HXD3转向架装配工艺简述

..HXN3转向架装配工艺简述1.0转向架装配的工艺流程本文仅考虑转向架装配的工序问题,而忽略工步。表1.1为HXN3转向架装配的工艺流程。表1.1HXN3转向架装配的工艺流程表工序号工序名称符号编号加工设备或地点0构架清整○1构架组装区5基础制动装置组装○2构架组装区10K检查□1构架组装区15沙箱组装○3构架组装区20K检查□2构架组装区25牵引座筒组装○4构架组装区30K检查□3构架组装区35-0零部件测量□4轮对压装区35-5K检查□6轮对压装区35-10注油压车轮○5轮对压装区35-15K检查□6轮对压装区35-20反压检查□7轮对压装区35-25K检查□8轮对压装区35-30轴端打印○6轮对压装区35-35安装螺堵○7轮对压装区40K检查、交验□9轮对压装区45-0测量各零部件尺寸□10轴箱组装区45-5K检查□11轴箱组装区45-10热套防尘圈和2.5轴轴承内圈○8轴箱组装区45-15后盖安装及2、5轴轴箱轴承安装○9轴箱组装区45-20K检查□12轴箱组装区45-251、3、4、6轴压装轴箱体○10轴箱组装区45-30齿侧轴箱端部组装○11轴箱组装区45-35K检查□13轴箱组装区45-40非齿侧轴箱端部组装○12轴箱组装区50K检查□14轴箱组装区55一系悬挂装置组装○13座轮台区60K检查□15座轮台区65电机悬挂装置安装○14座轮台区70K检查□16座轮台区75减震器、吊杆组装○15座轮台区80轮缘润滑执行装置○16附件及配管组装区85扫石器及撒砂管支架组装○17附件及配管组装区90K检查□17附件及配管组装区95车梯组装○18附件及配管组装区100防水中维箱组装○19附件及配管组装区105砂箱盖、铭牌组装、轴承止挡间隙检查1附件及配管组装区110转向架称重试验□18附件及配管组装区115K检查□19附件及配管组装区120K检查、交验□20检查交验区根据表1.1画出工艺流程图,如图1.1所示2.0转向架制造装配的难点2.0.1构架HXN3型机车转向架构架的主体由2根左右对称布置的侧架、2根横梁、1根端梁组成,它不是采用传统的"目"字形结构,而是采用了如图2.1所示的一端开口的"月"字形结构<这种结构形式多用于铸件构架>。为减少构架重量,降低机车轴重,该构架的上盖板和下盖板的厚度分别仅有10mm和20mm。这种既单薄又开口的焊接构架在制造中极易出现尺寸超差和扭曲变形问题,这就给焊接、机加工及总组装等生产带来了很大的困难。因此,保证该构架的焊接、机加工及总组装的精度和质量,就成为HXD2型机车转向架构架制造的重点和难点。图2.1一端开口的"月"字形转向架构架2.0.2车轴HXN3型机车属于大功率内燃机车,用于重载牵引,其驱动装置中所用车轴为AAR<美国铁路协会>标准规定的F级车轴。这种车轴与其他车型车轴的明显差异在于其卸荷槽的设计。该车轴的设计明确规定:卸荷槽必须进行滚压强化加工,滚压加工时必须有11t的碾压压力,碾压后卸荷槽直径的减少量应在0.3～0.7mm范围内,碾压后的表面应符合AI2193<美国制造标准>的规定。从车轴的设计结构来看,其加工的难点和关键工序就是卸荷槽的加工。车轴卸荷槽的结构见图2.2图2.2车轴卸荷槽的结构2.0.3车轮HXN3型机车车轮的结构特点为:车轮辐板为曲面结构,辐板上不设工艺孔,车轮内孔粗糙度Ra3.2～6.9。这些设计要求完全是按照车轮无注油压装工艺考虑的。由于这种车轮与其他车型车轮内孔的粗糙度有很大不同,所以其加工就有很大差异。要达到该车轮内孔粗糙度的设计要求,就必须要采取新的工艺措施、选用新的加工刀具。根据车轮无注油压装的工艺过程分析,车轮内孔粗糙度的加工质量将直接影响到车轮无注油压装的效果。因此,车轮加工的关键工序和制造难点是车轮内孔的加工。车轮内孔结构见图2.3图2.3车轮内孔结构2.0.4抱轴箱体HXN3型机车的轮对驱动装置是半悬挂滚动抱轴箱的设计结构,抱轴箱体的主体部分采用EMS15<美国IND标准>中等强度碳素钢铸钢<可焊>材料制造。它的设计结构形式与常规车型抱轴箱体的最大区别在于,其抱轴箱体中间的圆筒结构是全封闭的。该圆筒部位由两部分组成的:一半是由与两端的轴承箱联成一体的铸钢材料铸造而成;另一半是由3mm厚的薄钢板卷制成的半圆弧形罩板。罩板被焊接在铸钢体上形成全封闭式抱轴箱体,若利用传统的生产工艺来制造这种抱轴箱体很容易产生加工变形。因此,抱轴箱体的制造难点就是保证不产生加工变形。2.0.5齿轮轮毂外圆表面因为HXN3型机车用于重载牵引,所以其驱动装置中的齿轮设计除了齿面要有足够的强度确保传递牵引扭矩外,对齿轮轮毂的外圆表面粗糙度也有很高的要求,其目的就是既要保证机车在运行中齿轮传动的可靠性,又要保证机车驱动系统的密封性。为此,传动齿轮的设计明确要求,齿轮轮毂的外圆必须达到Ra0.4以下的表面粗糙度等级。针对这一设计要求,为避免齿轮制造成为该项新产品的生产瓶颈,在齿轮轮毂外圆的加工环节中,必须采用新技术,开拓新工艺,确保轮毂外圆的加工质量和生产效率。齿轮结构见图2.4图2.5齿轮结构2.0.6驱动装置HXN3型机车的驱动装置是由牵引电动机、主动齿轮、从动齿轮、齿轮箱装配、轮对抱轴箱装配等组成,其主要结构特点是:驱动源为交流牵引电动机,主、从动齿轮为斜齿啮合的形式,主动齿轮是齿轮轴的设计结构,抱轴箱体采用全封闭结构,齿轮箱是薄钢板焊接结构。从动齿轮和轮对的压装都需采用无注油冷压装工艺,这是在该生产环节中急需解决的制造难点和关键技术。2.0.7转向架总组装HXN3型机车转向架的总体结构与其他车型存在很大差异,其构架为一端开口的"月"字形结构,一系弹簧是中间带拉紧链条定位的结构,轴箱轴承为整体全封闭式轴承,轴箱体为上下两体分离式的结构,撒砂器、轮缘润滑器及扫石器被固定在一个支撑架上。由于结构上存在差异,所以,在转向架组装工艺上也存在着很大的不同,尤其是一系弹簧的安装,给转向架的总组装带来了很大的困难。这就需要在转向架的装配中采取新措施,研制新工装。其中一系弹簧的压装是转向架组装中的难点。2.1转向架制造装配质量保证手段2.1.1构架焊接这种既单薄又开口的焊接构架的制造难点就是要保证其在加工制造中不发生变形。为此,XX机车厂从构架的焊接工序开始把关,对每个环节都制定了严格的操作规范,实行可靠的质量控制。在焊接方面主要采取以下解决措施:为了控制焊接变形,在工艺上对焊接顺序、焊接电流、操作方式都做了严格的规定,并设有专人督察监控。操作者必须进行培训,考核合格后才能上岗操作。操作者必须严格执行焊接操作规程,确保构架的焊接质量,把焊接变形控制在最小范围内。为进一步消除焊接应力,XX机车厂对组焊后的构架进行热时效处理,同时在构架开口处增加了工艺横梁。采取上述措施后,构架焊接质量得到了可靠保障,其变形量基本上控制在计规定的范围以内,为后面的构架加工和转向架组装打下了良好的基础。2.1.2构架机加工该构架是一端开口的"月"字形结构,加工这种结构的构架,对机加工也是一个新的挑战。为保证加工质量和生产效率,XX机车厂把构架的机加工工序安排在精度高、稳定性好的龙门式加工中心上进行。为满足构架机加工的加工量要求,在机床加工之前,必须先在三坐标测量机上划好各加工面的加工线,以确保各加工面有均匀的加工余量。对没有足够加工预留量的构架,需做校正处理后才能进行机加工。根据构架的加工形状和部位,选择了符合加工要求的盘铣刀、深孔钻、棒铣刀等相关刀具。尤其是为保证拐臂槽的加工质量,专门定制了直径为650mm的大盘铣刀,采用盘铣的方式进行加工。针对该构架一端开口<开口端有机加工表面>容易变形的特点,在实施机加工时采取了下列措施:设计专用工装夹具,选择合适的装夹点,保证构架不产生夹紧变形。确定合理的加工工艺,对各表面的加工顺序及吃刀量、进给量等参数一定要以构架加工变形量最小为原则加以控制。对切削量大、容易产生热变形的加工部位,必须采用冷却液降温的方式进行加工。在采取以上工艺措施后,很好地完成了该构架的机加工任务,确保其制造精度完全符合设计要求,为转向架的组装提供了可靠的质量保证。2.1.3车轴加工车轴加工的难点和关键工序就是卸荷槽的加工,由车轴的设计要求可知,卸荷槽的表面加工必须采用成型滚压的方法。为攻破这一技术难题,XX机车厂研制出了"卸荷槽双辊轮成型滚压加工装置"。为达到成型滚压时11t碾压压力和表面质量的要求,在该装置设计中XX机车厂配置了相应的液压和电气系统。通过这些系统的控制,碾压后的卸荷槽既满足了直径减少量在0.3～0.7mm范围内的要求,又完全符合AI2193美国制造标准的表面质量规定。2.1.4车轮加工HXN3型机车车轮与其他机车车轮的主要差异是内孔粗糙度的精度要求不同。由车轮压装的生产实践证明,车轮内孔粗糙度的加工质量直接影响着车轮的压装质量。保证车轮压装质量的前提是要保证车轮内孔表面的加工质量。XX机车厂决定选用国产刀具来代替进口刀具,并在生产现场与有经验的操作者和技术人员一起,通过多次不断的工艺试验和加工验证,确定了最佳的进给量、吃刀量和机床转速等加工参数,最终使得HXN3型机车车轮内孔的加工质量完全符合设计要求,并得到了国外专家和质量部门的认可。2.1.5抱轴箱体加工HXN3型机车抱轴箱体是铸焊结合的设计结构,这种抱轴箱体需要焊接一个半圆弧形的罩板。由于焊接面积大,焊接后抱轴箱体会产生很大的应力集中,如果不采取有效的措施消除这些应力,会在机加工后产生很大的结构变形,进而影响机车驱动装置的组装质量。为了找出抱轴箱体加工的最佳方案,XX机车厂首先编排了如下的生产工艺:铸造—焊接—振动时效—机加工—组装。按照这一常规的工艺流程操作,对首批抱轴箱体进行了生产制造。抱轴箱体精加工后,在进行抱轴箱组装时发现,抱轴箱体两端的轴承室孔及端面尺寸都发生了很大的变形,严重地影响了抱轴箱的装配质量。针对这一现象,XX机车厂对抱轴箱体生产的每一环节都进行了详细的核实分析。因抱轴箱体的机加工工艺是经过多年实践验证的成熟工艺,所以在机加工这个环节上不会出现如此大的变形。显而易见,问题只能出现在焊接后的振动时效环节上。由于这种结构的抱轴箱焊接面积很大,目前的振动时效工艺还不能完全消除这些焊接应力,使得抱轴箱体内仍存有很大的应力集中,从而造成抱轴箱体在机加工后出现变形。原因找出后,XX机车厂决定改变抱轴箱体的生产工艺,把工艺流程中的振动时效环节用中温回火处理代替。新的工艺方案实施后,经过检测验证,抱轴箱体的焊接应力完全消除了,彻底解决了抱轴箱体的加工变形问题。2.1.6齿轮轮毂外圆加工为了解决齿轮轮毂外圆的加工质量和生产效率问题,XX机车厂开发应用了一种不产生切屑<无金属去除>且能快速提高金属表面粗糙度的加工技术,并将其成功地运用在HXN3型机车驱动齿轮的加工制造中,形成了一种高效、快速提升表面质量的加工方式。这种新的加工方式是在普通加工机床<卧式或立式>上配备一套由控制系统和刀具组成的金属表面加工装置。这种加工方式的工艺过程是:用普通刀具在车床上将工件的尺寸精度加工到位后,再换用该装置的刀具代替原来的普通刀具<按正常切削速度>加工一遍,即完成全部的加工任务。采用这种新的加工工艺不仅可获得很高的生产效率<加工效率可提高20倍以上>,而且可使被加工件的表面粗糙度提高3级以上<粗糙度Ra值可达0.1,甚至更低>;更有益的是工件表面的显微硬度可提高20%以上,表面的耐磨性和耐腐蚀性也有明显的改善。运用这种新的加工技术,完全解决了HXN3型机车驱动齿轮轮毂外圆的加工质量和生产效率问题。同时也为其他同类加工件采用此种新技术解决既要有高效切削的加工效率又要获得较高表面质量的加工问题开辟了新途径。2.1.7驱动装置加工根据HXN3型机车驱动装置的结构特点和技术要求,在生产制造中XX机车厂采取了许多切实有效的解决措施,特别是在无注油冷压装车轮技术的开发应用中,进行了大量的工艺性试验,取得了明显的生产效果和成熟的压装经验,确保了该驱动装置国产化生产工作的顺利完成。驱动装置组装生产新技术应用状况如下：⑴HXN3型机车的抱轴箱体采用全封闭形式的设计结构,驱动装置的组装工艺对这种结构的抱轴箱体有很高的质量要求。因此,在抱轴箱体制造中XX机车厂采用了一系列的工艺措施,确保各部位的加工质量符合装配精度要求,特别是抱轴箱体的焊接部位要保证光滑平整,形状位置精度必须符合设计要求。只有保证了抱轴箱体的加工质量,才能保证驱动装置的装配质量。⑵在组装抱轴箱轴承时,虽仍然采用外套冷装、内套热装的装配方法,但在灌注润滑脂的方式上,XX机车厂改变了以往先组装、后注油的工艺方法,采取了边装轴承、边灌注润滑脂的工艺方法,这种方法的优点是轴承润滑脂能够均匀、可靠地填满滚动轴承的腔内,确保轴承运转的润滑效果。2.1.8转向架组装HXN3型机车转向架总组装的最大难点是一系弹簧的安装。常规的一系弹簧安装大都带有弹簧工艺卡,很容易将一系弹簧安装到轴箱体的两侧。而HXN3型机车的一系弹簧是中间带拉紧链条定位的结构,必须将弹簧预压缩到规定的高度,挂上链条、拉紧定位后,才能把一系弹簧安放到轴箱体与构架之间。因此,XX机车厂研制了一套压装一系弹簧的专用工装。通过转向架组装时的使用验证,该装完全达到了一系弹簧的压装要求,目前