動車組轉向架構架加工技術研究

李秀艷，王雪嶺，王　偉，鄭建科，孟翔飛

(中車唐山機車車輛有限公司，河北 唐山　063035)

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動車組轉向架構架加工技術研究

李秀艷，王雪嶺，王偉，鄭建科，孟翔飛

(中車唐山機車車輛有限公司，河北 唐山063035)

摘要：動車組轉向架構架為全焊接結構，整體鋼性差，結構緊湊，加工精度高，加工部位多，加工難度大。文章通過對產品結構、所用加工設備、加工工裝、結合加工刀具等方面詳細闡述了動車組轉向架構架加工技術，并通過生產試制驗證了該加工技術方案的可行性和合理性，為指導鐵路交通裝備制造技術提供一定的參考數據。

關鍵詞：動車組轉向架；構架加工；加工技術；鍵槽銑

0引言

1加工前的技術準備

1.1構架加工圖紙分析

動車組轉向架構架為全焊接結構(如圖1所示)，整體鋼性差、結構緊湊、加工部位多、加工精度高、加工難度大。主要的加工部位有轉臂定位座部分、電機吊座部分、齒輪箱吊座部分、制動缸吊座部分、帽筒、連接座、牽引拉桿座、橫向止檔座。產品的整體剛性差，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及合理的加工技術方案才能實現，給加工技術人員帶來了很高的難度，需要逐一攻克。

1.2加工設備分析

該產品的加工選用西班牙臥式鏜銑加工中心，型號FR12000，控制系統及操作系統均為西門子840D數控系統，工作臺是14000mm×3000mm×300mm落地鑄鐵平臺。接口BT50，帶自動換刀機構，配有可安裝60把刀具的刀庫，主軸具有內冷功能。主軸錐度為日本標準MAS 403 BT 50，拉丁形式為日本標準MAS 403-BT-1(45°)。設備為X、Y、Z三軸聯動，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，主軸轉速范圍為0～3000rpm。

設備主軸精度：

①X軸全長的定位精度：0.034mm，X軸全長的重復定位精度：0.027mm

圖1　動車組轉向架構架加工示意圖

②Y軸全長的定位精度：0.017mm，Y軸全長的重復定位精度：0.014mm

③Z軸全長的定位精度：0.013mm，Z軸全長的重復定位精度：0.011mm

該機床的特點是主軸為懸臂式，機床本身帶有固定彎板，加工工件時要將工件安裝在工裝上，一起懸掛在機床固定彎板上進行加工。工裝和彎板有定位、連接裝置，保證懸掛后位置正確，借助兩個附件頭可以實現5軸加工，一是自動分度旋轉銑頭(如圖2所示)，一是立銑頭(如圖3所示)，設備自動更換主軸。自動分度旋轉銑頭有兩個旋轉結合面，一個與主軸中心線垂直，另一個成45°，這種兩層式旋轉組合可以獲得360×144個主軸不同角位(每隔1°和2.5°)，直面連接能夠以1°全自動定位，另一個傾斜45°，它被精確設定2.5°×144定位。立銑頭是僅在一個平面工作的機械固定頭。

圖2　自動分度旋轉銑頭

圖3　立銑頭

1.3加工工裝分析

根據機床的結構特點[5]，加工工裝也有它的特殊性，工裝即滿足動車組構架的加工、又滿足拖車構架的加工。首先工裝需要懸掛，要考慮變形問題，強度、剛度都要滿足；其次工裝一面要與機床固定彎板連接，并有定位、夾緊功能；最后就是工裝本身對工件的定位壓緊功能。結合加工工藝流程，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，動拖車兼容，設有可調支撐、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、定位座內檔側面定Y軸、定位座U型槽立面定X軸，設有定位裝置、壓緊裝置。在工裝的設計制作時要求工裝基礎板上平面及背面與設備的定位面平行，以便工裝與工件一起吊裝到設備上時保證工件的X、Y方向與設備的X、Y軸平行。

使用方法是先將工裝平放在四個調好的安裝座上，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床的固定彎板上，工裝簡圖如下圖4所示。需要注意的是，工裝設計、制作時要考慮使用時的兩點要求，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備上時保證工件的X、Y、Z方向上的找正線與設備的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，所用主要刀具簡介如表1。

表1　刀具清單

2加工技術方案

2.1加工工藝路線

經過詳細的分析和研究之后，決定在該設備上采用正反兩次裝夾完成構架的整體加工，制定的加工技術方案為：加工余量檢測—構架反裝(一次加工)—吊卸構架—構架正裝(二次加工)—吊卸構架—鉗工打磨—檢驗交出。

2.2重點工序說明

2.2.1構架反裝

圖5　裝夾過程中用百分表檢測變動示意圖

圖6　齒輪箱吊座鍵槽的加工與檢測控制示意圖

2.2.2構架正裝

二次裝夾非常關鍵，將正裝工裝平放在工裝定位座上，再將構架安放在工裝上，以已加工的定位座端面定Z軸、兩定位座內檔側面定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，為保證構架壓緊后仍處于自由狀態，壓緊前預先放置百分表，壓緊點要預先上調，保證壓緊后百分表處于0點。壓夾無誤后將工件連同工裝一起懸掛在機床彎板上，再用機床復核構架已加工面，確保定位無誤后方可確定工件零點加工。使構架橫縱中心線與工裝中心線平行，構架側梁等高線與工裝面平行。二次加工部位有電機吊座部分的卡條臺階面、孔，牽引拉桿座立面及孔，橫向止檔內側面及孔，側梁端部孔及倒角等，加工部位不多，但對裝夾要求很嚴，否則相對尺寸難以保證。

3試制過程

采用此方案進行試制加工(如圖7所示)，加工出了合格的產品，檢驗了此方案可行、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的誤差會造成工件在機床上的位置不正，均能導致加工尺寸產生偏差，因此要結合生產實際進行具體問題具體分析。

圖7　反、正面加工工裝示意圖

4結束語

文章從產品結構、機床特性、加工工裝及刀具等方面詳細的分析了動車組轉向架構架的加工技術，并通過成功的試制驗證了機床的加工能力，工裝設計制造以及刀具選取的方法，進而得出此加工技術方案可行合理，能保證產品的質量。另外加工過程中要重點注意的兩點：一是工件壓夾無誤后方可將其連同工裝一起懸掛在機床彎板上，再用機床復核構架已加工面，以確保工件加工零點的正確；二是要使構架橫縱中心線與工裝中心線平行，構架側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車組構架。

[參考文獻]

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[6] 楊建根，楊中芳.叉車轉向油缸缸筒加工的技術改進[J].機械設計與制造,2012(6):121-122.

[7] 程萍，張遠海.可傾軸瓦塊的加工和測量技術研究[J].制造技術與機床,2015(3):118-121.

(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：TH132;TG506

文獻標識碼：A

作者簡介：李秀艷(1965—)，女，河北唐山人，中車唐山機車車輛有限公司高級工程師，研究方向為鐵路客車轉向架加工技術，(E-mail)lixiuyan@tangche.com。

收稿日期：2015-03-25；修回日期：2015-04-22

文章編號：1001-2265(2016)02-0141-03

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.02.040