新型動車組頭車車頂加工工藝優(yōu)化

■ 中車唐山機(jī)車車輛有限公司 （河北唐山 063035） 桑弘鵬 孫克安 萬景元 張 勇 馬 彪

某動車組列車在車體整體組焊完成后，一位端為一傾斜60°的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以與傾斜60°的玻璃鋼司機(jī)室配裝。如圖1所示，此傾斜結(jié)構(gòu)由車頂、側(cè)墻和底架三部件組成，各部件需要在加工中完成傾角的加工，其中車頂角度的加工難度最大。

圖1 車體斜面結(jié)構(gòu)

1. 車頂加工中存在的問題

1）車頂長度方向上加工余量較?。s200mm），需選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?zhǔn)確高效地去除余量，完成斜面加工。

2）按照相應(yīng)的工藝要求，在車頂加工中不僅需對車頂進(jìn)行60°斜角的加工，而且還需要沿著斜面，在車頂截面上、下兩側(cè)加工出墊板槽和排水槽，由于車頂?shù)慕孛娌灰?guī)則，同時受焊接變形影響，截面的實(shí)際輪廓與理論輪廓相差較大，加工過程中極易出現(xiàn)過切，如圖2所示。

3）加工后的車頂與側(cè)墻在裝配時，兩部件斜面接口處存在配裝不上的情況，即車頂下邊緣與側(cè)墻上邊緣在長度方向上相差10～20mm，只能由操作人員對斜面進(jìn)行適當(dāng)?shù)男弈?。不僅增加操作者勞動強(qiáng)度，而且人工修整后的傾斜角度不能保證為60°，存在較大誤差。

2. 優(yōu)化加工方法

在加工車頂時，待加工部分是懸伸出工裝的，底部無支撐，若選用立銑刀等通用刀具，在加工過程中會因較大的切削力導(dǎo)致劇烈振動，工件容易出現(xiàn)松動，同時也可能導(dǎo)致車頂型材斷面筋打彎或撕裂，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

經(jīng)研究分析，采用鋸片替代銑刀的加工形式，使用直徑550mm的合金鋸片，旋轉(zhuǎn)角度加工60°斜角，由于鋸片有120個齒，切割時切削力小，每齒進(jìn)給量小，使得加工時不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象，同時也提高了加工效率，縮短了加工時間，保證了加工質(zhì)量，避免了筋板彎曲等質(zhì)量問題，如圖3所示。

3. 建立加工基準(zhǔn)

車頂與側(cè)墻斜面配裝不上的主要原因?yàn)椋很図敽蛡?cè)墻的加工基準(zhǔn)不統(tǒng)一，即車頂以最高點(diǎn)為加工基準(zhǔn)，側(cè)墻以最低點(diǎn)為加工基準(zhǔn)。在車頂和側(cè)墻配裝時，只測量調(diào)整部件的弧度、寬度方向尺寸，未對高度方向的測量和調(diào)整提出要求，沒有對其進(jìn)行控制。

圖2 車頂加工過切

圖3 車頂60°斜面加工

一般情況下焊接后的車頂、側(cè)墻是鼓的，即實(shí)際高度要比理論值高。因60°斜面的存在，車頂越高，加工后的車頂下邊緣長度越長；側(cè)墻越高，側(cè)墻上邊緣就會越短。為此，修改了加工尺寸和基準(zhǔn)，使側(cè)墻變長、車頂變短，最終達(dá)到兩大部件裝配在一起時，接口處少修磨或不修磨的要求。

4. 改進(jìn)端面槽、排水槽加工工藝

槽加工過切的主要原因有：

1）組成車頂?shù)倪呿敗A頂?shù)却尾考筒膶?shí)際輪廓與理論輪廓存在一定的誤差。

2）車頂斜面加工位置緊鄰空調(diào)框焊接位置，焊接后變形無規(guī)律且較大，使得實(shí)際輪廓與理論輪廓存在較大偏差，如圖4所示。

圖4 車頂空調(diào)框結(jié)構(gòu)

3）車頂次部件兩側(cè)圓邊頂輪廓度較大，探頭在進(jìn)行測量時容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，得到的測量值不準(zhǔn)確，不能真實(shí)反映實(shí)際輪廓，導(dǎo)致后續(xù)加工過切（見圖3）。

槽加工過切的改進(jìn)措施為：

1）根據(jù)車頂截面，確定車頂輪廓上需要進(jìn)行測量的點(diǎn)，并針對不同部位，采用不同測量方式。如圖5所示，圓頂部分采用垂直方向測量，邊頂部分采用法向測量方式，探頭垂直于車頂截面，防止探頭測量時出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

圖5 車頂輪廓測量方式

2）車頂斜角加工完成后，其表面是一個橫截面。不同高度的端面槽、排水槽的深度是變化的。

運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算公式，采用宏程序編寫數(shù)控程序代碼，找出車頂斜面不同高度位置處，端面槽、排水槽加工深度與高度之間存在的數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系。并根據(jù)三角函數(shù)，分別用X、Y、Z代表加工部位深度、寬度及高度的坐標(biāo)值，其中，Y值和Z值在程序中給定，則X＝Z/tan60°。以下為程序節(jié)選。

;*********************

N270 r30=-93.18;z

N280 r31=957.22;y

N290 r32=r30/tan(60);x

N300 r33=10

......

......

N590 ce1

N600 r230=mp[5,0];x

N610 r330=mp[5,1];y

;*********************

車頂加工如圖6所示。

5. 結(jié)語

通過對車頂加工中存在的問題進(jìn)行分析，實(shí)施工藝方法改進(jìn)，最終確立了帶有斜角的車頂加工工藝，此工藝方案提高了生產(chǎn)效率、杜絕了質(zhì)量問題，可為類似產(chǎn)品加工提供參考。

圖6 車頂加工