SS4改型機(jī)車軸箱體加工工藝改進(jìn)

機(jī)車軸箱體是電力機(jī)車牽引裝置的重要部件。它將機(jī)車的重量經(jīng)過輪對(duì)傳遞給鋼軌，并將來自鋼軌的牽引力、制動(dòng)力和橫向力等傳遞給轉(zhuǎn)向架構(gòu)架。SS4改型電力機(jī)車是在SS4、SS5和SS6型電力機(jī)車的基礎(chǔ)上，吸取了8K型電力機(jī)車的一些先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)的重載型機(jī)車。其軸箱體裝在車軸兩端軸頸上，將機(jī)車一系彈簧上部分靜負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷傳遞給輪對(duì)，將輪對(duì)的牽引力或制動(dòng)力傳到構(gòu)架上，同時(shí)傳遞輪對(duì)與構(gòu)架間的橫向和縱向作用力。軸箱體是軸箱裝配中的主要零件。軸箱體為鑄鋼件，中間呈圓筒形，內(nèi)孔與軸承外圈配合。左上方和右下方有八字形楔口，通過楔口與軸箱拉桿相聯(lián)接。兩邊有彈簧座，兩個(gè)彈簧座一高一低，一系彈簧就落坐在彈簧座上。軸箱體上焊有吊環(huán)。以前SS4改型機(jī)車軸箱體整個(gè)加工工藝路線基本都是在普通機(jī)床上完成，工序較多，且尺寸公差、幾何公差和某些加工面粗糙度要求不易得到保證，產(chǎn)量也不能得到有效的提高。由于車間現(xiàn)在大量使用加工中心，保留普通機(jī)床從工藝布局和操作人員的配置上也存在極大困難。因此，改進(jìn)SS4改型機(jī)車軸箱體加工工藝方法、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率成為當(dāng)務(wù)之急。1改進(jìn)前SS4改型機(jī)車軸箱體加工工藝分析SS4改型電力機(jī)車軸箱體外形如圖1所示。改進(jìn)前其加工工藝為：毛坯劃線→粗車內(nèi)孔及端面→精車內(nèi)孔及端面→加工彈簧座面、拉桿座及八字形楔口→鉆端面12個(gè)M20螺紋孔→磨軸承孔→鉗工打磨修整。圖1SS4改型電力機(jī)車軸箱體外形改進(jìn)前工藝路線的特點(diǎn)是：整個(gè)工藝路線工序較多，生產(chǎn)效率不高。工藝過程中較多地使用普通設(shè)備，加工基準(zhǔn)多次轉(zhuǎn)換，尺寸公差和幾何公差很難保證。1）加工彈簧座面、拉桿座及八字形楔口采用臥式加工中心，鉆端面12個(gè)M20螺紋孔使用搖臂鉆和鉆模。2）加工過程中以精車內(nèi)孔及端面作為后工序的工藝基準(zhǔn)，所以在實(shí)際操作中，要求精車兩端面的平行度≤0.05mm。和內(nèi)孔一次加工的端面作為后工序的工藝基準(zhǔn)，在加工彈簧座面、拉桿座及八字形楔口和磨軸承孔兩工序的夾具定位面與機(jī)床工作臺(tái)面平行度≤0.02mm。工件裝夾時(shí)，檢查工件與夾具定位面間隙≤0.03mm。這樣對(duì)車加工的要求就很高。3）軸承孔是軸箱體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，由于精磨軸承孔加工是靠火花找正，對(duì)操作者技能要求較高。各加工部位完成后進(jìn)行軸承孔的磨削加工，使得各加工部位的幾何公差精度不易保證。2改進(jìn)后軸箱體加工方法的確定對(duì)SS4改型電力機(jī)車軸箱體加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的工藝路線為：毛坯劃線→粗車內(nèi)孔及其中一端面→加工彈簧座面、拉桿座及八字形楔口→鏜軸承孔及鉆、攻端面12個(gè)M20螺紋孔→鉗工打磨修整。改進(jìn)后工藝路線的特點(diǎn)是：整個(gè)工藝過程中較多地使用加工中心，工序集中，加工精度和生產(chǎn)效率較高。軸承孔是軸箱體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在完成彈簧座面、拉桿座及八字形楔口加工后，以彈簧座內(nèi)孔作基準(zhǔn)，軸承孔內(nèi)孔和端面一次加工完成，各加工部位的幾何公差精度容易保證。3劃線及粗車將工件水平吊放在平臺(tái)千斤頂上，找正，劃線處涂白色；劃腰線一周。以腰線為基準(zhǔn)，劃兩端面加工線，保證尺寸284mm。將工件翻轉(zhuǎn)90°吊放在千斤頂上，找正腰線，裝好球心器，找出孔中心（參考φ326mm外圓），劃孔線φ286mm。在粗車時(shí)將劃有φ286mm內(nèi)孔加工線的一側(cè)向上放置，通過調(diào)節(jié)定位支撐釘按腰線找水平，按φ286mm孔加工線找正，找正孔線并夾緊工件。車上端面，保證上端面到腰線的尺寸（142±0.5）mm，粗車內(nèi)孔。此部分切削完成后，工件尺寸如圖2所示。圖2粗車后工件尺寸4加工彈簧座面、拉桿座及八字形楔口在粗車完以后軸承孔和端面單邊留2mm，工件以內(nèi)孔及粗車完的端面在自定心卡盤上定位；按彈簧座面加工線找正，用三爪壓板壓緊工件。SS4改型機(jī)車軸箱體鏜銑工序在韓國某加工中心上進(jìn)行，由于工作臺(tái)尺寸為1250mm×1150mm，在加工一系彈簧座面和楔口時(shí)，主軸鏜桿伸出得太長，影響剛性，長時(shí)間這樣使用易造成機(jī)床主軸精度下降，影響機(jī)床的使用年限，無法進(jìn)行加工。所以設(shè)計(jì)成兩個(gè)臺(tái)位的工裝，將前面加工完成后，工件裝夾到第二個(gè)位置上，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)再進(jìn)行加工。加工彈簧座面、拉桿座及八字形楔口的裝夾方式如圖3所示。圖3加工彈簧座面、拉桿座及八字形楔口裝夾方式改進(jìn)前軸箱垂向止擋M36×3-6H螺紋孔在鉆床上加工，現(xiàn)改在加工中心加工，可以用絲錐，但此螺紋孔較大，驅(qū)動(dòng)大絲錐需要很大的切削力矩，螺紋刀具加工過程中斷裂的風(fēng)險(xiǎn)增加，如果絲錐斷裂在工件中，則很難在不破壞工件的情況下取出絲錐，所以這里選用螺紋銑刀，用螺紋銑刀加工M36×3-6H螺紋孔。銑削螺紋在編程時(shí)，如果坐標(biāo)點(diǎn)還選在軸承孔的中心，則按照宏程序的編程，螺紋深度無法計(jì)算，所以采用坐標(biāo)系偏移的方法編程，完成螺紋銑削加工。銑螺紋程序如下。T39M06；G57G00X0Y0W0；G43H39Z800；S1447M03；G52Z172；坐標(biāo)系偏移#1=3；螺距#2=18；螺紋槽底圓半徑#3=10.7；螺紋銑刀半徑#4=9；銑削螺紋深度（最好取螺紋深度的整數(shù)倍）#5=#1；G00Z0；G01X[#2-#3]F50；N1000G02X[#2-#3]Y0Z-#5I-[#2-#3]J0；#5=#5+#1；IF[#5LE#4]GOTO1000；G0X0；G52Z0；G0Z800；M05；M00；5軸承孔加工及工裝設(shè)計(jì)SS4改型機(jī)車軸箱體軸承孔鏜孔工序以上一工序加工完成的彈簧座面及2個(gè)φ60mm孔作基準(zhǔn)，工裝采用“一面兩銷”定位方式。產(chǎn)品圖樣中軸箱體2個(gè)的公差精度要求不高，為了保證產(chǎn)品定位精度要求，工裝設(shè)計(jì)中工件2個(gè)φ60mm孔與工裝定位銷選用H8/f7配合，彈簧座面加工工序中，2個(gè)φ60mm孔公差確定為，工裝定位銷公差為。由此，工件在水平方向最大線性定位誤差為Δx、Δz。Δx＝Δz＝（dmax－dmin）/2＝0.053mm。其值小于工件彈簧座2個(gè)φ60mm孔及兩楔口中心線對(duì)軸承孔軸線的尺寸公差±0.5mm和±0.2mm的1/3，滿足工裝定位精度設(shè)計(jì)要求。工件在水平方向最大偏轉(zhuǎn)定位誤差為Δθ。Δθ＝（dmax－dmin）/（2×340）＝0.053/340（工件彈簧座φ60mm孔到軸承孔軸線的尺寸為340mm）。由于工件在水平方向最大偏轉(zhuǎn)定位誤差引起的兩楔口對(duì)軸承孔軸線的平行度誤差為ΔPX。ΔPX＝210×Δθ＝0.033（mm）（工件楔口中心線到軸承孔軸線的尺寸為210mm）。該值小于兩楔口對(duì)軸承孔軸線的平行度公差0.12mm的1/3，滿足工裝定位精度設(shè)計(jì)要求。工件裝夾時(shí)，以上工序加工完成的彈簧座面及2個(gè)φ60mm孔在夾具上定位，并且檢查定位面間隙＜0.05mm；下楔口處兩對(duì)中裝置從兩內(nèi)側(cè)同時(shí)夾緊；緊固浮動(dòng)支撐。在加工過程中考慮到選用φ100mm面銑刀可以銑完楔口外端面、軸承孔端面以及M20-6H端面，但此處由于銑刀直徑過大，在進(jìn)刀方面有干涉，所以選用φ40mm面銑刀銑楔口外端面，φ63mm面銑刀銑軸承孔端面以及M20-6H端面。軸承孔的精加工是在其他加工內(nèi)容完成之后進(jìn)行，這樣如果前工序出現(xiàn)鑄造缺陷時(shí)可以進(jìn)行處理，這時(shí)鑄造缺陷的處理對(duì)產(chǎn)品精度的影響也最小。為了能夠方便裝夾、找正，減少輔助時(shí)間，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使軸箱體順利批量生產(chǎn)，以滿足機(jī)車的生產(chǎn)需求。通過分析工件外形特性，制作了SS4改型機(jī)車軸箱體軸承孔加工工裝，該工裝上有2個(gè)高低不同的支柱，高度差為230mm，上面分別裝有1個(gè)圓柱銷，1個(gè)菱形銷，作為軸箱體的定位和支撐裝置；底板上表面有1個(gè)對(duì)中裝置。2個(gè)立柱上還分別設(shè)計(jì)有1個(gè)頂緊裝置，防止壓緊時(shí)軸箱體變形；采用浮動(dòng)支撐，用于調(diào)整支撐軸箱。軸箱體裝夾后的情況如圖4所示。圖4軸箱體裝夾后的情況在制作軸箱體專用定位工裝時(shí)，考慮到軸箱體楔口外表面也在此工序加工，同時(shí)為了防止在加工過程中零件前后顫動(dòng)，在底板上表面裝配了1個(gè)對(duì)中裝置，如圖5所示。該對(duì)中裝置由支撐架、頂塊、雙頭特種螺栓、M10×20螺釘、M10×30螺釘和φ8mm鋼珠組成；雙頭特種螺栓兩邊的螺紋是反向的，通過旋轉(zhuǎn)一頭的螺栓，使兩邊的頂塊同時(shí)旋進(jìn)和旋出。這樣對(duì)中裝置可以從楔口兩內(nèi)側(cè)同時(shí)夾緊。