不需焊后加工的构架与导框体组对工装设计

姜 辉

(中车山东机车车辆有限公司货车制造中心 山东 济南 250022 )

中车山东机车车辆有限公司中标小批量的架车车辆，载重40 t,运营速度不大于20 km/h。其中转向架采用的是2D轴构架式转向架。该转向架采用H形整体焊接构架结构，轴箱一系悬挂，两级刚度弹簧，吊环式利诺尔减振装置。H形整体焊接构架采用桥梁钢焊接而成，各梁断面为箱形结构。构架上焊有旁承盒座、制动梁闸瓦托吊架、杠杆支点座等。构架钢结构由2个侧梁组成与1个横梁组成组焊为H型整体。

经过图纸比对分析，侧梁组成采用双腹板结构，与JNZ-160型转向架侧梁组成类似；横梁组成与Y25型转向架横梁组成类似。其中,构架与导框体组对工装是保证构架质量的核心工装。

1 工装方案研讨

构架组成由构架钢结构、导框体、旁承座等组对焊接而成(见图1)。按照构架技术要求，长度方向为(1 750±2)mm，宽度方向为(1 956±2)mm，2个长度尺寸、宽度尺寸构成四边形长宽尺寸，四边形4个顶点的对角线差小于1.5 mm。

1—导框体；2—构架钢结构。图1 构架组成简图

构架钢结构位于导框体上面，导框体有4个。构架钢结构组成的横梁上面有中心孔“O”，为设计测量基准。按照设计基准与制造定位基准重合的原则，工装应该采用中心孔定位。但是中心孔为盲孔在横梁上面，不便于设计定位装置，所以应该采用图2中的构架组成反装方案，即构架钢结构在下面，导框体在上面。构架钢结构采用中心孔定位，工装胎体上设有定位销，构架钢结构容易实现定位夹紧；但是，4个导框体的定位夹紧机构需要设计为活动的，而活动的定位机构有间隙，不容易保证组对精度。

1—导框体；2—构架钢结构。图2 构架组成反装

如果采用图1正装方案定位，对于构架钢结构的定位，一般工装设计采用构架外形定位，设计基准与制造基准不统一，外形尺寸有变化则定位不准，不能保证构架中心与其组对的导框体中心重合。一般工艺是采用组对后整体加工消除组对误差。这种工艺因为要整体加工，效率低，成本高。为此，设计了一种不需焊后加工的构架与导框体组对工装，组对精度高，组对后不需再进行加工。

2 工装设计

2.1 工装方案设计

采用图1正装定位方案设计工装，但不采用构架钢结构的外形定位，而采用构架钢结构组成的横梁中心孔“O”为定位基准，满足设计基准与制造定位基准重合的原则。

设计圆锥形测量销，顶部留有中心孔，把测量销放在工件横梁中部的中心孔中，保证设计基准与制造基准重合；设计与测量销上平面等高的4个测量柱，测量柱上面标记测量点，建立高度方向的测量基准平面；设计4个导框体的定位单元和夹紧单元，保证4个定位单元的中心与4个测量柱的中心重合；设计6处移动构架钢结构的调整装置。工装使用时，先把4个导框体定位夹紧在胎体上；吊入构架钢结构，通过测量对角线、移动构架钢结构的方式保证构架钢结构的中心与4个导框体的中心重合。

2.2 工装结构设计

工装由以下6个部分组成：(1)导框体定位座；(2)导框体夹紧装置(见图3)；(3)构架钢结构位置调整装置；(4)构架测量销；(5)4个等高测量柱；(6)胎体。

1—导框体夹紧装置A；2—导框体定位座；3—定位挡A；4—定位挡B；5—导框体夹紧装置B。图3 4个导框体的定位夹紧

每个导框体用2个定位挡A在水平方向定位；用定位挡B在竖直方向定位；用2个导框体定位座在高度上定位。导框体夹紧装置A用于导框体的水平方向压紧，采用丝杆丝母压紧，丝杆头部长方形压头增加压紧面积；导框体夹紧装置B用于竖直方向压紧，采用丝杆丝母结构。

胎体如图4所示，4个等高测量柱上部加工4个测量点A、B、C、D。构架钢结构位置调整装置为丝杆丝母结构，共6组，用于调整构架相对导框体的相对位置。测量销为阶梯圆锥体，测量销下部与工件构架中心孔定位配合连接，上部有中心测量孔。工件构架钢结构预先划出4个中心点E、F、G、H。

1—4个等高测量柱(测量柱为圆柱型，上部有中心孔)；2—构架位置调整装置；3—测量销。图4 胎体

2.3 工装的加工及检测

为了保证工装的精度，设计要求工装定位单元焊后去应力处理，留加工余量，胎体整体在5 m数控机床上加工到图纸要求尺寸。保证4个导框体定位中心与4个等高测量柱的中心重合。4个等高测量柱的中心为矩形，在测量柱上加工测量基准点。

具体要求如下：(1)导框体定位座面水平度不大于0.2 mm,8个面高低差不大于0.5 mm。(2)导框体定位座的对角线与4个等高测量柱的对角线中心重合,对角线差不大于0.8 mm。(3)4个等高柱高度差不大于1 mm。

用三坐标测量机对工装进行尺寸检测，不合格尺寸通过增减调整垫片等方法调整工装尺寸直到满足工装图纸的尺寸精度要求。

2.4 使用方法

(1)把4个工件导框体分别放在导框体定位座上，用导框体夹紧装置夹紧。

(2)把工件构架钢结构放在4个导框体上面，把构架测量销放在构架钢结构中心孔中。

(3)用构架调整装置移动工件构架钢结构，使测量销中心与到4个等高测量柱中心尺寸相同，即OA=OB=OC=OD。则构架钢结构中心与导框体中心重合，但不能保证对角线重合。

(4)测量构架钢结构侧梁上的中心(预先划好

中心线)到4个等高测量柱中心尺寸，如果不相同，通过调整工件构架钢结构位置，保证EA=FB,CG=DH，即构架钢结构对角线与导框体中心重合。

(5)通过调整，位置尺寸合格后，用构架调整装置固定构架钢结构，然后进行4个导框体与构架钢结构的组对焊接。

3 结束语

通过尺寸测量，调整构架钢结构的相对位置，保证构架中心与4个导框体的中心重合以及构架对角线与导框体中心重合，效果良好，保证了构架钢结构与导框体的组对质量。工件组对后不需整体加工，提高了生产效率，降低了生产成本。该工装在2D轴构架与导框体组对生产中进行了实际应用，从现场评测情况看，通过预先对构架钢结构划出中心线，结合现场测量及工装调整的方法可以满足构架与导框体的组对质量要求。 □