密接式車鉤前端車鉤體數控加工工藝

袁禮彬

（南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司，江蘇常州 213000）

目前，高速列車普遍采用密接式車鉤裝置連接，而密接式車鉤前端車鉤體是密接式車鉤裝置中最關鍵零件之一。從加工實踐來看，鉤體加工的關鍵技術在于如何保證舌腔部位、電器連接部位與鉤體連掛部位的尺寸精度、位置精度，這就要求鉤體加工必須有一套合理的加工工藝方案，來保證鉤體的加工質量。

團員青年代表黃捷、勞動模范代表黃紅雄、科技人員代表李雪梅在發言中表示，將繼承老一輩人的優秀傳統，承擔起集團未來發展的重任，用自己的努力創造華誼新的輝煌。

1 結構簡介及加工工序安排

密接式車鉤前端車鉤體主要由鉤頭、鉤身及鉤尾組成，結構見圖1。同類產品以往都是在銑床、鏜床、車床、鉆床上完成加工，生產效率底，尤其空間位置尺寸難以保證。為此，對密接式車鉤前端車鉤體的加工選擇了日本某公司的NH8000 DCG臥式加工中心，憑借加工中心自身的高精度、高效率、剛性好和自動換刀的特點，提高了生產效率，保證了產品質量。

鑒于該設備為雙交換工作臺，因此將該工件電器連接面、支撐面和凸錐外圓以及內腔等各加工要素放在01號工作臺完成（加工工序1），舌腔和鉤尾孔等其余加工要素放在02號工作臺完成（加工工序2），將電器連接面及安裝孔等加工要素放在另一臺加工中心上完成（加工工序3）。根據上述工序的安排，設計了相應的加工工藝流程和專用夾具。

由各有關專家、老師依據自身判斷給出不同的判斷矩陣，通過對各個判斷矩陣賦予不同的權重，綜合得出LP影響因素判斷矩陣。

2 加工工藝流程

依據前端車鉤體的結構特點，結合臥式加工中心特性，鉤體機加工工藝流程設計為工序1、2和3。

工序1加工工藝流程為:（1）粗銑凸錐外圓，直徑留0．5 mm余量;（2）粗銑連接面，留0．5 mm余量;（3）精銑連接面至尺寸;（4）精銑凸錐外圓φ139mm至尺寸;（5）鉆φ66H8 mm孔至φ50 mm;（6）粗鏜φ66 mm至 φ65.5 mm;（7）鏜孔 φ68±0.2 mm至尺寸，深20 mm;（8）精鏜孔φ66H8 mm至尺寸;（9）粗精銑支撐面至尺寸，保證至鉤體中心距離150±0.3 mm;（10）粗鏜凹錐孔 φ140mm 至 φ139.5 mm;（11）精鏜凹錐孔 φ140mm至尺寸;（12）鉆氣缸固定螺栓安裝孔2×M24底孔 φ20.9 mm;（13）攻 M24螺紋;（14）精銑管夾面A至尺寸;（15）鉆管夾面2×M10螺紋底孔至φ8.5 mm;（16）攻2×M10螺紋。

工序2加工工藝流程:（1）銑管夾面B至尺寸，保證與鉤體中心距離84 mm;（2）鉆管夾面2×M10螺紋底孔φ8.5 mm;（3）攻2×M10螺紋;（4）鉆鉤尾銷孔至2×φ60 mm;（5）粗精銑鉤尾外側面183mm至尺寸;（6）粗鏜鉤尾銷孔，直徑留0.5 mm余量;（6）反鏜鉤尾兩內側面103±1 mm至尺寸;（7）精鏜鉤尾銷孔2×至尺寸;（8）粗銑鉤舌腔圓弧面mm 至;（9）粗銑鉤舌腔兩側面 61 ±1 mm至59.5 mm;（10）精銑鉤舌腔斜側面至尺寸;（11）精銑鉤舌腔兩側面61±0.5 mm至尺寸;（12）精銑鉤舌腔圓弧面R70mm 至尺寸。

該工序的主要內容包括電器連接面及其上螺栓安裝孔加工。此工序的專用夾具見圖4。使用時，將工序1已加工好的鉤體內腔孔、閥體安裝孔及連接面以一面兩銷方式定位于夾具。該工序主要有1個加工方向，工件坐標系為G59。X軸與Y軸均可通過定位銷間接計算得到。

工序3加工工藝流程:（1）粗精銑電器連接面至尺寸，保證與鉤體中心距離100±0.2 mm;（2）鉆電器連接面6×M10螺紋底孔6×φ8.5 mm;（3）攻電器連接面6×M10螺紋。

3 鉤體加工夾具的設計

3．1 工序1加工夾具設計和工件坐標找正

鉤體材料為ZG18MnNiV，熱處理后硬度為190～260 HB，具有良好的塑性和韌性。同時，該工件為鑄鋼件，在材質內部出現氣孔、夾雜等諸多缺陷難以避免，易造成刀具早期崩裂。加工中心主軸轉速較普通機床高2～5倍，因此要充分發揮加工中心效率，刀具正確選擇非常重要。應用于鉤體加工的刀具主要分為以下幾類，銑削類刀具有:波刃玉米銑刀、高硬度螺旋立銑刀、涂層球頭立銑刀、鉆銑刀、八角形盤銑刀和圓刀片盤銑刀。加工舌腔半圓面的球頭銑刀選用日本京瓷公司生產的球形端銑刀，該刀具有良好的抗振性能，刀片采用PVD涂層薄膜技術，具有優良的耐磨性和加工穩定性。鉆銑刀刀片選用瑞典瓦爾特生產的TiAlN涂層刀片，能承受斷繼加工的抗崩損性，切削加工時有良好的切屑排出控制性能，適用于舌腔兩側面的加工。鉤體連結面及連結與凸錐間的過渡圓角的加工采用圓刀片盤銑刀，該刀具具有大進給量、低切削阻力等特點。鉆削類和攻絲刀具有:內冷式硬質合金整體鉆頭、深孔鉆銑刀和涂層螺旋式機用絲錐。鏜削類刀具有:雙刃機夾鏜刀、單刃可調精鏜刀和專用反鏜刀。粗鏜孔時選用雙刃鏜刀，其切削力均勻、進給量大、效率高;精鏜孔時選用單刃可調精鏜刀，調節尺寸方便、加工精度高、表面質量好。

G58分別對應于B0、B90和B270方向。X軸均可通過工作臺回轉中心（該點機械坐標值出廠時已確定）或定位銷間接計算得到。

3．2 工序2夾具的設計和工件坐標找正

該工序的主要內容包括鉤頭內腔孔的鏜削、舌腔的銑削和鉤尾孔的鏜加工。此工序的專用夾具見圖3。使用時，將上道工序已加工好的閥體安裝孔裝入棱形定位銷，連接面和支撐面分別定位于支承塊A和支承座。這樣可以將工件精確定位于夾具上，同時用平頭壓板和壓板從水平和垂直方向壓緊，將工件固定在夾具上。夾具設計時嚴格確保了夾具回轉中心與工作臺中心一致，夾具上棱形定位銷和支承塊與夾具回轉中心在空間上保持精確的幾何關系，這樣通過對定位銷對刀，就能確定各加工坐標系原點。該工序有3個加工方向，工件坐標系G56、G57和

設計加工程序時，在工件圖上以連接面與鉤體中心線交點為原點建立工作坐標系，采用絕對值方式編程，則φ71.5 mm孔內臺階面背鏜程序如下:

校正好工件后，需要找正支撐面和連接面2個加工方向的工件坐標系，設定工件支撐面坐標系為G54，連接面方向為G55，選擇功能開關至手動輸入位置（MDI），讓支撐面面向主軸，調用專用頂針對正鉤體事先劃好的X和Y軸方向中心線，而后看NC顯示器上機械坐標的X軸和Y軸坐標值，并在工件坐標系G54中輸入該X坐標值，工件坐標系G55設定方法與G54相同。

3．3 工序3夾具的設計和工件坐標找正

所提出的四模交叉諧振器結構已經具有了初步的四通帶頻率傳輸特性,只需采取合適的方式,將兩個四模交叉諧振器級聯,就可以實現四頻帶帶通濾波器。不同的諧振器級聯方式具有不同的物理性能,為了提高濾波器的帶外信號抑制能力,常用的方法是引入多個傳輸零點。傳輸零點一般是由于多路徑信號傳輸所產生的,基于此原理,本文將兩個四模交叉諧振器以偽交指形式對稱放置,從而產生了兩條不同的信號傳輸路徑。因此,所設計的濾波器具有多個傳輸零點。

為加工中心適應鉤尾內側面的加工要求，設計了專用反鏜刀具（圖5）。其主要特點是，刀體尾部為側壓式直柄，刀體中間部位設有連接桿，在連接桿的端部設有與其垂直相交的刀座、刀柄，連接桿、刀座成一體式連接，反鏜刀片由壓緊螺釘安裝于刀座。反鏜刀片選用日本三菱公司生產的長刃型刀片，該刀片有良好的抗振性能，采用PVD涂層薄膜技術，能承受斷續加工的抗崩損性。連接桿由不同心圓柱體構成，形狀類似橢圓形。刀具前端總體尺寸為65 mm，連接桿直徑為60 mm，兩者都小于所需通過的鉤尾通孔直徑φ71.5 mm，設計上保證了當刀具對鉤尾內臺階面加工時，鏜刀片切削刃長度大于所要加工部位的尺寸，而刀具在進入或退出已加工通孔時不發生干涉，又最大程度地提高刀桿的剛性。

4 加工刀具

4．1 刀具選擇

工序1的主要內容包括連接面、支撐面和凸錐外圓、內腔、閥體安裝孔的粗精銑加工。該工序的夾具如圖2所示。使用時，工件側身平放在4個高度可調節的螺栓組成的階梯平面上，調節4個可調螺栓高度，使工件中心基準線與工作臺面平行。鉤形定位塊緊靠住鉤舌腔根部，確定了工件在X軸的位置。

4．2 專用反鏜刀及加工程序設計

沈侯奇怪地看了她幾眼，終于忍不住問，“你沒事吧？居然不聽課？”她想說話，可看看周圍的同學，拿起了手機，準備發短信。沈侯也默契地拿起了手機。

使用時，首先按工藝要求加工出鉤尾通孔φ71.5 mm，加工中心自動更換反鏜刀具;接著主軸定向，刀具中心按相對于φ71.5 mm通孔中心坐標（31，0）定位（見圖6a），按照事先編制的加工程式，在保證刀具各部位不接觸通孔的條件下，快速穿過通孔（見圖6b），再使刀具向刀頭的同方向水平偏移31 mm，使刀具回轉中心與通孔中心重合（見圖6c）;然后刀具按照程式規定的切削條件以向后工進的方式對背腔進行背鏜加工（見圖6d）;完成背鏜后，按照與剛才相反的路徑退刀，至此單個孔的內臺階面的加工循環完成。另一通孔內臺階面的加工過程與此相同。

水利普查文件材料的歸檔應該符合如下要求：①紙質文件材料歸檔，應該字跡工整、數據準確、圖樣清晰，簽字蓋章、日期等完整齊備。書寫和裝訂材料應符合耐久性要求。翻譯為少數民族文字的水利普查文件材料，應將原件及翻譯文一同歸檔。②實物與音像文件材料歸檔，應該規定注明時間、地點、事件、人物等相應的文字說明。③電子文件材料歸檔，應符合 《電子文件歸檔與管理規范》的要求。

加工中心專用反鏜刀具的設計，成功地解決了加工中心上傳統刀具難以實現或無法完成的反鏜切削問題，實現了在加工中心上密接式車鉤鉤體通孔內臺階反鏜加工自動化。實踐證明，這種刀具刀體剛性好、性能可靠，機夾式刀片更換方便，縮短了生產輔助時間。與傳統反鏜工藝相比，具有顯著的優越性，實用性強，而且提高了加工質量和加工效率，具有很高的使用價值。

以往的SEC儲量評估工作，在評估單元的增減變化上均以采油廠為限，建立SEC評估單元、建立經濟評估參數以采油廠為限；以采油廠（或油公司）為界限提交技術與經濟資料已經有數年之久，且經過了不斷地調整與完善，為采油廠全面參與SEC儲量評估打下了基礎。

5 切削參數控制

切削參數主要包括主軸轉速、進給量、吃刀量。主軸轉速一般根據切削速度來計算，而切削速度的選擇是影響刀具耐用度的最主要因素。進給量的選擇直接影響工件的加工精度和表面質量，其大小選擇取決于工件材料的力學性能、刀具材料和結構等因素。進刀量的大小主要受機床、工件和刀具剛度的限制。結合該工件的材料硬度、形狀尺寸、精度要求等要素，幾個重要加工階段的切削參數選擇見表1。

表1 鉤體數控加工切削工藝參數設定

6 結語

按以上數控加工工藝方案完成加工的鉤體經三坐標檢測，其結果完全達到圖樣要求。組裝好的密接式車鉤裝置在車鉤連掛試驗臺上進行了各項性能實驗，實驗結果完全滿足設計要求。夾具投入使用以來已加工鉤體400多件。實踐表明，設計的夾具合理可靠、應用效果良好。