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        印度鐵路車軸加工質(zhì)量與效率的提升

        2021-12-22 11:14:02孫強(qiáng)孫志宏賈廣林
        金屬加工(冷加工) 2021年12期
        關(guān)鍵詞:精車車軸外圓

        孫強(qiáng),孫志宏,賈廣林

        中車大同電力機(jī)車有限公司 山西大同 037000

        1 序言

        車軸是軌道車輛和機(jī)車最重要的部件之一,其安全性直接關(guān)乎車輛的行車安全。印度鐵路車軸是一種多臺(tái)階細(xì)長(zhǎng)軸,長(zhǎng)度直徑比大,在磨削力和磨削熱的作用下易產(chǎn)生錐形、腰鼓形及振痕等多種缺陷,造成工件徑向圓跳動(dòng)和同軸度超差。另外,由于印度鐵路車軸現(xiàn)有生產(chǎn)線生產(chǎn)效率低,每月(兩班)產(chǎn)量?jī)H700根,無(wú)法滿足月產(chǎn)1500根的能力要求,所以對(duì)其加工質(zhì)量和效率進(jìn)行提升顯得尤為重要。

        2 原工藝及存在的問(wèn)題

        在普通外圓磨床磨削軸頸、防塵座后,由于表面粗糙度值達(dá)不到圖樣要求的Ra=0.8μm,所以需要再對(duì)軸頸、防塵座及圓弧進(jìn)行滾壓。在滾壓之后車軸軸頸會(huì)出現(xiàn)洼心,圓柱度也普遍不能滿足要求,甚至有部分車軸軸頸因尺寸偏小而造成車軸直接報(bào)廢。

        印度鐵路車軸原加工工藝流程為:銑端面、鉆中心孔→半精車外圓→超聲波探傷→精車外圓→鉆孔、攻螺紋→磨軸頸→磨輪座、防塵座→滾壓→磁粉探傷→打印標(biāo)識(shí)。

        依托新八軸機(jī)車生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)混線生產(chǎn),生產(chǎn)線平衡率46.3%,單日產(chǎn)量(兩班)僅28根,無(wú)法滿足要求。各工位生產(chǎn)能力見(jiàn)表1。

        表1 各工位生產(chǎn)能力

        磨軸頸工序加工要求如圖1所示,磨輪座工序加工要求如圖2所示,滾壓工序加工要求如圖3所示。原磨削工藝存在如下問(wèn)題:①一次校檢合格率50%,返修率高。②效率低,占用3臺(tái)設(shè)備,需6次裝夾。③磨削工序?yàn)榧庸て款i,如果磨削工序提高加工速度,則車軸生產(chǎn)效率將顯著提高。

        圖1 磨軸頸工序加工要求

        圖2 磨輪座工序加工要求

        圖3 滾壓工序加工要求

        印度鐵路車軸外圓尺寸偏差要求為±0.5mm,外圓表面粗糙度值Ra=6.4μm,原加工工藝為半精車→精車→探傷,但是存在如下問(wèn)題:①加工時(shí)間長(zhǎng),單根加工時(shí)間65min,加上輔助時(shí)間6min,共71min,每班完成6根。②加工成本高,精車、半精車刀具費(fèi)用高。

        總體來(lái)看,車間設(shè)備利用率低,有多臺(tái)設(shè)備閑置,各工序設(shè)備數(shù)量配置不合理。

        3 工藝優(yōu)化

        針對(duì)印度鐵路車軸加工生產(chǎn)線效率低、返修率與廢品率高等問(wèn)題,優(yōu)化工藝方案如下。

        1)根據(jù)車軸的外形與尺寸,設(shè)計(jì)的成形砂輪結(jié)構(gòu)如圖4所示。編制成形砂輪采購(gòu)技術(shù)規(guī)范,指導(dǎo)成形砂輪采購(gòu)。

        圖4 成形砂輪結(jié)構(gòu)

        優(yōu)化砂輪修整程序,在保證車軸產(chǎn)品質(zhì)量符合圖樣要求的前提下,減少車軸加工過(guò)程中修整砂輪的次數(shù)。

        由于機(jī)床導(dǎo)軌磨損,影響車軸磨削質(zhì)量,因此重新定位,避開(kāi)磨損位置。針對(duì)中心孔不圓、磕碰等問(wèn)題,增加鉗工修整,在加工時(shí)成形銑床空轉(zhuǎn)兩圈。

        采用成形磨削工藝,實(shí)現(xiàn)軸頸、防塵座及圓弧一次磨削,代替之前的普通磨削加滾壓。設(shè)備由普通外圓磨床MQ1350,改為數(shù)控成形磨床103110 PF61 S3000。改進(jìn)后的工藝流程為:磨軸頸、防塵座及圓弧→磨輪座、軸頸、防塵座及圓弧。磨軸頸、防塵座及圓弧工序加工要求如圖5所示,磨輪座工序加工要求如圖6所示,工藝改進(jìn)前后表面質(zhì)量如圖7所示。由圖7可以看出,工藝改進(jìn)后車軸表面質(zhì)量得到了很大的改善。

        圖5 磨軸頸、防塵座及圓弧工序加工要求

        圖6 磨輪座工序加工要求

        圖7 工藝改進(jìn)前后表面質(zhì)量

        2)改進(jìn)工藝,取消半精車工序,只留精車工序。改進(jìn)后外圓尺寸偏差±0.5mm可以滿足,而外圓表面粗糙度超差,需做如下改進(jìn):①設(shè)備改為喬福S T130C機(jī)床,精度高,精車就能滿足外圓公差及表面粗糙度要求。②刀具改用住友DNMM150608WF刀片。③修改切削參數(shù),轉(zhuǎn)速增加,進(jìn)給量減小,保證外圓表面粗糙度值Ra=6.4μm,滿足探傷要求。

        取消半精車工序可節(jié)省一半加工時(shí)間,每班加工車軸12根,每根可節(jié)?。汗r(shí)費(fèi)用450元,設(shè)備消耗費(fèi)用約330元,半精車刀片費(fèi)用100元,橋式起重機(jī)及輔助人工費(fèi)用150元。

        優(yōu)化后的印度鐵路車軸加工工藝流程為:銑端面、鉆中心孔→精車外圓→超聲波探傷→鉆孔、攻螺紋→磨軸頸、防塵座及圓弧→磨輪座→磁粉探傷→打印標(biāo)識(shí)。

        3)合理配置各工序設(shè)備數(shù)量,利用車間閑置設(shè)備5臺(tái),其中數(shù)控磨床2臺(tái)、數(shù)控車床2臺(tái)及數(shù)控鏜床1臺(tái),使生產(chǎn)線生產(chǎn)能力、平衡率大幅提升。工藝優(yōu)化后各工位生產(chǎn)能力見(jiàn)表2。同時(shí),對(duì)班組相關(guān)操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn),要求嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求。

        表2 工藝優(yōu)化后各工位生產(chǎn)能力

        4)隨著印度鐵路車軸單日產(chǎn)量逐步提升并趨于穩(wěn)定,生產(chǎn)線橋式起重機(jī)使用頻次增加,行進(jìn)路線沖突,物流效率降低,工位等待時(shí)間延長(zhǎng)。于是采取如下措施:①調(diào)整交檢工位平面位置,優(yōu)化物流路徑,消除工序折返。②運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)票進(jìn)行作業(yè)分析,優(yōu)化工位定置,實(shí)現(xiàn)工位物料就近存放。③實(shí)行線下物料配送,增加過(guò)跨轉(zhuǎn)運(yùn)小車、車軸發(fā)送架,提升物料配送效率。④合理設(shè)定工位物料在制期量,按期量配備物料存儲(chǔ)器具,加強(qiáng)物料三定管理。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        通過(guò)優(yōu)化工藝技術(shù)改善產(chǎn)品質(zhì)量,控制質(zhì)量損失率為0.6%。通過(guò)平衡生產(chǎn)線能力、改善物流配送等,建立節(jié)拍化生產(chǎn)管控模式,不僅生產(chǎn)節(jié)拍達(dá)到16min/根,生產(chǎn)效率提升85%,而且生產(chǎn)線平衡率提升至85.2%,達(dá)到月產(chǎn)1500根的能力要求,有效提高了印度鐵路車軸的加工效率和質(zhì)量。

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