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本课次要解决的问题 一、高速客车空心车轴的加工工艺规程如 何确定? 二、车轮加工工艺规程如何确定? 三、轴箱加工工艺规程如何确定? 四、构架加工工艺规程如何确定?第四节 转向架典型零件加工 工艺与设备 一、高速客车空心车轴的加工 1、审图 2、高速客车空心车轴的技术要求 3、空心车轴的加工工艺 4、车轴加工专用设备简介 高速客车空心车轴的技术要求 (1)采用厚壁 45 号无缝管状钢坯加工,其 机械性能为: ; 。 (2)精加工后,车轴内外表面不得有缩孔、 斑疤、黑皮、裂纹和夹杂等缺陷。 (3)轴身上各部 R52 圆弧处平直部分,精 加工后进行滚压处理,轮座、制动盘座、 轴颈、防尘板座表面、轴颈根部和防尘板 座根部的 R20 和 R35 圆弧部分滚压处理 后进行磨削加工。 (4)车轴内孔壁及外表面应进行全面超声波探 伤和磁粉探伤,达到TB16 18-85 和 TB 1619-85 标准的要求。轴身端面至厚壁筒部 分经穿透性超声波探伤检查,内部不得有缩 孔、疏松、夹杂、裂纹,轴身表面不得有纵 裂纹和横向发纹。 (5)车轴内孔壁应全部加工,表面粗糙度为。 (6)车轴精加工后,壁厚差为 1 mm 。 (7)精加工后,全部涂油防锈,运输时应防止 碰撞。 空心车轴的加工工艺 1)空心车轴毛坯的制造:国外采用下述几 种方法。 日本对空心车轴采用两种方法制造,对孔 径不变的空心车轴采用镗削加工工艺;对 变孔径的车轴用三段焊法中部用钢管 ,两端轴头为锻件,用摩擦焊将三段在轮 座处焊成一体。车轴在半精加工后(留 1 mm 精加工余量),进行高频淬火(轮座 部位沿轴端方向 170 mm 范围及两轮座之 间),然后(20010)回火。法国 TGV 高速车轴采取对车轴用 3kHz 感 应高频淬火加喷丸强化;用镗削工艺加工 变孔径空心车轴。 英国地铁空心车轴有两种结构形式,一为 内嵌式结构,即将空心轴头嵌入到空心轴 身端部的结构;另一种为用摩擦焊将轴头 和空心轴身焊到一起的结构,焊缝宽1mm ,轴头与轴身的同轴度为 0.25mm 以内。 目前正研制由两段锻制的镗孔半轴用摩擦 焊焊为一体式的空心车轴。2)空心车轴机械加工工艺 毛坯以外圆定位,在双面铣床上粗铣两 端面; 以内孔定位,在卧式镗床上粗、精镗两 堵头孔,刮两端面; 在压床上压入两端专用堵头; 以两堵头上的中心孔定位,在车轴仿形 车床上半精车轴颈、防尘座、轮座、制动 盘座和轴身; 以轮座面定位,精铣两端面、保证尺寸 ; l 以轮座面定位,在组合机床上对六个M16-6H 孔加工,分别经钻孔、扩孔、攻丝三个工位;l 修研中心孔,以中心孔定位,精车轴颈、防 尘座、轮座、制动盘座及轴肩圆弧角;l 磨轮座,制动盘座; l 滚压轮座、制动盘座、轴身及 R52 圆弧;l 精磨防尘座、轴颈;l 交验。车轴加工专用设备简介 l)车轴仿形车床 2)车轴端面三孔加工设备带转塔式主轴箱的组合机床,如图1-63所示。 单工序组合机床 3)车轴成形磨床l加工轴颈、防尘座、过渡圆角,很好地保证了 尺寸精度及表面质量。 l磨床采用计算机控制,可按照设定程序自动调 整进给速度,砂轮可自动进行修整,修整后可 自行补偿进给量。 l由于采用宽砂轮,并且砂轮主轴与工件轴线有 20夹角,使砂轮工作面加宽,得以实现对车轴 轴颈、防尘座及过渡圆弧一次磨削成形。 l采用步进电机控制砂轮进给,使进给的精度非 常高,一个脉冲进给量为0.0005mm 。 4)车轴外径尺寸自动检测机20(1)性能简介: 该机主要用于 RD2、 RE2两种车轴的轮 座、防尘座、轴颈三部分测量。 如更换块规,对测量传感器位置作相应调 整,也可测量客车车轴。 测量之后可计算和打印出所测部位平均直 径、椭圆度、圆锥度、最大值等项。 测量一件需 5min ,打印数据 216 个(每 一断面每测一次)。测量范围614,重复 精度 3 。( 2 )主要组成 l机体:由底座、立柱、横梁三大部分组 成,用螺栓连成龙门式框架结构。各部分 用钢板焊成,并经人工时效消除焊接应力 处理。 l工件支承升降 V 形块总成:由 V 形块 、液压油缸、导向柱、滚珠线性轴承等组 成 。车轴两轮座部分放在其上。 l左、右滑台及顶尖:滑台为钢板结构、 滑动面经氮化处理、耐磨性高。左滑台上 装有回转式顶尖,其后有油缸、电动机及 摆线针轮减速器,顶尖转速 1.1 r / min 用 来顶紧和带动车轴旋转。在顶尖圆柱上, 有传动小齿轮,它与角度传感器齿轮啮合 ,速比为2:1。车轴每转10,发出一脉冲 信号给微处理器,以记录电感测量头位移 信号。右侧滑台上,仅装有一般活顶尖, 作为定位支承用。l测量装置总成:由升降油缸、 12 组校对 块规、摆动式测量架、电感式测头等组成, 如图1-69 所示。摆动式测量架在油缸作用下 ,有三种位置,即上面校对位置,在下面的 测量工件工作位置和中间位置。 l上横梁下部有一水平方向移动的油缸, 与左右两组校对块规组相连,并可使它们沿 水平方向移动 10 mm ,作为电感测头校对 零位和上限位时使用(设有两种直径的块规 并成组相连)。 控制箱:为独立箱体,内由接触器、继 电器、时间继电器等组成。它与操纵盘相 连,使车轴升降、顶尖进退、测量架升降 、校对块规的改变(横移)、手动或自动 测量等,并与计算机处理单元连接。 计算处理及显示装置部分:为独立箱体 ,其中包括单片微型计算机、键盘、显示 、打印机、电源、操作面板、输人输出电 缆、各部连接电缆等。 二、车轮的加工 1、车轮类型 马鞍山车轮厂生产的辗钢车轮。它 具有强度高、重量轻、使用寿命长 等优点,但加工工序复杂,。 石墨型铸钢车轮及其生产方法。铸 钢车轮使用在美国已超过车轮总量 的 80 % ,在德、法、印度、巴西 、加拿大、均使用。2、车轮加工的要求 车辆制造用车轮只需加工轮毂孔及内 侧端面。轮毂孔的精加工要求如图 1- 71所示。 轮毂孔的直径尺寸d,目前多采用与车 轴轮座选配,保证有0.10.25mm过 盈量,以满足轮对压装技术要求为准 来决定。各厂因条件不同有所差别, 其公差带为0.1mm 。 对于高速车用轻型车轮,如图 1-72所示, 要求较为严格。 踏面及辐板均应进行仿形加工,用样板检 查圆弧角,局部间隙0.5mm ;车轮加 工后,应做静平衡试验,许用静不平衡量 不大于50gm;车轮精加工重量为315kg ,轮毂孔内表面粗糙度Ra3.2,圆柱度不 超过0.020,圆度不超过0.025mm,圆锥方 向应有利于压配合连接强度。3、车轮轮毂孔的加工方法 1)采用通用立式车床加工 目前最常用的方法是用 C 512A 立式车床精加工 轮毂孔,其工艺流程为: 轮径分类粗车轮毂孔及轮辆内侧面半精车轮毂 孔及外侧圆角 R3 精车轮毂孔及内测R5圆角检 测。 这种加工方法,均使用 C 512A 型立式车床,用 内径百分表或千分表测量孔径,加工精度为H7 H8,粗糙度为Ra5Ra6.3之间,公差带一般 在0.1mm 以内,有时还达不到。 2)采用专用的内圆磨头精加工轮毂孔 前几道工序均用立式车床进行,只在精加 孔时采用磨削工序。公差带可控制在 0.02mm ,故可实现轮、轴组装互换。内 表面粗糙度可稳定达到Ra3.2。 使用的设备:改造 C512A 立式车床为立 式内圆磨床。以专用内圆磨头取代原 C512A 立车的刀台。加快走刀速度即可 磨出适合压装的粗糙度。 定位夹紧装置:磨削时的定位基准选择经 过半精车的轮毂孔和轮辋内侧面。在机床 工作台上用三块等高平铁为定位支承,车 轮落在其上。同时将轮毂孔套入定位圆柱 销上,此销与套筒式油缸固定在一起,可 以一同缩回,圆柱销长度为孔深的1/3, 为短圆柱销定位,限制两个自由度。定位 之后,用三块压板在轮辋外侧压紧即可磨 削加工。3)采用适应控制的数控机床加工 适应控制是不同于数字控制的一种自动控制技 术。一般的数控机床只能根据事先编好的程序 进行工作,也即工件与刀具间的相对位置和进 给速度均已在控制介质上明确规定了的,是按 编好的程序指令工作,数据反馈值只是与指令 值比较。当它们的差值为零时,即达到实际值 与规定值相等,至于执行的实际过程,如工件 材料硬度变化、刀具磨损、发热等因素的变化 和在工件上得到的实际位移值是不考虑的,如 图 1-73 ( a )所示。 适应控制则是在数控系统中引入一个附加 的反馈回路。 这个反馈回路对另一些随机性的过程变量 ,如毛坯余量的不均匀,工件及刀具材料 性质的变化,刀具磨损引起的几何参数的 变化,切深的变化,刀具的变形等提供检 测信息。 所取得的过程变量数据经过适应控制装置 处理,转换为反馈数据,并综合到机床控 制装置的输出中去,从而达到顺应客观条 件变化而进行调节的目的。轮毂孔精车加工 在轮毂孔精车的加工中,采用适应控制的 立式数控机床,它与车轴的自动测量系统 相连。这样每一车轴的轮座实际加工尺寸 自动输入到轮孔加工的适应控制系统中, 然后根据规定的过盈量及加工过程的变量 ,适应控制系统控制机床自动完成轮毂孔 精加工,因而保证加工的车轮与车轴压装 质量要求。三、轮轴精加工及组装生产线 1)主要性能 加工对象:货车 RD2、RE2型车轴; D 、 E 型车轮及轮对组成。 生产节拍:生产线每 6 min 生产一个轮对 。轮对组装合格率: 99 以上。 工序产品量:两机床间存车轴 10 根以上 。 自动化程度:可单元自动、全线软连接自 动化。2)加工组装工艺过程及选择依据 ( 1)工艺流程:精铣轴端面、精修中心孔 精车轴颈、防尘板座、轮座滚压轮座 钻、扩、攻丝轴端三孔磨削轴颈、防 尘板座磁粉探伤自动测量车轴轮座直 径镗车轮孔轮对预压装轮对压装。 (2)工艺的选择:全线加工及组装共九大 工序,车轴加工定位基准是车轴的中心孔 ,而组装基准是轴端面和中心线。 第一道工序精铣轴端面、精修中心孔,是为后续 工序(车轴精加工)加工好精基准,两个工步在 一次装夹内完成。轴的全长公差控制在 0.2 mm 以内,而中心孔的深度公差控制在 0.2 mm 之内 ,粗糙度控制在Ra3.2m 选择滚压轮座工艺代替磨削工艺,可降低工艺成 本并使表面加工硬化,质量稳定。 车轴三孔钻、扩、攻丝在一次装夹中完成三个工 步,减少定位、安装误差,并保证三孔的形位公 差。 预压装工序的选择是为压装做准备,便于压装自 动化。轮轴的过盈配合采用基轴制,而没有选择 完全互换性的加工工艺,这样较经济,质量还能 稳定。否则,对机床、零部件材料、精度、环境 条件都要求过高。3)生产线的组成及主要技术特点 全线由十台设备、一条车轴自动输送线、 一条车轮自动输送线及两条排屑线组成。 按照加工、组装工序及输送的控制体系, 全线分成六个单元。(1)车轴端面及中心孔加工单元: 由计算机数字控制( CNC )的端面铣床、车轴 传送装置及切屑输送装置组成,完成车轴端面 铣削和中心孔精修工序。 工件及随行夹具工序间传送及准确定位由伺服 工作台完成。控制轴全长及中心孔深度的两端 铣头由伺服滑台控制。车轴自动输送有对中装 置,保证车轴进入设备时的位置正确。车轴的 远距离输送,采用变频调速的输送车,保证运 动平稳、定位准确。 (2)车轴三颈精车单元: 由两台数控车轴车床及车轴输送装置组成 。一台机床精车轴颈、防尘板座及其过度 圆弧,另一台精车及滚压轮座。也可由一 台机床完成上述所有内容。机床采用双刀 架可转位碳化物涂层刀具,两端同时加工 ,切削速度可达16Om/min,粗糙度可达
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