地铁轴箱体轴承止推面加工及工艺分析改进

地铁轴箱体轴承止推面加工及工艺分析改进

秦述勇；郝永青；穆恩泽

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛266111）

摘要：轴箱体为转向架关键零部件。地铁转向架轴箱体轴承止推面的加工是工艺难点之一：对加工进行工艺分析，结合生产实际发现问题解决问题。轴箱体生产分二步工序装夹，完成加工要求。在保证质量的前提下，提高生产效率，满足生产需要。

关键词：轴箱体，止推面，加工

1.引言

转向架为列车组走行部分，用于列车承载和提供列车动力。轴箱体为转向架关键零部件，其与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动，在承受列车重量的同时传递各方向的作用力，它的加工质量直接影响到列车的运行安全。生产中如何提高产品质量，减少废品率及返修率成为亟待解决的问题。工艺改进是满足设计要求，提高生产效率的途径。在此对加工难点的轴承止推面的加工及定位原则进行工艺分析具有重要意义。

2. 轴箱体加工工艺及分析

2.1 工艺介绍

轴箱体柔性加工生产线由信息系统、加工系统、物料输送系统组成，信息系统是生产线的总控制台。加工系统由5台卧式加工设备组成、设备是FANUC系统。生产时，在总控制台建立作业计划，通过托盘运输系统运送至加工设备、装卸台位或托盘位。

2.2产品介绍

产品材质采用ZG25MnNi，B级钢。材料增加MnNi后，轴箱体力学性能，主要包括冲击、拉力、拉伸及延展性等显著提高。半成品留量单边留量1～1.5mm，根据工装设计规定了粗加工留量的定位尺寸公差。

2.3 加工工艺分析

传统加工工艺为工序分散加工：①划线拷料→②车端盖侧各部尺寸→③铣、镗轴承孔侧各部尺寸→④铣弹簧座及顶端各部尺寸→⑤钻攻M20丝孔→⑥刻打顶端检测轮对两侧轴承中心距检测点→⑦打磨、交检。

此工艺因工序分散，效率低，卧加铣顶端后轴承孔变形，产品质量稳定性低。

采用工序集中方式加工地铁轴箱体工艺流程如下：

（1）一工位平放：按工件定位尺寸夹紧工件，铣弹簧座及顶端各部尺寸并钻0.2mm深检测轮对轴承中心距检测点。

（2）二工位立放：采用一面两销定位夹紧方式，加工轴承孔及两端各部尺寸，钻攻M20丝孔。

（3）打磨、交检。

3. 轴箱体加工工艺分析

3.1 工位分析：

此工位主要加工侧平面，精加工两个弹簧座孔，尺寸、形状、位置精度要求高，工件定位装夹时需注意，①将两侧活动定位销取走，避免漏掉和加工刀具产生干涉；②装夹中两侧辅助支撑钉与上面压板压紧点之间要上下对应，避免引起轴箱体变形；③是精加工弹簧孔底面以作为二工位定位面，一定要控制好孔尺寸不要超差，不然会影响到二步加工的位置精度。

3.2 六点定位法则是指导夹具设计的基本原则

传统六点定位法则的含义：定位的实质就是用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占据确定的位置.称为六点定位法则。过定位问题是夹具设计和使用的难点问题，在确定工件定位方案时，一般不允许过定位。

根据六点定位法则分析一工位的定位原理：定位孔、面是安装在夹具上的，直接与工件接触的具体定位支承点，面限制X、Y方向的旋转自由度和Z方向移动自由度，孔限制X、Y方向移动自由度；另外两个活动定位销限制Z方向的旋转自由度，属于过定位。两个活动定位销的作用是将弹簧孔底面加工量平均分配，避免因粗加工时留量错误而造成工件整体偏转，造成刀具、工件、设备损坏。

3.3 二工位分析

此工位将一工位加工的两弹簧孔及底面为定位面，属典型的一面两销定位，定位装夹合理。轴承止推面是轴承安装基准面，加工面垂直度0.05、表面粗糙度、深度尺寸要求严格。设计精度要求高，加工难度大。因此刀具及加工参数选用必须合理。

3.4轴承止推面工艺改进

（1）加工工艺分析

传统的地铁轴箱体加工工艺，轴承止推面粗、精加工常规加工方法是选用同一把三面刃铣刀分两刀加工完成，三面刃铣刀刀片呈正方形，无后角和主偏角，刀片偏差大，属于粗加工类刀具，常出现垂直度、表面粗糙度超差现象，无法满足止推面加工要求。基准不统一：三面刃铣刀刀杆有效长150mm，轴承孔深度172+0.10，长度明显不够。只能从轴箱盖一侧加工轴承孔深度，加工基准不统一，存在加工基准误差，提高了加工难度；加工效率低：铣刀直径为φ125，根据切削参数公式计算进给量150mm/min；刀片利用率低： 精加工时只有一侧刃参于切削，刀片耐用度低，为满足垂直度及粗糙度要求需及时更换刀片 ，容易造成浪费；辅助时间长：为保证刀片更换在同一平面内，需要大量时间调整刀片；设计制造新刀具。三面刃铣刀存在缺点，不能满足轴承止推面加工精度要求，需要重新进行刀具设计。

根据加工要求及刀具加工原理，设计选用φ70面7刃铣刀做精加工刀具，原先三边刃只能作为粗加工一步使用。其参数如下：刀杆有效长250mm，刀片型号ADKT10T3PER—F56，面铣刀刀片呈棱形，15°后角、90°主偏角，刀片偏差小，排屑好，切削和夹紧特征合理，可满足止推面加工要求。φ70面铣刀有以下优点：加工基准统一：φ70面铣刀从轴承压入侧加工轴承孔深度（172+0.10），因此基准统一；加工效率高：铣刀直径为φ70，计算进给量F=350mm/min；刀片角度参数合理：刀片利用率高，加工性能高；辅助时间短：因选用快换刀片，更换刀片时间节省只有原来的1/3。

4.效果总结

在地铁轴箱体批量生产中，轴承止推面加工工艺改进后提高了产品质量和生产效率，检测垂直度数据合格，为深槽类加工积累了经验。

参考文献

[1]《金属机械加工工艺人员手册》(第三版)  赵如福等编 上海科学技术出版社出版.1990

[2]《机械制造技术基础》.曾志新主编  武汉理工大学出版社出版.2009年7月重印

[3]《现代数控机床》.王爱玲主编  北京国防工业出版社出版.2004

[4]《车辆修造工艺与装备》.陈世和主编.大连铁道出版社出版.1999

[5]国标：ISO 1832 刀具符号说明

[6] 《机床夹具设计原理》. 龚安定.山西科技出版社,1987