闸调器筒体液压复形机研发项目

翟慧建 张红杰 李木存 张少华

摘 要：闸调器是铁路货车制动系统的重要组成部分，是铁路货车制动系统的执行机构，安装在铁路货车的车底。它采用风源为动力源，并连接制动杆杆将动力传输至制动梁来实现铁路货车制动的功能。

关键词：修复工艺；应用效益；方案实施

前言

闸调器筒体基本材质为铜金属，受金属铜的物理特性、检修运输过程中难免的磕碰、装卸车的时外力冲击及列车运行过程中的砂石碰撞等因素，筒体极易变形对其进行具体分析

1 闸调器筒体修复工艺

1.1 筒体夹具定位装置研究

筒体材质为铜金属，它具有较高的黏性和塑性，因此在选用夹具时考虑需有足够的刚性和强度，计划采取筒体两端定位套加紧，筒体中间用磨具钢制作而成的半圆锁紧装置，保证定位稳定性、准确性。

1.2 整形装具材质及结构研究

整形装具采用磨具钢制作，以锥形申套引入筒体的设计理念，预留申套与筒体之间0.5mm间隙，支撑起变形较为严重的部分，修复率达到98%以上。

1.3 磨具整形工艺研究

通过整形装具粗整形后会对筒体造成轻微划痕或拉伤，根据筒体变形修复的难以程度来确定，为此要对筒体进行磨削修复，磨削修复余量为0.4mm，磨具砂轮采用金刚石磨料，保证砂轮的耐磨性。

1.4 抛光修整工艺研究

抛光工序是修整筒体的最后一步工序，采用抛光轮和微沙为研料进行抛光，主要作用是保证筒体的表面粗糙度达到Ra1.6μm以上。

1.5 钻配组装台一体化设计及研制

设备整体装具、模具和抛光装置为一体式设计，在保证加工同轴度的同时，也可大幅减少修复時间，待完成修复后夹具移动至组装台进行筒体钻配工序和螺杆的紧固工序，预计整体组装和检修效率为<5min/件。

2 技术应用及效益

2.1 经济效益

2017年沧州再制造基地闸调器检修任务量约为6800条，如按照筒体故障率30%计算，闸调器筒体检修需求量约有2000余条，新品筒体的单价为115元，故2017年将节约成本近24万元。如分公司取得闸调器检修资质后，随着检修任务增长，其经济效益亦会翻倍。

2.2 社会效益

降低新品闸调器筒体消耗，减少废钢产生，有效降低能源消耗。同时，将大幅降低工人的工作量。

3 实施方案

3.1 拟定工艺任务书

充分分析闸调器筒体变形的部位、锈蚀和污染物的特点，结合现场检修工艺流程，拟定工艺任务书。

3.2 制定工艺流程

人工将筒体放到上料支架上→自动上料加紧定位→整形装具、磨具、抛光轮旋转→筒体移动进给整形→完成后夹具移至组装工位进行钻配和螺杆安装工序→自动回位下料。

3.3 工艺原理验证

装具整形、磨具、抛光一体机构为主运动，筒体移动为进给运动，通过装具与筒体的相对运动产生的相对的作业力支撑变形部位，从而实现整形。磨具采用金刚砂轮为磨料在主轴转动下实现旋转运动，磨削筒体实现粗加工。抛光轮与磨具砂轮在同一主轴上旋转，在筒体实现进给作用时完成抛光工作，实现精加工，完成整套的整形修复工作。

3.4 设备安装与调试

（1）设备外形规格尺寸预计为1.8*1.6*0.8m，共由七部分组成，具体包括：液压系统、加紧装置、移动进给装置、主轴、组装夹具、设备机架、控制系统。

（2）结合生产现场实际情况，计划采用阶梯式工作平台基础进行安装设备，待安装完毕，考虑调试和持续改进。

4 项目完成情况

1）项目目标、任务完成情况

一套闸调器筒体液压复形及制作完成，达到安全、省力、快速、简单、高效的作业，实现研发初期设计目标。

2）项目取得的成果及创新性

①项目取得的成果：

闸调器筒体液压复形机经试验运行稳定，符合项目预期目标。经多次试验满足闸调器筒体修复技术要求。

闸调器筒体液压复形机1台安装完毕，使用情况良好。得到现场操作人员的现场使用认可，降低劳动强度，提高作业效率，安全生产更进一步得到保障。

②项目创新性：

原始闸调器筒体修复技术依靠人工，约每10钟修复1个，工作效率低，维修质量差，采用现在新研发闸调器筒体液压复形机工作效率高，维修质量可达到98%以上，满足生产工艺要求。

闸调器筒体液压复形机可以在具有同等检修资质的企业行业内全面推广使用，社会经济效益突出。

闸调器筒体基本材质为铜金属，受金属铜的物理特性、检修运输过程中难免的磕碰、装卸车的时外力冲击及列车运行过程中的砂石碰撞等因素，筒体极易变形。

2016年8月份，沧州再制造基地闸调器大修业务正式启动，该年共检修闸调器957条，其中287条因闸调器筒体表面出现凹陷故障而需要大修，故障率约30%。据实地调查，每个故障筒体表面平均存在4个凹陷区域需要修复，且现有的闸调器筒体修复装备非常简陋，工艺也简单粗放，即用一根圆管垫在筒体里，然后人工用手锤对筒体进行敲击。不难发现，手工修复的闸调器精度低，变形部位在敲击时存在材质内应力疲劳，多次修复后较容易出现裂纹，一次性修复合格率很低。然而全批量报废故障筒体，采用新品筒体顶替又会造成不必要的浪费。

2017年沧州再制造基地闸调器检修任务量约为6800条，如按照筒体故障率30%计算，闸调器筒体检修需求量约有2000多条。目前，平均修复一个故障筒体要花费20分钟，这样的修复效率制约闸调器大批量生产的检修效率，无法满足生产现场实际需求。

5 结束语

为切实提高闸调器检修质量、效率和经济效益，拟研制一套闸调器筒体液压复形机，该设备计划采用整体压装整形技术，并对修复后的筒体进行磨削抛光一体化作业，实现在2分钟内修复一个故障闸调器筒体，且整体修复率达到98%以上。同时，还计划在该设备的安装区域设置一组装工位（安装后拉杆和螺旋杆），实现在一个工序完成复形组装工作，大大提高工作效率。

参考文献

[1]王积伟，章宏甲，黄谊.液压传动，北京：机械工业出版社：2006

[2]张利平，液压控制系统及设计 北京：化学工业出版社，2006

[3]机械设计手册 成大先 北京：化学工业出版社 2002