輪對關鍵工藝參數對非標輪對壓裝質量的影響分析

魏巍

摘? ?要：本文通過對輪對壓裝重要性的分析，結合中國中車集團旗下某公司實際情況。在影響非標輪對壓裝質量的諸多因素中，通過表面粗糙度、錐度、壓裝速度、過盈量四大因素對輪對壓裝質量產生影響著手，根據抓主要可以控制因素的思想指導，提出用過盈量的大小為主要可控方案，對輪餅和軸之間的過盈量進行優化選擇，達到實現壓裝合格的目標。

關鍵詞：非標輪對? 輪對壓裝? 表面粗糙度? 錐度? 壓裝速度? 過盈量

中圖分類號：U26? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0071-02

1? 背景

輪對是鐵道車輛轉向架的重要組成部分，它由兩個相同的車輪和一個車軸通過過盈配合壓裝而成的，鐵路車輛的“腿”是轉向架，而列車的“腳”則是輪對，車輪與車軸的聯接只要有一絲松動，輕則火車脫軌拋錨，重則車毀人亡，因此輪對的質量是影響車輛運行性能和安全性能方面的重要因素。

既然輪對制造過程十分重要，作為輪對制造過程中的最重要的工序—輪對壓裝，可以說是異常關鍵。控制了輪對壓裝質量，基本上就保證了輪對產品的安全性。

2? 車輛輪對冷壓裝工藝方法及壓裝過程中面臨的技術難題目前，國內采用的輪對壓裝工藝主要有三種：冷壓裝（運用范圍最廣）、注油壓裝（現在初步推廣）和熱壓裝（成本較高，精度要求高）。

在中車集團下屬分公司中，輪對壓裝普遍采用冷壓的工藝技術。冷壓的方法不需要加熱、不需要注油，經濟而且高效，中車旗下某公司（以下簡稱該公司）的輪對壓裝工藝亦是采用冷壓裝工藝。該公司的所有輪對產品使用的壓裝機是北京中鐵泰格技術開發公司生產的TG0101M型輪對壓裝機，相比于以前陳舊的壓裝設備，具有精度高，效率快等優點，能夠極大的減輕了工人的勞動強度。該公司的輪對產品在中鐵總公司未成立前基本上都是鐵道部部頒輪對，對于這些成熟產品的壓裝，各種工藝參數都已標準化，產品很少出現質量問題。但是隨著近幾年以來中國鐵路裝備產品“走出去”的戰略指導，該公司將市場開拓到非洲、美洲等國家，這些國家的鐵道車輛輪對形式不盡相同，參考的標準也很難統一，工藝參數很難標準化，輪對壓裝過程面臨著產品壓裝質量不過關的問題。如何去提升這些非標的冷壓而成的輪對產品的質量就成為目前急需解決的一大難題。

對于輪對壓裝，它的成功率不像機加工工藝那樣通過測量手段等直接可以控制，產品質量的好壞牽涉到一系列的問題，在實際生產現場技術人員不可能做到面面俱到，什么都去考慮，但技術人員可以抓其中的關鍵影響因素來進行質量控制。

3? 影響輪對壓裝質量的因素及分析

從近幾年中車各生產廠家的技術部門與鐵路院校等相關科研機構所做的輪對壓裝試驗及結果分析的相關文獻可以看出，他們采用的試驗手段都是列出可能的影響因素，然后選擇其中的一個影響因素作為研究變量，同時在這個過程中要保持其它的所有影響因素不變，最后根據輪對壓裝機上顯示的結果反推分析影響輪對壓裝質量的因素。筆者的該公司業已如此，根據該公司近幾年來從事輪對壓裝工藝研究的經驗得出，影響非標輪對壓裝產品質量的因素主要有以下幾種。

3.1 表面粗糙度

車輪輪轂孔和車軸輪座部位的表面粗糙度直接影響了壓裝過程中接觸部位的摩擦系數，對輪對壓裝質量會產生一定影響，粗糙度也高，壓裝力就越大。不少學者研究出：表面粗糙度從6.3μm降低到3.2μm，壓入力要減小近100kN。

但是經過多年實際壓裝經驗告訴現場工藝人員，此類影響程度很小。原因在于由于在進行輪對壓裝過程時，需要在輪座外表面和車輪輪轂孔內表面涂上一層潤滑植物油，這樣無形中減弱了表面粗糙度帶來的影響;加上對于輪座和輪轂孔的粗糙度，圖紙和技術標準上對于此項參數定的很死，往往無法去進行調整，調整的難度也較大，且不可控制，因此綜合起來考慮在實際生產過程中一般對表面粗糙度不特別強調。

3.2 錐度

在進行輪對壓裝過程前，往往在車軸、車輪加工時采用時，采用順錐的方式來進行控制，這樣的好處是，在壓裝過程中，運行平穩，曲線上升的幅度不會出現忽升忽降的現象。在輪對壓裝時，錐度的過大和過小都不利于壓裝，過大會產生陡升的現象，過小則會出現壓力上升緩慢造成欠噸現象，當然錐度越高，壓力上升越快，此類影響比粗糙度要高，但是，由于尺寸的限制，錐度如果過大則會造成尺寸的偏差，高過圖紙和技術要求的范圍，所以此項參數可以調整，但是幅度不大，不能起著明顯效果，加上錐度的參數大小在是靠著高精度設備和高水平工人來保證的，耗時耗力較大，所以一般對于錐度的影響筆者認為不特別考慮。

3.3 壓裝速度

在進行輪對壓裝過程中，壓裝速度的快慢，能夠直接明顯的影響到壓裝曲線的變化，經過研究表明壓入速度在100mm/min以下變化時，對壓入力影響甚微;若壓入速度從100mm/min變化到300mm/min，用同樣的過盈量，壓入力要減小98.1kN左右;若再增大壓入速度，則壓入力減小得更多。而且當壓裝速度較快時，壓力上升幅度較快，曲線上升角度增大，反之壓力上升幅度較慢，曲線呈平緩狀態。但是由于在壓裝過程中，油缸伸縮的快慢是在目前筆者所在該公司的設備上不能控制的，加上調節壓裝速度需要專業維修人員，費時費力。所以壓裝這一因素的影響，也不在考慮范圍內。

3.4 過盈量

現場工人師傅和技術人員多年的輪對壓裝經驗表明，過盈量對壓裝壓力曲線影響較為明顯，往往差距幾絲的過盈量，帶來的壓裝曲線都會截然不同，由于輪對壓裝合格率主要有3個方面要求：曲線形狀、形位尺寸和最終壓裝力的大小。形位尺寸和壓裝機的傳感器有關，曲線形狀只要機加工未造成表面凹凸不平則均可滿足條件，而過盈量直接可以直接控制最終壓裝力的大小，因此過盈量的選擇能很大程度上決定最后壓裝出來的輪對產品是合格或者是報廢。且如果要控制過盈量大小，只需在數控立式車床上對尺寸進行編程，然后對車輪輪轂孔進行加工即可，實施起來可行性較高，一般數控立車工即可達到能力要求。

4? 結語

從理論上說，表面粗糙度、錐度、壓裝速度、過盈量四大因素都會對輪對壓裝質量產生影響，但是在實際非標輪對壓裝過程中，為提高效率往往只選擇最有效的因素來進行控制，就該公司既有現有條件來講，表面粗糙度、錐度、壓裝速度較難形成有效的控制方法，或者就算能控制也需要付出諸多不必要的調整，造成很大的成本浪費，同時對現場工人的技術水平要求也較高，而且每對輪對需要調整的表面粗糙度和錐度都不相同難以形成標準化生產從而導致生產效率低下且保證質量較為困難。

如果采用數控立式車床對輪餅進行加工，對于過盈量的控制只需要工人對輪孔進行數控編程和實時測量，控制加工參數即可。綜上分析可知在實際非標輪對壓裝過程中控制過盈量是最合理的解決方向。

參考文獻

[1] 王迎春，王天柱，肖艷梅，等.輪對組裝工藝與質量可靠性探索[J].鐵道車輛，2013，51（11）：21-24，9.

[2] 仇春和，周中彪.澳大利亞機車輪對冷壓組裝工藝[J].科技資訊，2014，12（34）：45.