光，任永波

（中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司，遼寧大連 116022）

軸箱體是裝配在電力機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架上的一系懸掛裝置中的關(guān)鍵鑄鋼件，通過(guò)本體軸孔裝配于車(chē)軸上，通過(guò)壓裝于本體彈簧面上和構(gòu)架之間的彈簧與構(gòu)架相連，在輪對(duì)和構(gòu)架之間起到連接作用。材質(zhì)為C 級(jí)鋼，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，曲面過(guò)渡面較多，關(guān)鍵部位需進(jìn)行磁粉和超聲波探傷，以確保鑄件表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。軸箱體鑄件質(zhì)量直接影響到機(jī)車(chē)整車(chē)質(zhì)量，關(guān)系到鐵路運(yùn)輸安全。在產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需認(rèn)真分析，考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取有效措施，保證產(chǎn)品質(zhì)量[1]。

1 電力機(jī)車(chē)軸箱體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電力機(jī)車(chē)軸箱體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬于薄壁箱體結(jié)構(gòu)，過(guò)渡曲面較多，變截面較多，輪廓尺寸為870 mm×460 mm×270mm，毛坯重量約140kg。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工裝情況和生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)采用一箱兩模，上下兩箱造型，底注式澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)設(shè)置在兩個(gè)軸箱體之間，整體對(duì)稱(chēng)布局[2]。在大軸孔上端面設(shè)置兩個(gè)腰圓保溫冒口，軸孔1#砂芯帶有兩個(gè)冒口補(bǔ)貼。

2 初步分芯工藝

2.1 砂芯分芯工藝方案

按常規(guī)設(shè)計(jì)，每個(gè)軸箱體用5 塊砂芯組芯，一箱兩模，整個(gè)一箱型腔里共有10 塊砂芯組成。分芯示意圖見(jiàn)圖1。砂芯數(shù)量多，要求每塊砂芯尺寸位置準(zhǔn)確，以確保組成的產(chǎn)品型腔尺寸符合圖紙，而且相互之間還要有一定的調(diào)整量，以便于吊芯操作。

2.2 存在的問(wèn)題

圖1 初步分芯示意圖

在常規(guī)方案實(shí)際生產(chǎn)中，用吊車(chē)吊芯進(jìn)行下芯操作時(shí)，既要考慮每塊砂芯的位置，還要考慮砂芯相互之間的位置，操作難度較大。如圖1 所示，要保證單個(gè)軸箱體的2#、3#、4#、5#和1#砂芯之間的位置，還要考慮兩個(gè)軸箱體之間的砂芯的相互位置，尤其是兩個(gè)2#、兩個(gè)3#砂芯之間的間隙，即2#1、3#2、3#1、2#2位置，因?yàn)檫@幾塊砂芯涉及到兩個(gè)軸箱體鑄件的彈簧面以下部分的結(jié)構(gòu)尺寸。1 號(hào)軸箱體的2#1、3#1砂芯和2 號(hào)軸箱體的2#2、3#2砂芯之間的間隙，很難控制。如果其相互之間間隙較大，吊芯時(shí)要做好砂芯間的固定，以避免澆注過(guò)程中出現(xiàn)砂芯位置改變，造成軸箱體尺寸變化。當(dāng)間隙較大時(shí)，在澆注的時(shí)候容易跑火形成披縫。如果其相互之間間隙較小，吊芯時(shí)容易造成砂芯摩擦，砂芯位置就需要重新調(diào)整。而只要移動(dòng)其中一塊砂芯，位置發(fā)生了變化，就影響到其他砂芯，也需要隨之進(jìn)行調(diào)整，以致幾塊砂芯都需要來(lái)回調(diào)整，直至相對(duì)位置達(dá)到合適狀態(tài)。而這個(gè)調(diào)整的過(guò)程比較繁瑣，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能將10 塊砂芯調(diào)整到比較適合的位置。在砂芯位置調(diào)整的過(guò)程中，不可避免地造成砂芯之間相互摩擦，以致砂芯磨損，就容易使一些砂粒掉落到下型中。而澆注系統(tǒng)的橫澆道剛好就位于兩個(gè)2#、3#砂芯之間接縫的下部，吊芯過(guò)程中產(chǎn)生的這些掉落的砂粒在吊芯后無(wú)法清理干凈，澆注時(shí)就被沖入型腔，最終在鑄件上形成砂眼缺陷。

3 分芯工藝改進(jìn)

3.1 分芯工藝改進(jìn)方案

為解決存在的吊芯定位和砂芯調(diào)整操作難的情況和避免吊芯過(guò)程中容易產(chǎn)生掉落砂粒的問(wèn)題，進(jìn)行分芯工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)。在吊芯時(shí)，首先要將兩個(gè)軸箱體位置固定，才能便于后序的操作，這就必須合理排出吊芯順序[1]。經(jīng)分析，首先要將兩個(gè)軸箱體之間的砂芯位置固定，也就是要將2#1、3#2、3#1、2#2這四塊砂芯先吊芯固定位置作為基準(zhǔn)，然后再進(jìn)行4#、5#砂芯吊芯，讓4#、5#砂芯分別往2#、3#砂芯上組對(duì)，這樣操作就變得簡(jiǎn)單些。但是2#1、3#2、3#1、2#2四塊砂芯除了舂砂面的其他幾個(gè)面都帶有過(guò)渡面和轉(zhuǎn)角，芯盒內(nèi)部還帶有活塊，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中手工制芯時(shí)，砂芯的輪廓尺寸比較容易出現(xiàn)偏差。如果保持2#1、3#2、3#1、2#2四塊砂芯分別獨(dú)自成芯的分芯方案，難以達(dá)到預(yù)想的目的。為此進(jìn)行討論，經(jīng)過(guò)研究，認(rèn)為可以改變思路，由原來(lái)的從單個(gè)軸箱體獨(dú)自分芯改為把兩個(gè)軸箱體作為整體來(lái)考慮設(shè)計(jì)分芯工藝方案[3]。因此將原來(lái)的2#1、3#2兩塊砂芯合并為一塊砂芯2#H，將原來(lái)的3#1、2#2兩塊砂芯合并為一塊砂芯3#H，這樣就通過(guò)砂芯尺寸固定了兩個(gè)軸箱體之間的尺寸，也就是L 尺寸，避免了原來(lái)制芯吊芯過(guò)程中的人為操作因素影響。改進(jìn)的分芯示意圖見(jiàn)圖2。分芯工藝改進(jìn)后，2#H砂芯和3#H砂芯定位尺寸較準(zhǔn)。吊芯操作時(shí)，先吊2#H砂芯和3#H砂芯，作為基準(zhǔn)，再吊其他砂芯，整個(gè)吊芯操作要比之前容易，操作難度大大降低。而且在2#1、3#2兩塊砂芯合并為一整塊砂芯2#H之后，原來(lái)在這兩塊砂芯間的縫隙也不存在了，同理3#1、2#2兩塊砂芯合并為一整塊砂芯3#H之后，原來(lái)在二者之間的縫隙也不存在了。這樣改進(jìn)之后，原來(lái)在澆注系統(tǒng)上方的砂芯縫隙由長(zhǎng)度方向的600mm 一整條和寬度方向的55mm 一小段，變?yōu)楝F(xiàn)在寬度方向的55mm 一小段，也就大大降低了出現(xiàn)掉落砂粒進(jìn)橫澆道的幾率。

3.2 分芯工藝改進(jìn)后出現(xiàn)的問(wèn)題

分芯方案經(jīng)過(guò)改進(jìn)，能夠很好地保證吊芯操作質(zhì)量，保證軸箱體的尺寸準(zhǔn)確。2#H芯盒和3#H芯盒均采用拆卸式結(jié)構(gòu)手工制芯，砂芯輪廓尺寸約800mm×500mm×300mm，尺寸較大。砂芯六個(gè)面中，除了舂砂面為比較大的長(zhǎng)方形平面，其他五個(gè)面都是曲面或小平面，而且其他五個(gè)面都涉及產(chǎn)品尺寸，為便于砂芯存放，制芯后只能將舂砂面作為砂芯底面。這就造成制芯過(guò)程中在砂芯硬化后要將芯盒翻轉(zhuǎn)180 度，再拆解芯盒，取出砂芯，然后重新組裝芯盒，進(jìn)行下一塊砂芯的制作。由于芯盒尺寸較大，人工將芯盒翻轉(zhuǎn)180 度，不僅操作難度大，安全系數(shù)低，而且有可能影響砂芯質(zhì)量。在產(chǎn)品需求數(shù)量少時(shí)，勉強(qiáng)可以保證操作。但在大批量生產(chǎn)時(shí)，連續(xù)制芯，制作的砂芯質(zhì)量降低，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且難以保證安全操作，生產(chǎn)進(jìn)度也受到影響。為此還需要進(jìn)行分芯工藝優(yōu)化。

圖2 改進(jìn)分芯示意圖

4 分芯工藝優(yōu)化改進(jìn)

針對(duì)分芯工藝改進(jìn)后出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了認(rèn)真的研究。限于軸箱體的結(jié)構(gòu)特殊，采取人工手工制芯的方式，無(wú)論如何進(jìn)行分芯，都難以解決目前存在的問(wèn)題。為解決人工翻轉(zhuǎn)芯盒出現(xiàn)的問(wèn)題，考慮將人工制芯改為在制芯生產(chǎn)線上完成制芯，采用翻轉(zhuǎn)起模機(jī)翻轉(zhuǎn)芯盒起模。但限于原方案中芯盒本身的結(jié)構(gòu)高度方向尺寸約為550mm，如果直接將芯盒布置在離地高度為600mm 的輥道上，芯盒上口高度就高于連續(xù)混砂機(jī)的出砂口高度，混砂機(jī)不能直接放砂進(jìn)芯盒。而且這樣布置后芯盒上口離地較高，操作者站在地面上高度不夠，完成不了操作，需要站在從地面上墊起足夠高度的墊塊上，還要探身進(jìn)芯盒安放冷鐵、搗砂，這樣安全操作難度更大。所以為在制芯生產(chǎn)線上進(jìn)行制芯，還需要進(jìn)行分芯工藝的進(jìn)一步設(shè)計(jì)改進(jìn)。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，突破常規(guī)慣性思維，將2#H砂芯沿吊芯水平方向的中心均勻地一分為二，即分解為2#HS砂芯和2#HX砂芯。同理將3#H砂芯分解為3#HS砂芯和3#HX砂芯。優(yōu)化的分芯示意圖見(jiàn)圖3。這樣新設(shè)計(jì)的四塊砂芯每個(gè)砂芯都有了一個(gè)大平面，將這個(gè)大平面作為舂砂面，芯盒高度就降低為約200mm。按最新設(shè)計(jì)方案，制芯時(shí)的放砂、搗砂、翻轉(zhuǎn)起模都可以輕松進(jìn)行，不僅能保證操作安全，而且操作難度大大降低，砂芯質(zhì)量容易保證，存放也更穩(wěn)當(dāng)。

圖3 優(yōu)化分芯示意圖

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)軸箱體結(jié)構(gòu)分析，針對(duì)產(chǎn)品特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件，將造型分芯工藝進(jìn)行合理調(diào)整，各工序操作者反應(yīng)很好。按照優(yōu)化后的分芯工藝進(jìn)行生產(chǎn)，澆注的鑄件外觀質(zhì)量良好，經(jīng)劃線鑒定，尺寸符合圖紙要求。經(jīng)過(guò)分芯優(yōu)化，不僅減輕了現(xiàn)場(chǎng)操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全操作，而且提高了砂芯制芯質(zhì)量和吊芯質(zhì)量，降低了軸箱體的合箱操作難度，保證了電力機(jī)車(chē)軸箱體鑄件毛坯尺寸，提高了鑄件產(chǎn)品質(zhì)量。