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    機車異形薄壁件加工工藝

    2022

    09/14 09:23:45
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    抱軸箱是機車轉向架中一個重要的零部件,其主要作用是使驅動電動機在車軸上與齒輪更好地嚙合,確保運行平穩?,F階段,在機車設計中,轉向架部分空間通常非常緊湊,這就使抱軸箱注定成為薄壁異形件。抱軸箱整體加工質量的好壞將直接影響機車的行車安全。
    1. 抱軸箱的加工現狀
    以DF8B機車抱軸箱為例,箱體絕大部分非加工尺寸不超過15mm;兩端軸承安裝位置為整圓,中間部位為安裝驅動電動機而將其設計為非整圓,通過螺栓將電動機安裝在中間平面上。
    由于結構復雜,抱軸箱材料采用韌性好的C級鑄鋼,采用常規機加工方式,基本加工工序為:毛坯澆鑄→清理→退火→清砂→噴丸→劃線→粗加工→焊補→半精加工→精加工→探傷→交檢。
    2. 加工難點分析
    該產品RAM分析中,一級故障率為兩端軸承孔尺寸及形位公差,該因素將直接影響到軸承的安裝,整體影響車軸的使用性,如出現問題,將直接造成軸承失效,危及行車安全。
    (1)抱軸箱鑄造質量要求:該抱軸箱的材料為C級鋼,其控制難點在于鑄造質量及后續缺陷處理后對加工尺寸及形位尺寸的影響。
    (2)抱軸箱主要尺寸和形位公差精度要求:兩端軸承孔孔徑尺寸分別為φ344+0.057 +0mm、φ360-0.041 -0.098mm。兩端軸承孔同軸度為0.04mm,軸承孔由于直接裝配軸承,其圓柱度要求為0.015mm,尺寸公差為0.057mm。
    3. 工藝改進措施
    為確保產品質量,及時發現鑄造缺陷,特意在粗加工工序后,安排對電動機面內部及兩軸承孔端面增加超聲波探傷檢測,避免半精加工后出現重大的鑄造缺陷。通過多批次檢驗,發現存在幾個明顯的問題:由于鑄件毛坯問題,盡管在粗加工后采取了補焊處理,但在后續加工過程中仍然存在較多缺陷、裂紋。尤其是兩端軸承孔內,在精加工孔口經常會出現較大的疏松,夾砂、砂眼及裂紋等缺陷,由于本身留量不大,對后續處理難度加大。而且由于該產品屬于異形薄壁件,中間又是半圓結構,多次補焊后又沒有回火的條件,焊接應力及加工應力不能及時消除,因此加工完后孔變形較大。盡管在加工時檢測合格,但在產品由工裝上松開后,再次檢測時尺寸差異大,不能滿足圖樣要求。針對上述問題,逐一分析并采取改進措施。
    (1)改進鑄造工藝,降低鑄造缺陷。眾所周知,越靠近澆冒口缺陷越多?,F有鑄造工藝澆冒口在兩端軸承孔附近,加工后此部位出現缺陷的情況比較普遍,且不好處理,因此將原來在軸承孔內澆冒口位置改為在電動機面上澆冒口,而且電動機面上加工量可以適當增加,給后續缺陷處置留有余量,可以保證粗加工后多次處理并回火。
    (2)精加工前增加工序,消除內應力。精加工前增加工序為探傷、焊補、退火和噴丸。具體做法為:在毛坯粗加工時,將所有加工面加工成形,按正常留量尺寸,放量1mm。粗加工完后,對所有加工面、非加工面進行全面檢查;非加工面重點是外觀檢查,對于缺料、缺陷及時標注出來,避免后續不再處理后影響整體質量;對加工面進行磁粉探傷,找出所有裂紋、疏松,明顯的砂眼、夾砂等,將所有缺陷標注清晰;然后對所有加工面、非加工面缺陷統一處理,處理方法為采用專用焊條進行保溫焊接,將所有缺陷、裂紋全部消除;打磨后再次探傷確認;無裂紋后再采用高溫退火,消除所有加工、焊接應力,避免在后續加工后再陸續釋放應力,造成產品加工尺寸不穩定。
    通過工藝調整,取得的改進效果有:在后續加工過程中,毛坯二次失效后加工性能得到極大的提高;由于對鑄件原有缺陷提前預防和多次處理,在后續加工中不再出現焊接硬點、夾砂、砂眼等,以及刀具異常磨損、崩刃等影響產品尺寸及外觀質量的問題。同時,由于回火徹底,所以加工后尺寸變化較小。通過2臺份12件產品跟蹤檢測,其加工尺寸變化均在0.01mm以內,說明工藝改進基本解決了變形、缺料、刀具異常磨損或崩刃等影響產品質量的問題,改進有效。
    4. 后續再改進
    后續精鏜孔工序中,在加工后工件未松開前都要進行檢測,若尺寸未到位要及時進行刀具修正后進行插補。但是有幾次均出現了在松開工件前檢測,尺寸橢圓度均保證在0.01mm以內,但一旦松開夾具再進行檢測時,卻發現前后存在較大的差異,有時甚至還出現尺寸超差的現象。
    前期對毛坯及缺陷的處理方案經過驗證比較有效和可行,對精鏜中出現的問題就只能在機械加工方式方法上查找原因。粗加工時的幾道工序對后續沒有影響,如精銑電動機面孔、鉆螺栓孔等,均在精加工軸承孔前都已經加工到位,并且在精加工軸承孔時還要利用電動機面及螺栓孔,作為定位及壓緊工件用。
    可以看出,電動機面與工裝面對面貼合,加工前須對抱軸箱壓緊,抱軸箱反面螺孔同時兼作壓緊用。由于貼合面比較長,針對加工后測量合格、夾緊松開后出現尺寸變動的情況,分析可能有以下原因:①由于每個工人習慣不一樣,對壓緊力把握不同。②把緊4個螺栓時先后順序不一致,各部位受力不均,易導致加工后變形大。
    改進方案為:將工裝與工件接觸面積減小,只在4個螺栓壓緊部位留量,讓壓緊部位有足夠支撐;對工裝進行修改,即抱軸箱與工裝只在螺栓壓緊部位保留接觸,其余部位加工去除0.5~1.0mm。改進后,經多次檢測,完全滿足設計要求。
    機車異形薄壁件加工工藝
    關鍵詞:機車異形薄壁件加工
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