JPQS-2型踏面清掃器工藝研究

孫博

【摘? 要】本文針對開發部給出的圖紙與物料明細，識別JPQS-2型的踏面清掃器的結構和材料，研究其組裝的工藝路線，設計詳細的工藝方案，并針對其工藝難點、危險點進行工裝設計。最后，編制成完整的工藝文件。

【關鍵詞】踏面清掃器;工藝研究;工裝設計

引言

1.1 研究背景

JPQS-2型踏面清掃器是為200公里動車組項目而設計的新型踏面清掃器。在機車運行過程中，由于外界因素如雨、霜、雪、砂塵、油污等的影響，車輪踏面極易受到污染，使粘著系數降低，會導致機車制動時產生滑行的嚴重后果。因此需要使用踏面清掃器來清掃車輪踏面的污垢及油跡，保持輪軌間穩定的粘著性能，保證安全。

1.2 研究目的

根據開發部給出的圖紙與物料明細，對JPQS-2型踏面清掃器組裝工藝進行研究，來指導實際生產，保證產品質量。

2 JPQS-2型踏面清掃器結構及工作原理

2.1 JPQS-2型踏面清掃器結構

JPQS-2型踏面清掃器主要由缸體組裝、活塞組裝、支撐蓋組裝、閘瓦托組裝四大部分組成。缸體與支撐蓋通過螺栓固定，活塞一端傳出支撐蓋與閘瓦托通過銷軸連接，另一端可在活塞內運動。

2.2 JPQS-2型踏面清掃器工作原理

通過1/4進氣口向缸體充氣450kPa左右的壓縮空氣，推動活塞克服彈簧回復力向左伸出，同時，活塞左側的空氣通過排氣螺釘排出缸體，支撐蓋上固定的導向鍵和活塞上相應的鍵槽可以保證活塞不會發生旋轉。活塞頂著閘瓦托向左伸出，使閘瓦貼緊車輪踏面，并保留1.4kN左右的貼緊力，基本不提供制動力。

2.3 新型踏面清掃器“四新”點

“四新”在機械工程方面指的是新工藝、新技術、新材料、使用新設備。識別“四新”點對結構設計、工藝設計以及工藝改善有很大幫助，是工藝研究的依據之一。

JPQS-2型踏面清掃器相對于JPQS-1型主要是結構的改變。缸體外徑只有1型踏面清掃器缸體外徑的二分之一，大大減少了占用轉向架的空間及壓力。JPQS-2型踏面清掃器采用板簧來替代原先的由碟簧、萬向軸、圓球和萬向螺釘構成的轉向調節機構，在結構上大大簡化，降低成本與安裝難度。

在工藝方面，下壓支撐蓋的時候，之前使用手動調整使導向鍵進入鍵槽的方式，危險性極高，需要進行改善。板簧安裝在活塞頭部的平面上，而且需要使用扭矩扳子打較大扭力，這就產生了對板簧的定位要求。

針對這些“四新”點，可以開展對JPQS-2型踏面清掃器詳細的工藝路線和工藝規程的研究，以及所需新工裝的設計。

3 組裝工藝研究

3.1 組裝工藝路線分析

工藝路線是由一組工序組成的完整加工路線，工序是指在同一工作地連續完成的一部分工藝過程，是生產過程中最基本的組成單位。研究工藝路線可以詳細指導工人每一步需要做什么，規范操作，節約時間。

分析JPQS-2型踏面清掃器的整體結構，可以劃分四大部分組裝，分別是缸體組裝、活塞組裝、閘瓦托組裝和支撐蓋組裝。按照先后順序確定了支撐蓋小組裝、銘牌安裝、缸體組裝、清掃器總裝的裝配工藝路線。

3.2 工藝難點分析與解決措施

發現工藝難點，分析工藝瓶頸，研究解決措施，是工藝最核心的部分。本次裝配工藝難點主要存在于兩個方面：

一是選用了非常用的零件。JPQS-2型踏面清掃器設計上選用了一個方頭緊定螺釘，并且需要打9N.m的扭力。一般情況下緊定螺釘使用呆扳手擰緊即可，而本次研究中由于需要打扭，所以解決方法是使用插入式扭矩扳手。

二是裝配時工具與零件、零件與零件之間有干涉。在壓裝銷軸的時候，由于先裝的防塵罩幾乎擋住了裝銷軸的孔，因此需要將活塞頂起，露出裝銷軸的孔。分析其工藝，制定利用進氣口充風，將活塞頂起，再進行下一步安裝的解決措施，對相應工位進行相應的充風功能配置。

3.3 工裝工具設計與研究

針對上述工藝難點的分析，在現有工裝工具的基礎上，還要設計新的工裝來保證裝配順利進行。

3.3.1 導向工裝

壓裝支撐蓋時，由于彈簧自然長度要超出活塞桿10mm左右，為了使壓裝時導向鍵順利進入活塞桿上的槽中，并且防止支撐蓋在壓裝時與活塞桿的平臺發生磕碰，設計一個導向工裝。該導向工裝的設計思路是，以活塞端部兩個平面和中心M8螺紋孔定位，作為活塞桿的延長，其尺寸與表面粗糙度應與活塞桿保持一致，據此，設計導向工裝。

3.3.2 壓裝工裝

由于氣壓機只能壓平面，壓裝支撐蓋時需要設計一個壓裝工裝來避開從中間穿出的活塞桿與導向工裝，應留有46mm以上的行程，考慮到壓裝后需要裝螺栓并打扭力，工具與工裝之間應避免干涉，所以工裝外徑應小于76mm。據此，設計壓裝工裝。

3.3.3 板簧定位工裝

將板簧安裝在活塞端部的平面時，其固定的螺釘需要打35N.m的扭力，很容易會使板簧發生滑動，而且板簧需要裝入閘瓦托的槽中，需要很高精度的定位要求，因此需設計一個板簧定位工裝，利用活塞端部兩個平面定位，且需要留出螺栓緊固的空間。據此，設計板簧定位工裝。

3.4 其他組裝過程需要注意因素

工位氣壓機壓力值是需要注意的因素之一，踏面清掃器裝配過程中只需要200N左右的壓力，并且壓力過高可能導致板簧發生屈服失效，因此應將壓力值調節到200-400N左右。

4 工藝文件編制

依據對JPQS-2型踏面清掃器的工藝研究，完成相關文件編制，主要文件有：《JPQS-2型踏面清掃器安裝工藝規程》，《JPQS-2型踏面清掃器組裝工位工藝裝備清單》，《JPQS-2型踏面清掃器組裝流轉卡》，《JPQS-2型踏面清掃器工藝流程圖》，《JPQS-2型踏面清掃器組裝流水線生產工藝方案》。

組裝流轉卡是保證組裝過程中產品質量的可控性，用于組裝過程中對產品重要零部件進行的編號、工序操作者開完工時間等的記錄，以便于以后對產品問題的判斷追蹤等，并且也顯示了組裝的大體順序。

工藝流程圖是根據產品的組裝工藝，編制的簡明流程圖，以便于工藝人員布置現場、工位以及物料流向等。

流水線生產工藝方案是根據踏面清掃器工藝規程，完成其規范化到流水線上生產的工藝設計。能夠有效提高效率，對精益提升有重大意義。

5總結

通過以上研究，對JPQS-2型踏面清掃器結構和原理有了一定程度的認識，探究了其全面的工藝過程，包括工藝路線分析、工藝難點攻關、工裝工具設計等，完成了相關工藝文件的編制。其最終方案已經試制過程中得到驗證，實現了批量生產。

（作者單位：中車株洲電力機車有限公司）