荷蘭調車機車轉向架構架加工工藝解析

李東碩

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

轉向架對于列車運動起決定性作用，而構架作為轉向架的核心部件，是列車承載和傳力的基體，其質量對轉向架性能至關重要。構架采用全焊接結構，整體剛性差、結構緊湊、加工部位多、加工精度高，以致加工難度大，故構架加工工藝研究與優化尤為重要。本文對產品結構、加工工藝、技術難點進行了詳細分析，制定了合理的工藝方案，確保產品的生產。

1 構架結構及工藝難點分析

轉向架構架由構架框架(見圖1)及各個部件組成，如一系簧安裝座、牽引座、拉桿座、電機懸掛座、制動器座、電機防落銷座等，各個部件相互獨立，組裝時又互相關聯，因此各部件加工精度和加工尺寸均須滿足要求。通過對構架設計圖紙整體分析，結合數控龍門銑加工精度、設備結構，存在以下幾處設計精度高、加工難度大的地方。

圖1 構架框架

1)構架采用“日”字形結構，由左右側梁、中間橫梁和前后端梁組成，加工尺寸較多，各加工部位主要集中在橫梁附件上，前后端梁加工部位少相對單薄，且構架整體焊接完成后須退火，焊接變形大。而側梁端部8個一系簧安裝座平面度要求0.5 mm以內，厚度要求均不小于16 mm，在此情況下確保構架裝夾時不產生過度變形、各加工部位加工量均勻是難點所在。

2)電機防落銷座與牽引座相隔較近，空間狹小，且電機防落座懸伸長剛性差，孔精度要求高，加工時易出現振動加工尺寸超差、粗糙度差的情況，確保加工尺寸及表面質量合格是難點所在。

3)牽引座采用八字槽結構，此結構為特殊結構，現有加工方式耗時長，精度難以把控，需要分析使用新型加工方式解決。

2 解決方案

針對存在的工藝難點，主要從應用新型加工方法、軟件模擬加工路徑等工藝方法嘗試解決，并對現在加工效率低、加工質量差的方法進行優化，提高作業效率和產品質量。

2.1 構架裝夾定位解決方案

根據構架的結構，裝夾工裝選用螺桿、可調支撐頂、調整塊等強度好、穩定性高的工裝，為避免裝夾時構架變形，須按如下方法作業。①將構架平穩放置在調整塊上，調整塊與構架接觸良好、充分，接觸面不能有雜物，選取4處一系簧座板中心和前后端梁中部為壓緊點，每個壓緊點下有支撐點，保證構架不會壓緊變形，同時為了減小加工震動，左右側梁中部以及構架四角、構架中心均設輔助支撐點。②依據劃線工序已劃的基準線，使用劃針盤、百分表調校構架，保證4個角誤差在0.5 mm以內。③調校完成后，采用對角壓緊，先將各壓緊螺栓預緊，再施加相同壓緊力和頂緊力，經多次反復的壓緊和頂緊，保證構架不會因壓緊變形，最后將各輔助支撐頂緊。

使用此方法裝夾構架可保證劃線基準與加工基準一致，減小構架變形，松開構架后回彈量在0.2 mm以內。

2.2 牽引座八字槽加工解決方案

牽引座八字槽(見圖2)結構特殊，形狀類似倒“八”字，此部位裝配牽引桿與車體聯接，是構架的核心部位，因此加工精度要求高。針對此特殊部位原加工方式為先使用玉米銑刀分層粗銑，每層加工5 mm，確保留有精銑余量，然后使用特制成型刀精銑，但此方法需要試切試塊驗證成型刀精度是否滿足設計圖紙要求，對刀具精度要求比較嚴格，且制作成型刀周期久、消耗快，成本較高。

圖2 牽引座八字槽

優化方案：觀察圖紙八字槽底部圓角為R10，可使用加工現場現有的D56R10可轉位銑刀分層精銑到位的方式加工(見圖3、圖4)，即在深度方向每層加工很小余量(約0.35 mm)，采用高轉速800 r/min，高進給600 mm/min切削參數層層向下加工。D56R10可轉位銑刀刀長129 mm，長度可滿足要求，計算八字槽底部兩圓弧圓心距離為56 mm，直徑也滿足要求，通過UG繪制模型模擬走刀路徑，此方法可一次性將部件加工到位，且尺寸和粗糙度均合格(見圖5)。

圖3 D56R10銑刀層銑

圖4 D56R10可轉位銑刀

圖5 檢測樣板

2.3 牽引座內擋加工解決方案

牽引座內擋尺寸公差要求180±0.2 mm，頂平面距底部圓弧最低點深度尺寸達194 mm，整體加工量大，精度要求高。加工難點：深度方向加工量大，此長度的立銑刀銑削加工存在較大的讓刀現象，且加工效率較低，而內擋空間狹小，也無法使用直角附件頭安裝面銑刀或刀盤加工。

優化方案：通過UG軟件模擬走刀路徑，可使用φ66 mm加長玉米銑刀于深度方向分層銑削加工，每層加工7 mm，采用混合銑加工方式沿x向循環加工(見圖6)，玉米銑刀刀片長度為18 mm，每層加工7 mm可保證前刀痕被后刀片加工覆蓋，達到粗精銑一體的效果，保證加工尺寸和粗糙度均合格。

圖6 牽引座內擋層銑

2.4 電機防落銷孔加工解決方案

加工電機防落銷孔時，由于與牽引座間距較近，靠近構架中心一側完全無進刀空間，只能從靠近側梁一側使用窄直角頭進刀。存在2個加工難點：①窄直角附件頭剛性弱，扭矩小，選擇較長刀具加工時振動大，對粗糙度和精度有一定影響，選擇較短刀具加工則只能加工近端的孔，遠端的孔加工不到。②部件上存在φ30 mm預留孔，由于焊接變形孔心與標準坐標存在偏差，使用鉆頭擴孔會被引偏，導致位置超差。

圖7 電機防落銷孔加工

2.5 攻關效果

通過使用層銑、螺旋銑、UG離線編程等工藝方法，加工難點得到了很好的解決，牽引座八字槽加工效率提高了50%，層銑牽引座內擋很好地解決了精銑讓刀問題，進一步提高了尺寸合格率，電機防落銷孔使用長短刀、先銑后鏜的加工方式很好地解決了空間不足的問題，同時保證了加工精度。其他車型類似結構可借鑒應用。

3 結語

通過對荷蘭調車機車構架產品結構、技術難點、工藝方法等方面的分析研究，利用UG離線編程模擬走刀路徑的新技術，成功克服了構架加工試制過程中的各種困難，最終順利完成了產品試制，保證了產品質量。