福州地铁侧梁组成加工工艺改进

张晓红

摘要：福州地铁侧梁加工时出现震动损坏设备的问题，以及设备加工能力不足问题，经研究改进福州地铁侧梁组成加工工艺，修改侧梁组成加工工装，重新选择侧梁组成加工刀具及切削参数，缓解了设备加工能力问题，保证了侧梁组成加工质量，提高了侧梁组成的加工效率。

关键词：侧梁；加工震动；加工能力紧张；完善工艺；完善工装

1 引言

随着列车运行速度的提高，作用于车辆与轨道结构之间的动载荷随之增大，使得车辆系统中各部件间的振动逐渐加剧，这些载荷作用在转向架上，会严重影响着转向架的结构强度和使用寿命。转向架位于车辆的最下部，车体与轨道之间，是铁道车辆的走形部分，起着承载牵引走形和制动等重要作用，对列车行车安全及动力学性能起着决定性作用[1]，这就对转向架的设计和制造工艺提出了更高的要求。

通过以上分析可以看出，转向架制造质量的高低对轨道车辆运行起着至关重要的作用，而保证转向架质量的关键则是严格执行转向架及其部件设计图中所规定的各项技术要求。侧梁是构架的重要组成部分，其加工质量的高低直接决定着侧、横梁焊接焊缝的尺寸形状，进而直接影响着构架质量的高低。文章对福州地铁侧梁组成加工工艺进行了较为深入的研究，针对侧梁组成加工存在的问题提出了解决方案，并改制了相应的工装，保证了产品的质量提高了加工效率。

2 福州地铁侧梁组成加工工艺改进

2.1福州地铁侧梁加工主要问题

福州地铁项目是公司在地铁项目中第一个大的订单，168辆车，336个构架，672个侧梁。构架侧梁加工由转向架新厂备料车间承担，原工艺方案在尼古拉斯加工中心或济二数控铣床上加工，但由于前期尼古拉斯加工200K侧梁过程中由于工装压夹以及切削量大及设备刚度等原因引起震动大，造成设备多次损坏，同时由于震动大，加工质量难以保证；济二数控铣床加工侧梁内外立板等已经满负荷使用，无能力再加工侧梁。

2.2技术攻关过程

福州地铁构架侧梁加工内容包括横梁孔2-Φ188±0.2的加工、横梁孔两端50°坡口的加工，以及2-Φ40（+0.5，+1）制动孔的加工。针对上述存在的问题，经与工艺人员研究决定从工艺、工装、刀具上进行改进。

使用设备变更：使用设备由尼古拉斯加工中心、济二龙门数控铣床改为2台数控镗铣床上加工（TK6111），用镗床W轴加工2-Φ188±0.2深200的通孔，利用镗床工作台的旋转加工侧梁两端的50°坡口。这样，既解决了尼古拉斯設备经常损坏的问题，又缓解了济二龙门数控铣床的加工能力问题。

加工工装的改进：原工艺方案使用工装为几个零散支撑压紧装置组成的，适用于济二和尼古拉斯设备上使用，济二工作台尺寸1400*4000mm，尼古拉斯工作台尺寸为1600*2000mm，而数控镗铣床（TK6111）工作台尺寸只有1250*1250mm，福州地铁侧梁长度为3094mm，零散工装无法在TK6111设备上使用，前期制作了200K侧梁在TK6111设备上的整体加工工装，我们在200K侧梁整体加工工装上进行了改造，既适用于200K侧梁的加工又适用于福州地铁侧梁的加工，如下图所示：

刀具及加工参数的选择：原加工2-Φ188±0.2孔用粗精镗刀加工、 加工横梁孔两端50°坡口用50°坡口刀加工，济二设备手动换刀效率低，在数控镗铣床（TK6111）上加工时，由于设备的原因，我们用的刀具为一把Φ125的方肩铣刀加带加长防震刀杆，同时完成2-Φ188±0.2通孔以及横梁两端50°坡口的加工，但加工坡口时效率低而且粗糙度差，很难满足图纸的要求。针对此问题，我们从刀具和切削参数上进行了改进[2]。

刚开始时是用Φ125方肩铣刀加工Φ188通孔时基本没有问题，但是加工50°坡口的刀具，其刀片圆角为0.8mm，切深是0.5mm，加工表面相邻两波峰和相邻两波谷之间的最小距离为：0.5×tan50°=0.6mm，表面粗糙度太差，达不到图纸要求，也影响后续焊接。后来改为切深0.2mm，但是加工表面相邻两波峰和相邻两波谷之间的最小距离为：0.2×tan50°=0.23mm，也还是很大。但是继续减小切深，会大大影响加工效率。倒角厚度为14mm，切深0.2，加工一个坡口的时间为15分钟，4个坡口是60分钟，效率很低。后来经过研究改为用Φ125R8面铣刀进行加工，经过计算，当切深为1mm时，加工表面相邻两波峰和相邻两波谷之间的最小距离仅为0.03mm，当切深为2mm时，加工表面相邻两波峰和相邻两波谷之间的最小距离才为0.12mm，这样不仅可以满足图纸要求，而且可以加大切深，大大缩短了加工侧梁组成的单件工时，提高了生产效率。现在我们倒角时采用的切削参数为转速500r/min、进给速度2500mm/min、切削深度0.5mm/圈，倒角厚度为14mm，加工一个坡口的时间为3分钟，4个坡口是12分钟，纯加工坡口效率比原来提高了5倍，表面粗糙度完全满足图纸要求。

3 结论

转向架是轨道车辆的关键部件，转向架制造的质量也直接关系到铁路车辆的安全性、稳定性和可靠性，而保证转向架质量的关键则是严格执行转向架设计图中所规定的各项技术要求。

通过对以上工艺、工装的改进，侧梁组成加工余量减少，切深大大减小，加上加工工装增设了两侧的辅助支撑和压紧设施，压紧牢固，消除了加工中的震动，提高了工件的加工质量及加工效率，避免了设备因震动大而引起的损坏。

参考文献：

[1] 严隽耄.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社，1999.

[2] 周泽华.金属切削原理[M].上海：上海科学技术出版社，1984.

[3] TB/T 2637-1995，铁道客车转向架构架、摇枕及摇动台[S].北京：中国铁路出版社，1995.