印度鐵路車軸加工質量與效率的提升

孫強，孫志宏，賈廣林

中車大同電力機車有限公司 山西大同 037000

1 序言

車軸是軌道車輛和機車最重要的部件之一，其安全性直接關乎車輛的行車安全。印度鐵路車軸是一種多臺階細長軸，長度直徑比大，在磨削力和磨削熱的作用下易產生錐形、腰鼓形及振痕等多種缺陷，造成工件徑向圓跳動和同軸度超差。另外，由于印度鐵路車軸現有生產線生產效率低，每月（兩班）產量僅700根，無法滿足月產1500根的能力要求，所以對其加工質量和效率進行提升顯得尤為重要。

2 原工藝及存在的問題

在普通外圓磨床磨削軸頸、防塵座后，由于表面粗糙度值達不到圖樣要求的Ra=0.8μm，所以需要再對軸頸、防塵座及圓弧進行滾壓。在滾壓之后車軸軸頸會出現洼心，圓柱度也普遍不能滿足要求，甚至有部分車軸軸頸因尺寸偏小而造成車軸直接報廢。

印度鐵路車軸原加工工藝流程為：銑端面、鉆中心孔→半精車外圓→超聲波探傷→精車外圓→鉆孔、攻螺紋→磨軸頸→磨輪座、防塵座→滾壓→磁粉探傷→打印標識。

依托新八軸機車生產線實現混線生產，生產線平衡率46.3%，單日產量（兩班）僅28根，無法滿足要求。各工位生產能力見表1。

表1 各工位生產能力

磨軸頸工序加工要求如圖1所示，磨輪座工序加工要求如圖2所示，滾壓工序加工要求如圖3所示。原磨削工藝存在如下問題：①一次校檢合格率50%，返修率高。②效率低，占用3臺設備，需6次裝夾。③磨削工序為加工瓶頸，如果磨削工序提高加工速度，則車軸生產效率將顯著提高。

圖1 磨軸頸工序加工要求

圖2 磨輪座工序加工要求

圖3 滾壓工序加工要求

印度鐵路車軸外圓尺寸偏差要求為±0.5mm，外圓表面粗糙度值Ra=6.4μm，原加工工藝為半精車→精車→探傷，但是存在如下問題：①加工時間長，單根加工時間65min，加上輔助時間6min，共71min，每班完成6根。②加工成本高，精車、半精車刀具費用高。

總體來看，車間設備利用率低，有多臺設備閑置，各工序設備數量配置不合理。

3 工藝優化

針對印度鐵路車軸加工生產線效率低、返修率與廢品率高等問題，優化工藝方案如下。

1）根據車軸的外形與尺寸，設計的成形砂輪結構如圖4所示。編制成形砂輪采購技術規范，指導成形砂輪采購。

圖4 成形砂輪結構

優化砂輪修整程序，在保證車軸產品質量符合圖樣要求的前提下，減少車軸加工過程中修整砂輪的次數。

由于機床導軌磨損，影響車軸磨削質量，因此重新定位，避開磨損位置。針對中心孔不圓、磕碰等問題，增加鉗工修整，在加工時成形銑床空轉兩圈。

采用成形磨削工藝，實現軸頸、防塵座及圓弧一次磨削，代替之前的普通磨削加滾壓。設備由普通外圓磨床MQ1350，改為數控成形磨床103110 PF61 S3000。改進后的工藝流程為：磨軸頸、防塵座及圓弧→磨輪座、軸頸、防塵座及圓弧。磨軸頸、防塵座及圓弧工序加工要求如圖5所示，磨輪座工序加工要求如圖6所示，工藝改進前后表面質量如圖7所示。由圖7可以看出，工藝改進后車軸表面質量得到了很大的改善。

圖5 磨軸頸、防塵座及圓弧工序加工要求

圖6 磨輪座工序加工要求

圖7 工藝改進前后表面質量

2）改進工藝，取消半精車工序，只留精車工序。改進后外圓尺寸偏差±0.5mm可以滿足，而外圓表面粗糙度超差，需做如下改進：①設備改為喬福S T130C機床，精度高，精車就能滿足外圓公差及表面粗糙度要求。②刀具改用住友DNMM150608WF刀片。③修改切削參數，轉速增加，進給量減小，保證外圓表面粗糙度值Ra=6.4μm，滿足探傷要求。

取消半精車工序可節省一半加工時間，每班加工車軸12根，每根可節省：工時費用450元，設備消耗費用約330元，半精車刀片費用100元，橋式起重機及輔助人工費用150元。

優化后的印度鐵路車軸加工工藝流程為：銑端面、鉆中心孔→精車外圓→超聲波探傷→鉆孔、攻螺紋→磨軸頸、防塵座及圓弧→磨輪座→磁粉探傷→打印標識。

3）合理配置各工序設備數量，利用車間閑置設備5臺，其中數控磨床2臺、數控車床2臺及數控鏜床1臺，使生產線生產能力、平衡率大幅提升。工藝優化后各工位生產能力見表2。同時，對班組相關操作人員進行現場培訓，要求嚴格執行工藝要求。

表2 工藝優化后各工位生產能力

4）隨著印度鐵路車軸單日產量逐步提升并趨于穩定，生產線橋式起重機使用頻次增加，行進路線沖突，物流效率降低，工位等待時間延長。于是采取如下措施：①調整交檢工位平面位置，優化物流路徑，消除工序折返。②運用標準作業票進行作業分析，優化工位定置，實現工位物料就近存放。③實行線下物料配送，增加過跨轉運小車、車軸發送架，提升物料配送效率。④合理設定工位物料在制期量，按期量配備物料存儲器具，加強物料三定管理。

4 結束語

通過優化工藝技術改善產品質量，控制質量損失率為0.6%。通過平衡生產線能力、改善物流配送等，建立節拍化生產管控模式，不僅生產節拍達到16min/根，生產效率提升85%，而且生產線平衡率提升至85.2%，達到月產1500根的能力要求，有效提高了印度鐵路車軸的加工效率和質量。