淺析AC4型轉向架主要生產工藝

趙丹　劉子健

摘 要：轉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。轉向架的產品質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型轉向架的主要生產工藝，包括轉向架構架、制動支架及襯套等零部件的機械加工、裝配及熱處理工藝。

關鍵詞：AC4型轉向架；構架；機械加工；裝配

1 前言

在科技迅速發展的今天，軌道交通已成為經濟發展的一個重要支柱，轉向架則是交通車輛上至關重要的部件，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公司生產的AC4型轉向架主要用于載貨火車車頭，因其結構復雜，加工部位多，加工精度要求高，所以轉向架的生產工藝需要不斷優化。本文是根據我廠生產的實際情況詳細分析了AC4型轉向架的主要生產工藝。

2 AC4型轉向架結構分析

2.1 構架結構分析

我公司生產的AC4型轉向架是由構架、制動支架、襯套、耐磨護板、角鋼等零部件裝配而成的。轉向架構架的總尺寸為5738mm×2550mm×760mm，材質近似于25#鋼，重量約為6.5噸。轉向架構架是轉向架的骨架，它是由左右兩個側梁、前中后三個橫梁組成，每個側梁上有6個彈簧箱，橫梁上共有4個側軸承座腳。因為AC4型轉向架構架屬于薄壁箱型封閉式結構在加工過程中易產生變形，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力引起變形的問題。除此之外，由于加工部位復雜，機床和工藝基準的選定也很重要。

2.2 制動支架結構分析

制動支架是轉向架上主要用于連接剎車系統的零件，每個轉向架上面有3組不同類型的制動支架，每組支架有尺寸不同環形槽和精度要求較高的孔。由于制動支架需要與構架焊接裝配，所以其加工尺寸的穩定性尤為重要。

3 AC4型轉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 整體結構分析，AC4型轉向架構架屬于薄壁結構在加工過程易產生應力變形。加工基準的選擇要考慮構架整體的對稱性、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。如彈簧箱導框內側要裝配車輪，左右兩側導框同軸度要嚴格控制。

3.1.2 機床選用分析，構架的外型結構復雜，個別加工空間較小，因此選用可以安裝多種類型銑頭的數控龍門加工中心。

3.1.3 加工方式分析，AC4型轉向架構架加工部位較多，整個構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、夾緊機構和輔助夾緊裝置的位置、性質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，由于轉向架構架的外型復雜、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 數控龍門銑鏜床加工程序的編制，要考慮定位基準的選擇、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

轉向架構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。由于構架的加工部位較多，可根據生產節奏適當的進行工藝分散。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、節約加工成本。

構架胎具的改進，原來用特制胎具和壓板、千斤頂等輔助加緊機構，由于壓裝點不固定或裝 點過多，造成構架各部受力不均勻導致構架變形。根據加工經驗總結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，適當壓緊力的方法，基本能夠保證加工尺寸要求。

孔的加工，構架上的孔均為過盈配合，絲孔數量較多。現采用在數控龍門鏜銑床上用中心鉆定位后，用立式鉆床加工。數控編程將各孔定位，立式鉆床鉆孔，加工表面質量和加工效率有較大提高。兩槽和三槽制動支架上的？準11.5孔要求同？準40.77精孔垂直對中分布，垂直度要求為0.06mm。由于個別毛坯內部質量不好及現有搖臂鉆床穩定性不好造成了部分加工件產品質量不穩定。現使用專用立式鉆床，配 活工作臺，可以提高加工質量。

3.2.2 特殊刀具的選用

轉向架構架上4-？準40.77mm孔公差為±0.05mm原來用普通鉸刀加工，現采用微調精鏜刀加工。與普通鉸刀相比微調精鏜刀可以根據加工實際情況微調刀尖尺寸，不僅能保證上下2個孔的同軸度，又能提高加工表面質量。

轉向架構架上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量和效率。現采用的是特制的Φ630mm可轉位槽銑刀，一次性加工不會產生抖動，提高了表面質量，減少了加工臺時。

螺紋銑刀的選用，轉向架構架上共有61處英制螺紋絲孔，原采用旋風銑刀加工，刀具損耗大工作效率低，現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為60Si2Mn的襯套在調制后硬度可達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型轉向架裝配工藝

轉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。

轉向架構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架本體上。制動支架在裝配定位時應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，上面安裝可調節的裝置，能有效的對制動支架進行定位，也滿足了定位基準的統一要求，既保證了裝配尺寸，又便于測量。

由于轉向架構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 結束語

通過AC4型轉向架的生產制造，我公司全面掌握了各類型轉向架制造的核心技術，該項技術的進步也為公司創造了良好的經濟效益，為今后的生產經營奠定了扎實的基礎。

參考文獻

[1]王伯平.互換性與測量技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]夏利芳.金屬熱處理工藝學[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2012.endprint