转向架构架加工的工艺优化与精度提升研究

转向架构架加工的工艺优化与精度提升研究

李立华  陈怀山

中车南京浦镇车辆有限公司 江苏省 南京市 210031

摘要：转向架构架作为轨道交通车辆的关键部件，其加工精度和工艺水平直接影响着车辆的运行性能与安全性。本文旨在探讨转向架构架加工工艺的优化方法，以及提升加工精度的技术途径，为相关行业提供理论参考和实践指导。

关键词：转向架构架；工艺优化；精度提升；轨道交通

一、引言

转向架构架是轨道交通车辆的重要组成部分，承载着传递牵引力、制动力和导向力等重要功能。随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，对转向架构架的加工质量和精度提出了更高要求。因此，研究转向架构架加工工艺的优化与精度提升，对于提高轨道交通车辆的运行品质和安全性具有重要意义。

二、转向架构架加工工艺现状分析

目前，转向架构架的加工过程主要包括毛坯制备、粗加工、半精加工、精加工和装配等环节。在这个过程中，工艺参数的选择、刀具的磨损、机床的精度以及夹具的定位精度等因素都会对最终的加工质量产生影响。尤其是在高精度要求的加工中，任何一个环节的失误都可能导致整个构架的报废。

三、工艺优化策略

（一）工艺参数优化

工艺参数在机械加工中占据核心地位，其合理选择对加工效率和加工质量有着决定性的影响。在转向架构架的加工过程中，切削速度、进给量以及切削深度等参数的设置，必须建立在深入理解材料特性和加工要求的基础之上。理论上，较高的切削速度能够提高加工效率，但同时也可能增加刀具磨损和工件表面粗糙度。因此，在确定切削速度时，需要综合考虑刀具材料、工件材料硬度以及机床刚性等因素。进给量的选择同样重要，过大的进给量可能导致切削力增大，进而引起工件变形或刀具崩刃；而过小的进给量则会降低加工效率。切削深度的确定则需要根据工件的加工余量和表面质量要求来合理设定。除了基本的切削参数外，切削液和冷却方式的选择也不容忽视。合适的切削液能够有效降低切削温度，减少刀具磨损，提高工件表面质量。而先进的冷却方式，如低温冷风冷却、微量润滑等，则能够在保证加工效率的同时，进一步减少对环境的影响。

（二）工艺流程改进

传统的转向架构架加工工艺流程往往存在着工序繁多、加工周期长以及资源利用率低等问题。为了解决这些问题，必须对工艺流程进行深入的分析和改进。一方面，可以通过合并相邻工序来简化加工过程。例如，将粗加工和半精加工合并为一道工序，或者将多道工序合并为一道复合工序，从而减少工件在机床上的装夹次数和转运时间。这不仅能够提高生产效率，还能够降低生产成本和减少误差积累。另一方面，采用多轴联动加工技术也是改进工艺流程的有效途径。多轴联动加工能够实现复杂曲面的高效精确加工，减少工件在不同机床上的转换和定位时间。同时，多轴联动加工还能够提高工件的加工精度和表面质量，进一步提升构架的整体性能。此外，引入自动化生产线也是改进工艺流程的重要手段。自动化生产线能够实现工件的自动装夹、自动检测和自动转运等功能，显著提高生产效率和生产质量。同时，自动化生产线还能够降低工人的劳动强度和安全风险，提高生产过程的可控性和可追溯性。

（三）先进加工技术应用

随着科技的不断进步和创新，越来越多的先进加工技术被应用于机械制造领域。在转向架构架的加工过程中，积极引进和应用这些先进加工技术，对于提升加工精度、改善表面质量以及提高生产效率具有重要意义。高速切削技术是一种具有代表性的先进加工技术。通过提高切削速度和进给速度，高速切削技术能够实现工件的高效精确加工。同时，高速切削技术还能够减少切削力和切削热对工件和刀具的影响，从而延长刀具的使用寿命和提高工件的加工质量。超声波振动切削技术则是一种利用超声波振动能量来辅助切削过程的新型加工技术。通过给刀具或工件施加超声波振动，可以降低切削力和切削温度，改善切屑的排出条件，从而提高加工精度和表面质量。同时，超声波振动切削技术还能够有效抑制刀具磨损和工件变形等问题。激光加工技术则是一种非接触式的加工方法，具有加工速度快、加工精度高以及适用范围广等优点。在转向架构架的加工过程中，激光加工技术可以用于实现工件的切割、打孔和焊接等工艺操作。这不仅能够提高生产效率，还能够减少工件的变形和残余应力等问题。

四、精度提升途径

（一）提高机床精度

在机械加工领域，机床作为基础性设备，其精度水平直接决定了工件的加工精度。因此，在转向架构架的加工过程中，提高机床精度是提升加工精度的关键途径之一。首先需要选用高精度机床。高精度机床在结构设计、传动系统、控制系统等方面都经过优化，能够确保在加工过程中实现更高的精度和稳定性。同时，高精度机床还配备了先进的测量系统和误差补偿技术，能够实时监测和修正加工过程中的误差，从而进一步提高加工精度。除了选用高精度机床外，定期对机床进行精度检测和校准也是必不可少的。机床在长期使用过程中，由于磨损、热变形等因素的影响，其精度会逐渐降低。因此，需要定期对机床的各项精度指标进行检测，并根据检测结果进行相应的校准和调整，以确保机床始终保持在最佳精度状态。

（二）优化夹具设计

在转向架构架的加工过程中，夹具起着定位和夹紧工件的重要作用。夹具的设计精度和刚性直接影响着工件的加工精度和稳定性。因此，优化夹具设计是提升加工精度的另一重要途径。优化夹具设计需要从多个方面入手。首先，要提高夹具的定位精度。定位精度是指夹具将工件定位到正确位置的能力。为了提高定位精度，可以采用高精度定位元件和定位方式，如使用高精度销钉、定位套等。同时，还可以采用定位误差分析和补偿技术，对定位误差进行识别和修正。其次，要增强夹具的刚性。刚性是指夹具在受到外力作用时保持形状和尺寸稳定的能力。为了提高刚性，可以采用高强度材料制造夹具，并优化夹具的结构设计，如增加支撑面积、减少悬臂长度等。此外，还可以采用预紧力调整技术，对夹具进行预紧处理，以进一步提高其刚性。最后，要实现夹具的模块化设计。模块化设计是指将夹具分解成若干个具有独立功能的模块，通过模块之间的组合和更换来实现对不同型号工件的加工需求。模块化设计不仅能够提高夹具的适应性和灵活性，还能够降低制造成本和维护难度。

（三）加强质量控制

质量控制是确保转向架构架加工精度的重要保障。在加工过程中，任何一个环节的失误都可能导致最终产品的精度不达标。因此，加强质量控制至关重要。首先，要建立完善的质量检测体系。质量检测体系应该包括原材料检验、工序间检验和最终检验等多个环节。在每个环节都要设置相应的检测设备和检测方法，对加工过程中的各项质量指标进行严格把关。同时，还要制定详细的质量标准和检验规程，确保检验工作的规范性和准确性。其次，要采用先进的在线检测技术。在线检测技术能够在加工过程中实时监测工件的质量和精度情况，及时发现并处理潜在的质量问题。通过在线检测技术，可以实现加工过程的自动化和智能化控制，进一步提高加工精度和生产效率。最后，要加强数据处理和分析能力。在加工过程中产生的大量数据是质量控制的重要依据。通过对这些数据进行处理和分析，可以识别出加工过程中的异常情况和潜在问题，为质量改进提供有力支持。因此，需要建立完善的数据处理和分析系统，对加工数据进行实时采集、存储和处理，并运用统计学方法和数据挖掘技术对数据进行深入分析。

五、结论

转向架构架加工工艺的优化与精度提升是一个系统工程，需要从工艺参数、工艺流程、加工技术等多个方面进行综合改进。通过优化工艺参数、改进工艺流程、应用先进加工技术以及提高机床精度、优化夹具设计和加强质量控制等途径，可以有效提升转向架构架的加工精度和整体性能。这对于提高轨道交通车辆的运行品质和安全性具有重要意义，同时也为相关行业的发展提供了有力支持。

参考文献

[1] Tebis在车轴数控加工中的应用[J]. 冯中立;蔡卫星;刘峻亦;杨奉义.金属加工(冷加工),2019

[2] 自适应控制系统在高铁构架数控加工中的应用[J]. 张忠敏;贾广跃;韩磊;湛红晖;宋福田;杨龙.数字制造科学,2019

[3] 基于豪克能加工技术的电机端盖可靠性研究[J]. 杨振中;石江;段宗玉.电力机车与城轨车辆,2023