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1、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
2、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
3、；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
4、。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
5、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。
6、 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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
