動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工技術(shù)研究

李秀艷，王雪嶺，王　偉，鄭建科，孟翔飛

(中車唐山機(jī)車車輛有限公司，河北 唐山　063035)

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動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工技術(shù)研究

李秀艷，王雪嶺，王偉，鄭建科，孟翔飛

(中車唐山機(jī)車車輛有限公司，河北 唐山063035)

摘要：動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架為全焊接結(jié)構(gòu)，整體鋼性差，結(jié)構(gòu)緊湊，加工精度高，加工部位多，加工難度大。文章通過對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、所用加工設(shè)備、加工工裝、結(jié)合加工刀具等方面詳細(xì)闡述了動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工技術(shù)，并通過生產(chǎn)試制驗(yàn)證了該加工技術(shù)方案的可行性和合理性，為指導(dǎo)鐵路交通裝備制造技術(shù)提供一定的參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架；構(gòu)架加工；加工技術(shù)；鍵槽銑

0引言

1加工前的技術(shù)準(zhǔn)備

1.1構(gòu)架加工圖紙分析

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架為全焊接結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，整體鋼性差、結(jié)構(gòu)緊湊、加工部位多、加工精度高、加工難度大。主要的加工部位有轉(zhuǎn)臂定位座部分、電機(jī)吊座部分、齒輪箱吊座部分、制動(dòng)缸吊座部分、帽筒、連接座、牽引拉桿座、橫向止檔座。產(chǎn)品的整體剛性差，但各尺寸及公差要求高，幾乎每一部位的加工都要制定詳細(xì)及合理的加工技術(shù)方案才能實(shí)現(xiàn)，給加工技術(shù)人員帶來了很高的難度，需要逐一攻克。

1.2加工設(shè)備分析

該產(chǎn)品的加工選用西班牙臥式鏜銑加工中心，型號(hào)FR12000，控制系統(tǒng)及操作系統(tǒng)均為西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，工作臺(tái)是14000mm×3000mm×300mm落地鑄鐵平臺(tái)。接口BT50，帶自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)，配有可安裝60把刀具的刀庫(kù)，主軸具有內(nèi)冷功能。主軸錐度為日本標(biāo)準(zhǔn)MAS 403 BT 50，拉丁形式為日本標(biāo)準(zhǔn)MAS 403-BT-1(45°)。設(shè)備為X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)，X軸行程為12000mm，Y軸行程為3600mm，Z軸行程為1600mm。主軸功率37kW，扭矩為1530Nm，主軸轉(zhuǎn)速范圍為0～3000rpm。

設(shè)備主軸精度：

①X軸全長(zhǎng)的定位精度：0.034mm，X軸全長(zhǎng)的重復(fù)定位精度：0.027mm

圖1　動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工示意圖

②Y軸全長(zhǎng)的定位精度：0.017mm，Y軸全長(zhǎng)的重復(fù)定位精度：0.014mm

③Z軸全長(zhǎng)的定位精度：0.013mm，Z軸全長(zhǎng)的重復(fù)定位精度：0.011mm

該機(jī)床的特點(diǎn)是主軸為懸臂式，機(jī)床本身帶有固定彎板，加工工件時(shí)要將工件安裝在工裝上，一起懸掛在機(jī)床固定彎板上進(jìn)行加工。工裝和彎板有定位、連接裝置，保證懸掛后位置正確，借助兩個(gè)附件頭可以實(shí)現(xiàn)5軸加工，一是自動(dòng)分度旋轉(zhuǎn)銑頭(如圖2所示)，一是立銑頭(如圖3所示)，設(shè)備自動(dòng)更換主軸。自動(dòng)分度旋轉(zhuǎn)銑頭有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)結(jié)合面，一個(gè)與主軸中心線垂直，另一個(gè)成45°，這種兩層式旋轉(zhuǎn)組合可以獲得360×144個(gè)主軸不同角位(每隔1°和2.5°)，直面連接能夠以1°全自動(dòng)定位，另一個(gè)傾斜45°，它被精確設(shè)定2.5°×144定位。立銑頭是僅在一個(gè)平面工作的機(jī)械固定頭。

圖2　自動(dòng)分度旋轉(zhuǎn)銑頭

圖3　立銑頭

1.3加工工裝分析

根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[5]，加工工裝也有它的特殊性，工裝即滿足動(dòng)車組構(gòu)架的加工、又滿足拖車構(gòu)架的加工。首先工裝需要懸掛，要考慮變形問題，強(qiáng)度、剛度都要滿足；其次工裝一面要與機(jī)床固定彎板連接，并有定位、夾緊功能；最后就是工裝本身對(duì)工件的定位壓緊功能。結(jié)合加工工藝流程，確定制作一次加工工裝和二次加工工裝，其中一次加工工裝為反裝加工，動(dòng)拖車兼容，設(shè)有可調(diào)支撐、輔助支撐、壓緊裝置；二次加工工裝為正裝加工，以已加工的定位座面定Z軸、定位座內(nèi)檔側(cè)面定Y軸、定位座U型槽立面定X軸，設(shè)有定位裝置、壓緊裝置。在工裝的設(shè)計(jì)制作時(shí)要求工裝基礎(chǔ)板上平面及背面與設(shè)備的定位面平行，以便工裝與工件一起吊裝到設(shè)備上時(shí)保證工件的X、Y方向與設(shè)備的X、Y軸平行。

使用方法是先將工裝平放在四個(gè)調(diào)好的安裝座上，再將工件安裝在工裝上，找正壓緊工件，最后將工裝和工件一起吊掛到機(jī)床的固定彎板上，工裝簡(jiǎn)圖如下圖4所示。需要注意的是，工裝設(shè)計(jì)、制作時(shí)要考慮使用時(shí)的兩點(diǎn)要求，一是裝夾工件后的找正問題，一是工裝與工件一起吊裝到設(shè)備上時(shí)保證工件的X、Y、Z方向上的找正線與設(shè)備的X、Y、Z軸平行。

圖4　反面及正面加工工裝示意圖

1.4加工刀具選擇

加工部位多，所用主要刀具簡(jiǎn)介如表1。

表1　刀具清單

2加工技術(shù)方案

2.1加工工藝路線

經(jīng)過詳細(xì)的分析和研究之后，決定在該設(shè)備上采用正反兩次裝夾完成構(gòu)架的整體加工，制定的加工技術(shù)方案為：加工余量檢測(cè)—構(gòu)架反裝(一次加工)—吊卸構(gòu)架—構(gòu)架正裝(二次加工)—吊卸構(gòu)架—鉗工打磨—檢驗(yàn)交出。

2.2重點(diǎn)工序說明

2.2.1構(gòu)架反裝

圖5　裝夾過程中用百分表檢測(cè)變動(dòng)示意圖

圖6　齒輪箱吊座鍵槽的加工與檢測(cè)控制示意圖

2.2.2構(gòu)架正裝

二次裝夾非常關(guān)鍵，將正裝工裝平放在工裝定位座上，再將構(gòu)架安放在工裝上，以已加工的定位座端面定Z軸、兩定位座內(nèi)檔側(cè)面定Y軸、兩定位座U型槽立面定X軸，定好位后要用塞尺校核[5]。保證無誤后壓夾。具體的壓夾過程與一次壓夾一樣，為保證構(gòu)架壓緊后仍處于自由狀態(tài)，壓緊前預(yù)先放置百分表，壓緊點(diǎn)要預(yù)先上調(diào)，保證壓緊后百分表處于0點(diǎn)。壓夾無誤后將工件連同工裝一起懸掛在機(jī)床彎板上，再用機(jī)床復(fù)核構(gòu)架已加工面，確保定位無誤后方可確定工件零點(diǎn)加工。使構(gòu)架橫縱中心線與工裝中心線平行，構(gòu)架側(cè)梁等高線與工裝面平行。二次加工部位有電機(jī)吊座部分的卡條臺(tái)階面、孔，牽引拉桿座立面及孔，橫向止檔內(nèi)側(cè)面及孔，側(cè)梁端部孔及倒角等，加工部位不多，但對(duì)裝夾要求很嚴(yán)，否則相對(duì)尺寸難以保證。

3試制過程

采用此方案進(jìn)行試制加工(如圖7所示)，加工出了合格的產(chǎn)品，檢驗(yàn)了此方案可行、合理。在加工過程中，由于工裝本身的誤差、定位裝夾誤差等累計(jì)的誤差會(huì)造成工件在機(jī)床上的位置不正，均能導(dǎo)致加工尺寸產(chǎn)生偏差，因此要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行具體問題具體分析。

圖7　反、正面加工工裝示意圖

4結(jié)束語

文章從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、機(jī)床特性、加工工裝及刀具等方面詳細(xì)的分析了動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的加工技術(shù)，并通過成功的試制驗(yàn)證了機(jī)床的加工能力，工裝設(shè)計(jì)制造以及刀具選取的方法，進(jìn)而得出此加工技術(shù)方案可行合理，能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。另外加工過程中要重點(diǎn)注意的兩點(diǎn)：一是工件壓夾無誤后方可將其連同工裝一起懸掛在機(jī)床彎板上，再用機(jī)床復(fù)核構(gòu)架已加工面，以確保工件加工零點(diǎn)的正確；二是要使構(gòu)架橫縱中心線與工裝中心線平行，構(gòu)架側(cè)梁等高線與工裝面平行。總之，加工工序每一步都不能疏忽，否則難以加工出合格的動(dòng)車組構(gòu)架。

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(編輯趙蓉)

Study on the Processing Technology of Frame of EMU Bogie

LI Xiu-yan，WANG Xue-ling，WANG Wei，ZHENG Jian-ke，MENG Xiang-fei

(CRRC Tangshan Co., Ltd.，Tangshan Hebei 063035,China)

Abstract：EMU bogie frame is fully welded structure, the overall poor steel, compact, high-precision machining, machining parts and more difficult process. Based on the product structure, the use of processing equipment, tooling and processing, combined with cutting tools elaborated EMU bogie frame processing technology, and through the production of trial validated the feasibility and rationality of the process technology program as a guide rail transportation equipment manufacturing technology to provide reference data.

Key words：EMU bogie;frame processing;processing technology;keyway milling

中圖分類號(hào)：TH132;TG506

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：李秀艷(1965—)，女，河北唐山人，中車唐山機(jī)車車輛有限公司高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殍F路客車轉(zhuǎn)向架加工技術(shù)，(E-mail)lixiuyan@tangche.com。

收稿日期：2015-03-25；修回日期：2015-04-22

文章編號(hào)：1001-2265(2016)02-0141-03

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.02.040