荷兰调车机车转向架构架加工工艺解析

李东硕

(中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

转向架对于列车运动起决定性作用，而构架作为转向架的核心部件，是列车承载和传力的基体，其质量对转向架性能至关重要。构架采用全焊接结构，整体刚性差、结构紧凑、加工部位多、加工精度高，以致加工难度大，故构架加工工艺研究与优化尤为重要。本文对产品结构、加工工艺、技术难点进行了详细分析，制定了合理的工艺方案，确保产品的生产。

1 构架结构及工艺难点分析

转向架构架由构架框架(见图1)及各个部件组成，如一系簧安装座、牵引座、拉杆座、电机悬挂座、制动器座、电机防落销座等，各个部件相互独立，组装时又互相关联，因此各部件加工精度和加工尺寸均须满足要求。通过对构架设计图纸整体分析，结合数控龙门铣加工精度、设备结构，存在以下几处设计精度高、加工难度大的地方。

图1 构架框架

1)构架采用“日”字形结构，由左右侧梁、中间横梁和前后端梁组成，加工尺寸较多，各加工部位主要集中在横梁附件上，前后端梁加工部位少相对单薄，且构架整体焊接完成后须退火，焊接变形大。而侧梁端部8个一系簧安装座平面度要求0.5 mm以内，厚度要求均不小于16 mm，在此情况下确保构架装夹时不产生过度变形、各加工部位加工量均匀是难点所在。

2)电机防落销座与牵引座相隔较近，空间狭小，且电机防落座悬伸长刚性差，孔精度要求高，加工时易出现振动加工尺寸超差、粗糙度差的情况，确保加工尺寸及表面质量合格是难点所在。

3)牵引座采用八字槽结构，此结构为特殊结构，现有加工方式耗时长，精度难以把控，需要分析使用新型加工方式解决。

2 解决方案

针对存在的工艺难点，主要从应用新型加工方法、软件模拟加工路径等工艺方法尝试解决，并对现在加工效率低、加工质量差的方法进行优化，提高作业效率和产品质量。

2.1 构架装夹定位解决方案

根据构架的结构，装夹工装选用螺杆、可调支撑顶、调整块等强度好、稳定性高的工装，为避免装夹时构架变形，须按如下方法作业。①将构架平稳放置在调整块上，调整块与构架接触良好、充分，接触面不能有杂物，选取4处一系簧座板中心和前后端梁中部为压紧点，每个压紧点下有支撑点，保证构架不会压紧变形，同时为了减小加工震动，左右侧梁中部以及构架四角、构架中心均设辅助支撑点。②依据划线工序已划的基准线，使用划针盘、百分表调校构架，保证4个角误差在0.5 mm以内。③调校完成后，采用对角压紧，先将各压紧螺栓预紧，再施加相同压紧力和顶紧力，经多次反复的压紧和顶紧，保证构架不会因压紧变形，最后将各辅助支撑顶紧。

使用此方法装夹构架可保证划线基准与加工基准一致，减小构架变形，松开构架后回弹量在0.2 mm以内。

2.2 牵引座八字槽加工解决方案

牵引座八字槽(见图2)结构特殊，形状类似倒“八”字，此部位装配牵引杆与车体联接，是构架的核心部位，因此加工精度要求高。针对此特殊部位原加工方式为先使用玉米铣刀分层粗铣，每层加工5 mm，确保留有精铣余量，然后使用特制成型刀精铣，但此方法需要试切试块验证成型刀精度是否满足设计图纸要求，对刀具精度要求比较严格，且制作成型刀周期久、消耗快，成本较高。

图2 牵引座八字槽

优化方案：观察图纸八字槽底部圆角为R10，可使用加工现场现有的D56R10可转位铣刀分层精铣到位的方式加工(见图3、图4)，即在深度方向每层加工很小余量(约0.35 mm)，采用高转速800 r/min，高进给600 mm/min切削参数层层向下加工。D56R10可转位铣刀刀长129 mm，长度可满足要求，计算八字槽底部两圆弧圆心距离为56 mm，直径也满足要求，通过UG绘制模型模拟走刀路径，此方法可一次性将部件加工到位，且尺寸和粗糙度均合格(见图5)。

图3 D56R10铣刀层铣

图4 D56R10可转位铣刀

图5 检测样板

2.3 牵引座内挡加工解决方案

牵引座内挡尺寸公差要求180±0.2 mm，顶平面距底部圆弧最低点深度尺寸达194 mm，整体加工量大，精度要求高。加工难点：深度方向加工量大，此长度的立铣刀铣削加工存在较大的让刀现象，且加工效率较低，而内挡空间狭小，也无法使用直角附件头安装面铣刀或刀盘加工。

优化方案：通过UG软件模拟走刀路径，可使用φ66 mm加长玉米铣刀于深度方向分层铣削加工，每层加工7 mm，采用混合铣加工方式沿x向循环加工(见图6)，玉米铣刀刀片长度为18 mm，每层加工7 mm可保证前刀痕被后刀片加工覆盖，达到粗精铣一体的效果，保证加工尺寸和粗糙度均合格。

图6 牵引座内挡层铣

2.4 电机防落销孔加工解决方案

加工电机防落销孔时，由于与牵引座间距较近，靠近构架中心一侧完全无进刀空间，只能从靠近侧梁一侧使用窄直角头进刀。存在2个加工难点：①窄直角附件头刚性弱，扭矩小，选择较长刀具加工时振动大，对粗糙度和精度有一定影响，选择较短刀具加工则只能加工近端的孔，远端的孔加工不到。②部件上存在φ30 mm预留孔，由于焊接变形孔心与标准坐标存在偏差，使用钻头扩孔会被引偏，导致位置超差。

图7 电机防落销孔加工

2.5 攻关效果

通过使用层铣、螺旋铣、UG离线编程等工艺方法，加工难点得到了很好的解决，牵引座八字槽加工效率提高了50%，层铣牵引座内挡很好地解决了精铣让刀问题，进一步提高了尺寸合格率，电机防落销孔使用长短刀、先铣后镗的加工方式很好地解决了空间不足的问题，同时保证了加工精度。其他车型类似结构可借鉴应用。

3 结语

通过对荷兰调车机车构架产品结构、技术难点、工艺方法等方面的分析研究，利用UG离线编程模拟走刀路径的新技术，成功克服了构架加工试制过程中的各种困难，最终顺利完成了产品试制，保证了产品质量。