荷蘭調(diào)車機(jī)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工工藝解析

李東碩

(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

轉(zhuǎn)向架對于列車運(yùn)動起決定性作用，而構(gòu)架作為轉(zhuǎn)向架的核心部件，是列車承載和傳力的基體，其質(zhì)量對轉(zhuǎn)向架性能至關(guān)重要。構(gòu)架采用全焊接結(jié)構(gòu)，整體剛性差、結(jié)構(gòu)緊湊、加工部位多、加工精度高，以致加工難度大，故構(gòu)架加工工藝研究與優(yōu)化尤為重要。本文對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工工藝、技術(shù)難點進(jìn)行了詳細(xì)分析，制定了合理的工藝方案，確保產(chǎn)品的生產(chǎn)。

1 構(gòu)架結(jié)構(gòu)及工藝難點分析

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架由構(gòu)架框架(見圖1)及各個部件組成，如一系簧安裝座、牽引座、拉桿座、電機(jī)懸掛座、制動器座、電機(jī)防落銷座等，各個部件相互獨(dú)立，組裝時又互相關(guān)聯(lián)，因此各部件加工精度和加工尺寸均須滿足要求。通過對構(gòu)架設(shè)計圖紙整體分析，結(jié)合數(shù)控龍門銑加工精度、設(shè)備結(jié)構(gòu)，存在以下幾處設(shè)計精度高、加工難度大的地方。

圖1 構(gòu)架框架

1)構(gòu)架采用“日”字形結(jié)構(gòu)，由左右側(cè)梁、中間橫梁和前后端梁組成，加工尺寸較多，各加工部位主要集中在橫梁附件上，前后端梁加工部位少相對單薄，且構(gòu)架整體焊接完成后須退火，焊接變形大。而側(cè)梁端部8個一系簧安裝座平面度要求0.5 mm以內(nèi)，厚度要求均不小于16 mm，在此情況下確保構(gòu)架裝夾時不產(chǎn)生過度變形、各加工部位加工量均勻是難點所在。

2)電機(jī)防落銷座與牽引座相隔較近，空間狹小，且電機(jī)防落座懸伸長剛性差，孔精度要求高，加工時易出現(xiàn)振動加工尺寸超差、粗糙度差的情況，確保加工尺寸及表面質(zhì)量合格是難點所在。

3)牽引座采用八字槽結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)為特殊結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有加工方式耗時長，精度難以把控，需要分析使用新型加工方式解決。

2 解決方案

針對存在的工藝難點，主要從應(yīng)用新型加工方法、軟件模擬加工路徑等工藝方法嘗試解決，并對現(xiàn)在加工效率低、加工質(zhì)量差的方法進(jìn)行優(yōu)化，提高作業(yè)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1 構(gòu)架裝夾定位解決方案

根據(jù)構(gòu)架的結(jié)構(gòu)，裝夾工裝選用螺桿、可調(diào)支撐頂、調(diào)整塊等強(qiáng)度好、穩(wěn)定性高的工裝，為避免裝夾時構(gòu)架變形，須按如下方法作業(yè)。①將構(gòu)架平穩(wěn)放置在調(diào)整塊上，調(diào)整塊與構(gòu)架接觸良好、充分，接觸面不能有雜物，選取4處一系簧座板中心和前后端梁中部為壓緊點，每個壓緊點下有支撐點，保證構(gòu)架不會壓緊變形，同時為了減小加工震動，左右側(cè)梁中部以及構(gòu)架四角、構(gòu)架中心均設(shè)輔助支撐點。②依據(jù)劃線工序已劃的基準(zhǔn)線，使用劃針盤、百分表調(diào)校構(gòu)架，保證4個角誤差在0.5 mm以內(nèi)。③調(diào)校完成后，采用對角壓緊，先將各壓緊螺栓預(yù)緊，再施加相同壓緊力和頂緊力，經(jīng)多次反復(fù)的壓緊和頂緊，保證構(gòu)架不會因壓緊變形，最后將各輔助支撐頂緊。

使用此方法裝夾構(gòu)架可保證劃線基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)一致，減小構(gòu)架變形，松開構(gòu)架后回彈量在0.2 mm以內(nèi)。

2.2 牽引座八字槽加工解決方案

牽引座八字槽(見圖2)結(jié)構(gòu)特殊，形狀類似倒“八”字，此部位裝配牽引桿與車體聯(lián)接，是構(gòu)架的核心部位，因此加工精度要求高。針對此特殊部位原加工方式為先使用玉米銑刀分層粗銑，每層加工5 mm，確保留有精銑余量，然后使用特制成型刀精銑，但此方法需要試切試塊驗證成型刀精度是否滿足設(shè)計圖紙要求，對刀具精度要求比較嚴(yán)格，且制作成型刀周期久、消耗快，成本較高。

圖2 牽引座八字槽

優(yōu)化方案：觀察圖紙八字槽底部圓角為R10，可使用加工現(xiàn)場現(xiàn)有的D56R10可轉(zhuǎn)位銑刀分層精銑到位的方式加工(見圖3、圖4)，即在深度方向每層加工很小余量(約0.35 mm)，采用高轉(zhuǎn)速800 r/min，高進(jìn)給600 mm/min切削參數(shù)層層向下加工。D56R10可轉(zhuǎn)位銑刀刀長129 mm，長度可滿足要求，計算八字槽底部兩圓弧圓心距離為56 mm，直徑也滿足要求，通過UG繪制模型模擬走刀路徑，此方法可一次性將部件加工到位，且尺寸和粗糙度均合格(見圖5)。

圖3 D56R10銑刀層銑

圖4 D56R10可轉(zhuǎn)位銑刀

圖5 檢測樣板

2.3 牽引座內(nèi)擋加工解決方案

牽引座內(nèi)擋尺寸公差要求180±0.2 mm，頂平面距底部圓弧最低點深度尺寸達(dá)194 mm，整體加工量大，精度要求高。加工難點：深度方向加工量大，此長度的立銑刀銑削加工存在較大的讓刀現(xiàn)象，且加工效率較低，而內(nèi)擋空間狹小，也無法使用直角附件頭安裝面銑刀或刀盤加工。

優(yōu)化方案：通過UG軟件模擬走刀路徑，可使用φ66 mm加長玉米銑刀于深度方向分層銑削加工，每層加工7 mm，采用混合銑加工方式沿x向循環(huán)加工(見圖6)，玉米銑刀刀片長度為18 mm，每層加工7 mm可保證前刀痕被后刀片加工覆蓋，達(dá)到粗精銑一體的效果，保證加工尺寸和粗糙度均合格。

圖6 牽引座內(nèi)擋層銑

2.4 電機(jī)防落銷孔加工解決方案

加工電機(jī)防落銷孔時，由于與牽引座間距較近，靠近構(gòu)架中心一側(cè)完全無進(jìn)刀空間，只能從靠近側(cè)梁一側(cè)使用窄直角頭進(jìn)刀。存在2個加工難點：①窄直角附件頭剛性弱，扭矩小，選擇較長刀具加工時振動大，對粗糙度和精度有一定影響，選擇較短刀具加工則只能加工近端的孔，遠(yuǎn)端的孔加工不到。②部件上存在φ30 mm預(yù)留孔，由于焊接變形孔心與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)存在偏差，使用鉆頭擴(kuò)孔會被引偏，導(dǎo)致位置超差。

圖7 電機(jī)防落銷孔加工

2.5 攻關(guān)效果

通過使用層銑、螺旋銑、UG離線編程等工藝方法，加工難點得到了很好的解決，牽引座八字槽加工效率提高了50%，層銑牽引座內(nèi)擋很好地解決了精銑讓刀問題，進(jìn)一步提高了尺寸合格率，電機(jī)防落銷孔使用長短刀、先銑后鏜的加工方式很好地解決了空間不足的問題，同時保證了加工精度。其他車型類似結(jié)構(gòu)可借鑒應(yīng)用。

3 結(jié)語

通過對荷蘭調(diào)車機(jī)車構(gòu)架產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)難點、工藝方法等方面的分析研究，利用UG離線編程模擬走刀路徑的新技術(shù)，成功克服了構(gòu)架加工試制過程中的各種困難，最終順利完成了產(chǎn)品試制，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。