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鐵路客車轉向架構架加工設（shè）備選型

2019-2-21 來（lái）源：唐山軌道客車有限責任公司作者：王雪嶺

【摘要】: 鐵路客車（chē）品種很多，有普通鐵路客車、城軌車及高速動車組等（děng），其轉向架構架的結構、加工部位、加工精度均不同，所需加工設備的加工（gōng）範圍、性（xìng）能要求也（yě）不同。通過（guò）對不同轉向架構（gòu）架的結構、不同加工部位進行深入分析，針（zhēn）對產品提出了所用加工設備的（de）性能要求範圍，並結合選擇的加工設備（bèi）配置了各種附件頭。

隨著軌道交通車（chē）輛的升級換代（dài），對軌道車輛的製（zhì）造技術要求也越來越高，為滿足新（xīn）產品發展需（xū）要，結合總體布局及總體工藝規劃，對各型轉（zhuǎn）向架的製造技術提（tí）出新的（de）要求。以豐富產品結構為主線，以高（gāo）速動車組、普通鐵路客車、城軌車輛生產為重（chóng）點，投資新（xīn）建了轉向架生產基（jī）地，從設備、製造工藝及操作者能（néng）力等多個環節來提高轉向架生（shēng）產製造（zào）能力。

構架製造技（jì）術是（shì）轉向架製造技術中的關鍵，構（gòu）架是列（liè）車承載和傳力的（de）基體（tǐ），也是轉向架（jià）眾多部件聯接的主體骨架，是一個受力（lì）複雜的結構部（bù）件，它不僅承載（zǎi）車體（tǐ）上部所有裝備的重量，而且承載並傳遞（dì）列車運行中產生的垂向、縱向和橫向三個不同（tóng）方向和大小的動作用力（lì），因此構架必須具（jù）備足夠的強度和剛度。前（qián）期，公司轉向架構架的加工設備隻有一台20 世紀90 年代引進的本間龍門（mén）加工中心（xīn），設備老舊，後來又引（yǐn）進一台臥式鏜銑加工中心，由於產品結構及工裝等方麵的原因，加工效率不高。隨（suí）著轉向架產品質量要求的提高和數量的增加（jiā），這兩台設備的性（xìng）能和加工能力遠遠不能（néng）滿足目前市場的需求，尤其是不能滿足城軌車和城際車（chē）轉向架構（gòu）架加工的要求。目前的製造技術規劃方案要求是既可（kě）以加工普通鐵路客車（chē）209P、200K 構架，又可以加（jiā）工地鐵車A 型地（dì）鐵、B 型地鐵和C 型地鐵構架，還可以加工高速動車組時速160km/h、250 km/h、350km/h 的構架，這就要選擇適合各種構架加工的設備。

1. 各種轉向架構架的結（jié）構（gòu）分（fèn）析

目（mù）前鐵路客車品種很多, 有普通鐵路（lù）客車（chē）、城軌車及高（gāo）速動車（chē）組等，其轉向架構架的結構、加工部（bù）位和加工精（jīng）度也有所不同，因此需要加工設備的（de）加工範圍、性能要求也不同。

附圖a 所示（shì）為普通客車200K 轉向架構架結（jié）構示意圖，整個構（gòu）架為全焊接結構，加工部位空

間比較寬鬆，隻有兩處加工時對設備要求較嚴（yán）格，一是反麵帽筒底麵的加工，距定位座上平麵的距離為475mm，這（zhè）就要求加工設備主軸要伸（shēn）出一定的長度，同時還要保證剛度，以免在加工過程中因主軸剛度（dù）不足引起振動，影響加工質（zhì）量; 二是定位座內（nèi）擋的（de）加工，內擋為大麵加工，且每個構架（jià）有4處，加工量很大，需要將機床（chuáng）主軸伸到定位座內擋裏來加工，由於定位（wèi）座內擋（dǎng）寬為200mm，則要求主軸頭厚度不（bú）大於130mm，加上麵銑刀厚度不大於180mm，才能實現定位座內擋加工。

附圖b 所示為B 型地鐵（tiě）轉向架構（gòu）架的結構（gòu）示意圖，B 型地鐵構架在城軌地鐵構架中比較（jiào）典型，為全焊接（jiē）結構，由於構架橫梁上帶有電機吊座（zuò）、齒輪箱吊座以及橫向止擋等，造成加工部位空間相比200K 轉向架構架緊張，如兩側梁內側麵上深180mm孔的加工需要從內側進刀，空間長度尺寸為約400mm，這就（jiù）要求主軸（zhóu）直角銑頭厚度和刀具（jù）長度總長小於（yú）400mm，且功率和轉矩（jǔ）都（dōu）還不能太（tài）小，才（cái）能實現加工。

附圖c 為CRH3A 型轉向架構架的結構示（shì）意圖，CRH3A 型轉向架構架在高速動車組轉向架中具有代表性。該構架為全焊接結構，其側梁和CRH3C、CRH3G 的相同，橫梁和CRH3C 的相近，整體結構緊湊（còu）、加工部位多、加工（gōng）精度高、加工難度大。主要的加工部位有轉臂（bì）定位座部分、電（diàn）機吊座部分、齒輪箱吊座（zuò）部（bù）分、製動缸吊座部分、帽筒、連接座、牽引拉杆座及橫向止擋座。受加工空間和功率等因素的限製對（duì）設（shè）備性能（néng）要（yào）求很高，如在加工定（dìng）位座時需用直角銑頭，由於內側（cè）有製動缸吊座幹涉、外側有連杆（gǎn）座幹（gàn）涉，所以選用的直角銑頭外形尺寸則有一定（dìng）的限製，同時功率和轉矩也要滿足批（pī）量生產要求。

2. 設備選型的（de）主要技術要求

設備選型是一項細致而複雜的（de）技術工作，其主要工作內容包括加工對象與內容的確定、機床類（lèi）型與型號的選擇、機床規格（gé）參數（含精度指標）的確定、數控係統與數控功能（néng）選（xuǎn）擇、刀庫容量（liàng）與（yǔ）自動換刀（dāo）裝置的確定（dìng）、機床附件、工具與配套設備（bèi）選擇和（hé）生產廠家選擇。此外（wài），還要綜合考慮車間現場（chǎng）布局條件、公司承擔能力、操作者與維修工（gōng）的技術水平、機床廠售後服務、備件供應、機床能耗（hào）及（jí）環境汙染等（děng）各方麵（miàn）情況。

目前數控加工中心的種類很多，有動梁（liáng）的、定梁的、工作台移（yí）動的、龍門移動的（de）、交換工作台（tái）的及臥式鏜（táng）銑等，結合公司的產品結構、所加工產品的精度等（děng）級、設（shè）備的（de）性（xìng）價比和單位資金等方（fāng）麵的能力，最重要的一點是要滿足上述主要加工產（chǎn）品的特點，通過多方麵的調研和總結之後，初步鎖定了進口定梁龍門（mén）加工中（zhōng）心。

根據加（jiā）工產（chǎn）品的精度等級要求，選用龍門固定工（gōng）作（zuò）台移動式的龍門結構、全閉環控製的龍門加（jiā）工中（zhōng）心必須具備以下（xià）要求（qiú）: 要配備多個附（fù）件頭; 選用龍門立柱之間通過工（gōng）件的（de）最（zuì）大寬度≥ 3 300mm; 工作台尺寸≥ 2 500mm×8000mm;X 軸（工（gōng）作台移動、速度調節為無（wú）極）行程≥ 8 500mm，Y 軸（溜（liū）板橫向移動）行程≥ 4 500mm，Z 軸（滑枕垂向移動）行程≥ 1 300mm。結合公司原有本間加工（gōng）中心的使用情況（kuàng）以及（jí）對（duì）各設備廠家（jiā）的調研情況，選定主軸（主銑頭）連續輸出功率≥ 6 0 kW、最大（dà）轉矩≥ 1 800N · m、主軸（zhóu）（主銑頭）輸出轉速最低（dī）≤ 5r/min、最高≥ 2 000r/min，滑（huá）枕尺寸要求≥500mm×500mm。主軸（主銑頭）要（yào）求具有油溫恒定功能，為了使（shǐ）用刀具的一致性，選用主軸（主銑頭）適應ISO50 刀（dāo）柄。為滿足工件的加工精度（dù），除了設備具備（bèi）內冷功能和（hé）配（pèi）備小附件頭外，還對設備精度提出了一定的要求，主軸（zhóu）端麵跳動≤ 0.005mm，主軸徑向跳動≤ 0.005mm（近端）/ ≤ 0.008m m/300mm（遠端），X、Y 軸重複定（dìng）位精（jīng）度（dù）≤ 0.010mm，Z 軸全行程內定位精度（dù）≤ 0.020mm、重（chóng）複定位精度≤ 0.010mm。另外，由（yóu）於產品結構複雜，即加工城軌、地鐵轉向架構架又加工（gōng）高速動車組轉向架構架，所用刀具品種較多，則要求設備配備（bèi）鏈式刀庫及自動換刀裝置，刀庫中刀位數量不低於60 個，相鄰刀（dāo）位間距不低於125mm，可換刀最（zuì）大直徑不低於315mm，可換刀最大長度不低於500mm，可換刀最大（dà）重（chóng）量不低於30kg。換刀時間（T － T）不超過15s，具有雙向擇優選刀功能。

3．選定加工中心設備及附件頭

通過加工產品的圖紙（zhǐ）分析和對設備參數的要求，經過與多個廠家交流，最後選定進（jìn）口（kǒu）龍門加工（gōng）中心。此龍（lóng）門加工中心的結構為龍門固（gù）定工作台移動式、橫梁固定的龍門結構及全閉環控製。

（1）主要技術參數。按照（zhào）加工產品的（de）特點及初選設備要（yào）求的主（zhǔ）要特征參數，最終選定的設備為龍門框架（jià）式（shì）加工（gōng）中心。

（2）設備主要結構和特點。選定設備的基本結構為龍門固定、工作台移動的龍門框架式加工中心，銑頭溜板沿橫梁導軌左右移動，銑頭滑枕沿（yán）溜板導軌垂直移動，能實現X、Y、Z 三軸聯動。設備由床身、工作台、立柱、橫梁、溜板、滑（huá）枕、液（yè）壓係統、潤滑係統、冷卻係統、自動（dòng）排屑係統、氣（qì）動係（xì）統、數控係統（tǒng）、電控櫃、刀庫及附（fù）件頭庫等組成（chéng）。適合於五麵加工，具有銑、鑽、鏜和攻螺紋等功能。工作台上均設有標準T 形槽，其中在縱向設置一條高精度的T 形槽，與X 軸的平行度≤ 0.05mm; 在橫向（xiàng）設置一條高精（jīng）度的T 形槽，與Y 軸的平行度≤ 0.05mm。高精度T 形槽槽寬精度不低於H6，其他T 形槽槽寬精度不低於H8。T 形槽深度為28mm，間（jiān）距為200mm。X、Y、Z 軸采用光柵全閉環測量（liàng）係統，工作台在預載直線導軌上滑動，滑枕在Y 軸上橫向移動，在（zài）Z 軸上垂直移動。控（kòng）製係統為西門子840D 數控（kòng）係統（tǒng），有程（chéng）序模擬加工功能，滿足三軸聯動、五麵加（jiā）工功（gōng）能。

（3）配備附件頭（tóu）的要求。作為龍（lóng）門加工中心，尤其是加工構架的龍門加工中心，附件頭是必需的，借用附件頭可以完（wán）成工件的五麵加工，對於不同的附件頭，可以解決各種結構（gòu）不同的（de）加工部位。為能滿足這些（xiē）構（gòu）架的加工，除了主軸頭外，設備還分別配（pèi）備了5 個附件（jiàn）頭（見表1），即加長附件頭、直角附件頭、加長直角附件頭、窄直角附件頭及萬能附件頭，以滿足（zú）各種轉向架構架的加工。

除以上附件頭外，設備還配備圓盤型附件銑（xǐ）頭頭庫一個，內設（shè）頭位數6 個（5 個座用於附件頭、1 個座用於蓋板），能夠對設備配備的所有銑頭實（shí）現（xiàn）自動更換，換（huàn）頭時間不超過60s。同時，設（shè）備配有雷尼紹探頭1 個，型號為RMP60、錐度ISO50、分辨率為0.001 mm，用來對工件的測量，以保證加工前（qián）確定加工位置等。

4. 結（jié）語

通過使用上述（shù）設備選型的過程和方（fāng）法進行選擇和購置設（shè）備，通過半年來對普通鐵路（lù）客車209P 和200K、城軌地鐵A 型、B 型（xíng）、C 型以（yǐ）及高速動車組CRH3A、CRH3C、CRH380BL等多種構架的加工檢驗，證實了這（zhè）種選擇購置設（shè）備的方法合理、可行，因此這種選擇設備的（de）方法可以為購（gòu）置設備的人員提供一種選擇（zé）方案，同時還為推（tuī）銷機床的設備廠家提供一定參考。

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