內燃機車轉向架支架的冷加工

彭健中

（1.上海交通大學，上海200240；2.南車戚墅堰機車有限公司，江蘇 常州213011）

1 問題的提出

圖1、圖2 中，支架1、支架2 是我國某內燃機車轉向架上的重要零部件。該產品具有批量大、產品定位及裝夾困難、產品尺寸要求較高且易變形等特點。支架的質量對整個機車行車安全非常重要。然而，穩定良好的制品質量在很大程度上取決于可靠的加工工藝與相關工裝夾具。為此，筆者對單拉桿轉向架支架1、支架2 的冷加工工藝、相關工裝夾具、加工效率進行了分析探討。

圖1 支架1 的3D 圖

圖2 支架2 的3D 圖

2 支架的結構

通過對支架1、支架2 進行結構分析可知，兩產品具有類似的結構，加工的主要內容基本相同：?都需要加工兩個安裝平面；?都需要加工肩部至圓滑過渡；?都需要加工定位孔且孔徑一致；?都需要加工螺栓孔且大小一致；?難于定位與裝夾。不同點在于：?兩產品的高度不一致；?支架1 需加工中部兩突出臺階與孔；?支架2 需加工法蘭面與孔。

因此，可以采用成組技術，將兩者安排類似的加工工藝，工裝可以設計成可調節工裝，同時適合于此兩種產品的加工。

3 支架加工工藝與工裝設計

3.1 試制

通過對支架1 支架2 進行工藝分析后，對產品進行了試制。試制時采用劃線后，龍門銑床進行粗銑、加工中心進行精加工、鉆床鉆孔锪孔、鉗工打磨等的工藝順序來安排生產的。

對試制結果進行分析發現：試制時間較長，且兩加工平面容易產生變形。試制時間較長的主要原因是產品在龍門銑床上粗銑時效率較低，每次加工一只，壓裝不便，輔助時間較長，每班只能加工3 只。易產生變形的主要原因是在精加工時，由于兩平面的反面沒有足夠的定位位置，需要用可調支撐將產品抬高，然后通過較大的壓緊力將產品裝夾，這樣很容易造成裝夾時產品變形，因此精加工完成后，兩平面不平行。

3.2 工裝設計

為了提高產品的質量與加工效率，根據支架產品的特點，充分利用公司現有設備，結合公司生產負荷，設計制作了龍門刨床工裝如圖3。該工裝通過可調支撐的調節，既適用于支架1，也適用于支架2。由在龍門銑床上的每次裝夾一個產品，調整為在龍門刨床上一次裝夾加工5個產品，由之前的每班只能加工約3 個達到每班能加工約10 個，加工效率顯著提高，裝夾變形也大大減少。

支架在龍門刨床上加工如圖4。

圖3 支架龍門刨床工裝

圖4 支架在龍門刨床上加工

該工裝主要通過可調支撐1、可調支撐2 來校正支架類反面毛坯面來定位Z 軸上下移動，X 軸與Y 軸的轉動。通過擋塊1、擋塊2 上的支撐螺栓控制X 軸的移動與Z軸的轉動。一共控制了5 個自由度。Y 軸方向可根據需要自由移動調節，是一個不完全定位工裝。該工裝通過壓塊6 與墊柱7 結合產品本身來壓裝。該工裝可以一次加工5 個產品。根據刨床單向受力的特點，擋塊1、擋塊2 不僅具有定位作用，同時也具有抵消機床切削力、裝夾壓緊工件的作用。

對支架1、支架2 在立加進行反面加工時，結合這兩產品的特點設計制作了多用工裝。該工裝采用一面兩銷定位，不僅能用于立加對支架1、支架2 的加工，也可以用于支架1 在數控鏜銑床上的加工。

3.3 優化工藝

通過對試制時存在的問題進行了認真分析，結合本單位的實際情況，優化了產品工藝。

由于產品外形較為復雜，在立式加工中心上進行精銑加工時裝夾較為困難，通過采用工藝基準的方式將非安裝面進行銑平，極大地方便了裝夾與定位，減少了輔助時間，提高了加工精度。同時，考慮到公司鉆床生產負荷較重，采用立加將深度較淺的孔直接加工到位，深度較深的孔，采用加工一半的方式，為鉆床定位及減輕負荷。

優化后支架1 的工藝方案：劃兩平面加工線、粗刨兩加工平面、銑工藝基準平面、劃肩部及伸出部線、精銑兩平面及肩部、鉆螺栓孔、鉆鉸定位銷、銑反面開檔，鏜孔、鉆孔、鉗工去毛刺棱銳。

優化后支架2 的工藝方案：劃兩平面加工線、粗刨兩加工平面、銑工藝基準平面、劃肩部及伸出部線、精銑兩平面及肩部、鉆螺栓孔、鉆鉸定位銷、銑反面法蘭面及孔、鉆孔、鉗工攻螺紋，去毛刺棱銳。

4 結 語

通過首件試制和批量生產過程中暴露問題的分析，設計制作工裝，合理選擇刀具，產品質量穩定性與加工效率得到了明顯提高。對于類似的產品，可以參考類似的工藝方法，來提高產品質量，降低操作者勞動強度與操作技能要求。