淺析AC4型轉(zhuǎn)向架主要生產(chǎn)工藝

趙丹　劉子健

摘 要：轉(zhuǎn)向架是軌道交通車輛的重要組成部分之一，它承載著整個車輛的重量。轉(zhuǎn)向架的產(chǎn)品質(zhì)量直接影響著車輛運行的安全性和可靠性。本文是淺析美國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、制動支架及襯套等零部件的機械加工、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)濟發(fā)展的一個重要支柱，轉(zhuǎn)向架則是交通車輛上至關(guān)重要的部件，它起到了提供牽引力、減震、車輛制動等主要作用。我公司為美國GE公司生產(chǎn)的AC4型轉(zhuǎn)向架主要用于載貨火車車頭，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、制動支架、襯套、耐磨護板、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，它是由左右兩個側(cè)梁、前中后三個橫梁組成，每個側(cè)梁上有6個彈簧箱，橫梁上共有4個側(cè)軸承座腳。因為AC4型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架屬于薄壁箱型封閉式結(jié)構(gòu)在加工過程中易產(chǎn)生變形，所以除了需要熱處理矯形之外，在機械加工、焊接及裝配工藝中都需要考慮應(yīng)力引起變形的問題。除此之外，由于加工部位復(fù)雜，機床和工藝基準(zhǔn)的選定也很重要。

2.2 制動支架結(jié)構(gòu)分析

制動支架是轉(zhuǎn)向架上主要用于連接剎車系統(tǒng)的零件，每個轉(zhuǎn)向架上面有3組不同類型的制動支架，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 機械加工工藝重點分析

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)架整體的對稱性、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)要裝配車輪，左右兩側(cè)導(dǎo)框同軸度要嚴(yán)格控制。

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

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。如工件、夾具在機床上的位置、夾具的定位、夾緊機構(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，減少加工臺時等問題。

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 機械加工工藝的改進

3.2.1 機械加工工藝流程的改進

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行工藝分散。在進行精加工之前可以在普通的鏜銑床上進行粗加工，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，原來用特制胎具和壓板、千斤頂?shù)容o助加緊機構(gòu)，由于壓裝點不固定或裝 點過多，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)架上的孔均為過盈配合，絲孔數(shù)量較多。現(xiàn)采用在數(shù)控龍門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。兩槽和三槽制動支架上的？準(zhǔn)11.5孔要求同？準(zhǔn)40.77精孔垂直對中分布，垂直度要求為0.06mm。由于個別毛坯內(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)使用專用立式鉆床，配 活工作臺，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)加工實際情況微調(diào)刀尖尺寸，不僅能保證上下2個孔的同軸度，又能提高加工表面質(zhì)量。

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

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，而且刀片基本沒磨損。

立方氮化硼刀的選用，此類刀材質(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，精加工時需要鉆孔，我們采用立方氮化硼刀，充分滿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支架、襯套、角鋼、彈簧座、角鋼、耐磨護板等。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盈配合，我們采用的是壓裝裝配。制動支架都是焊接裝配在構(gòu)架本體上。制動支架在裝配定位時應(yīng)保持一定的裝配尺寸，由于裝配空間狹小，不便于測量，原有的簡單胎具不能滿足裝配尺寸。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，能有效的對制動支架進行定位，也滿足了定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一要求，既保證了裝配尺寸，又便于測量。

由于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與兩槽制動支架裝配時要保持孔的同軸度，若在裝配前鉆孔，裝配后構(gòu)架本體與制動直接上孔的同軸度不能便于測量，很難滿足精度要求，所以兩槽制動支架上的孔采用先焊接裝配、后鉆孔的加工方法，較好的滿足了尺寸精度要求。

5 結(jié)束語

通過AC4型轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)制造，我公司全面掌握了各類型轉(zhuǎn)向架制造的核心技術(shù)，該項技術(shù)的進步也為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益，為今后的生產(chǎn)經(jīng)營奠定了扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(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