浅析AC4型转向架主要生产工艺

赵丹　刘子健

摘 要：转向架是轨道交通车辆的重要组成部分之一，它承载着整个车辆的重量。转向架的产品质量直接影响着车辆运行的安全性和可靠性。本文是浅析美国GE公司AC4型转向架的主要生产工艺，包括转向架构架、制动支架及衬套等零部件的机械加工、装配及热处理工艺。

关键词：AC4型转向架；构架；机械加工；装配

1 前言

在科技迅速发展的今天，轨道交通已成为经济发展的一个重要支柱，转向架则是交通车辆上至关重要的部件，它起到了提供牵引力、减震、车辆制动等主要作用。我公司为美国GE公司生产的AC4型转向架主要用于载货火车车头，因其结构复杂，加工部位多，加工精度要求高，所以转向架的生产工艺需要不断优化。本文是根据我厂生产的实际情况详细分析了AC4型转向架的主要生产工艺。

2 AC4型转向架结构分析

2.1 构架结构分析

我公司生产的AC4型转向架是由构架、制动支架、衬套、耐磨护板、角钢等零部件装配而成的。转向架构架的总尺寸为5738mm×2550mm×760mm，材质近似于25#钢，重量约为6.5吨。转向架构架是转向架的骨架，它是由左右两个侧梁、前中后三个横梁组成，每个侧梁上有6个弹簧箱，横梁上共有4个侧轴承座脚。因为AC4型转向架构架属于薄壁箱型封闭式结构在加工过程中易产生变形，所以除了需要热处理矫形之外，在机械加工、焊接及装配工艺中都需要考虑应力引起变形的问题。除此之外，由于加工部位复杂，机床和工艺基准的选定也很重要。

2.2 制动支架结构分析

制动支架是转向架上主要用于连接刹车系统的零件，每个转向架上面有3组不同类型的制动支架，每组支架有尺寸不同环形槽和精度要求较高的孔。由于制动支架需要与构架焊接装配，所以其加工尺寸的稳定性尤为重要。

3 AC4型转向架主要加工工艺分析

3.1 机械加工工艺重点分析

3.1.1 整体结构分析，AC4型转向架构架属于薄壁结构在加工过程易产生应力变形。加工基准的选择要考虑构架整体的对称性、重要孔间的同轴度、重要表面的尺寸精度和形位公差[1]要求。如弹簧箱导框内侧要装配车轮，左右两侧导框同轴度要严格控制。

3.1.2 机床选用分析，构架的外型结构复杂，个别加工空间较小，因此选用可以安装多种类型铣头的数控龙门加工中心。

3.1.3 加工方式分析，AC4型转向架构架加工部位较多，整个构架加工完成需涉及镗、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工方式并且还需要粗、精两次加工完成，尺寸的稳定性和工艺性要求高，加工难度大。

3.1.4 工装 具分析，为了减少加工引起的变形，要合理的选择装卡和压装点。如工件、夹具在机床上的位置、夹具的定位、夹紧机构和辅助夹紧装置的位置、性质和尺寸与刀具和铣头是否干涉，并且也要保证装 方便，减少加工台时等问题。

3.1.5 刀具选用的分析，由于转向架构架的外型复杂、加工精度要求高，特殊部位加工空间狭小，刀具选用难度加大。

3.1.6 数控龙门铣镗床加工程序的编制，要考虑定位基准的选择、刀具的损耗，加工效率。

3.2 机械加工工艺的改进

3.2.1 机械加工工艺流程的改进

转向架构架的主要加工流程为一次划线→正反面粗加工→二次划线→正反面精加工→钻孔→攻丝→检查。大体上采用工序集中的加工方法。由于构架的加工部位较多，可根据生产节奏适当的进行工艺分散。在进行精加工之前可以在普通的镗铣床上进行粗加工，这样可以减少刀具的损耗、节约加工成本。

构架胎具的改进，原来用特制胎具和压板、千斤顶等辅助加紧机构，由于压装点不固定或装 点过多，造成构架各部受力不均匀导致构架变形。根据加工经验总结用普通方箱水平垫高定位，千斤顶支撑中心面，压板均匀分布，适当压紧力的方法，基本能够保证加工尺寸要求。

孔的加工，构架上的孔均为过盈配合，丝孔数量较多。现采用在数控龙门镗铣床上用中心钻定位后，用立式钻床加工。数控编程将各孔定位，立式钻床钻孔，加工表面质量和加工效率有较大提高。两槽和三槽制动支架上的？准11.5孔要求同？准40.77精孔垂直对中分布，垂直度要求为0.06mm。由于个别毛坯内部质量不好及现有摇臂钻床稳定性不好造成了部分加工件产品质量不稳定。现使用专用立式钻床，配 活工作台，可以提高加工质量。

3.2.2 特殊刀具的选用

转向架构架上4-？准40.77mm孔公差为±0.05mm原来用普通铰刀加工，现采用微调精镗刀加工。与普通铰刀相比微调精镗刀可以根据加工实际情况微调刀尖尺寸，不仅能保证上下2个孔的同轴度，又能提高加工表面质量。

转向架构架上4处凸台上下面需要加工，此处宽度约为177.7mm、厚度为31.75mm。原来采用普通的槽铣刀和加长棒铣刀加工，刀具伸长量大、刀具抖动影响加工表面质量和效率。现采用的是特制的Φ630mm可转位槽铣刀，一次性加工不会产生抖动，提高了表面质量，减少了加工台时。

螺纹铣刀的选用，转向架构架上共有61处英制螺纹丝孔，原采用旋风铣刀加工，刀具损耗大工作效率低，现在改用螺纹铣刀加工不但效率大幅提高，而且刀片基本没磨损。

立方氮化硼刀的选用，此类刀材质的硬度仅次于金刚石，适合切削黑色金属，可加工硬度为50HRC的淬硬钢。装配在制动支架上材质为60Si2Mn的衬套在调制后硬度可达56～60HRC，精加工时需要钻孔，我们采用立方氮化硼刀，充分满足了衬套上孔的尺寸和精度要求。

4 AC4型转向架装配工艺

转向架的装配零件主要包括制动支架、衬套、角钢、弹簧座、角钢、耐磨护板等。其中主要的装配方式为焊接装配和压装装配。

转向架构架上的孔与衬套均为过盈配合，我们采用的是压装装配。制动支架都是焊接装配在构架本体上。制动支架在装配定位时应保持一定的装配尺寸，由于装配空间狭小，不便于测量，原有的简单胎具不能满足装配尺寸。因此，我们特制了一组装配胎具，上面安装可调节的装置，能有效的对制动支架进行定位，也满足了定位基准的统一要求，既保证了装配尺寸，又便于测量。

由于转向架构架与两槽制动支架装配时要保持孔的同轴度，若在装配前钻孔，装配后构架本体与制动直接上孔的同轴度不能便于测量，很难满足精度要求，所以两槽制动支架上的孔采用先焊接装配、后钻孔的加工方法，较好的满足了尺寸精度要求。

5 结束语

通过AC4型转向架的生产制造，我公司全面掌握了各类型转向架制造的核心技术，该项技术的进步也为公司创造了良好的经济效益，为今后的生产经营奠定了扎实的基础。

参考文献

[1]王伯平.互换性与测量技术基础[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]夏利芳.金属热处理工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012.endprint