■劉福貴

1. 概述

當(dāng)前，為了滿足鐵路貨車重載提速的需要，對鐵路貨車走行部分核心關(guān)鍵鑄件搖枕、側(cè)架的質(zhì)量和性能要求日益嚴(yán)格，為此搖枕、側(cè)架的鑄造采用整體芯工藝代替分體制芯工藝，以實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。我公司在引進意大利制芯生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，對其進行升級和改造。搖枕、側(cè)架通用型合芯機是實現(xiàn)整體芯工藝的核心關(guān)鍵設(shè)備，我公司本著自主研發(fā)的原則，通過借鑒國內(nèi)外同行業(yè)同類裝備研發(fā)的先進經(jīng)驗，自行設(shè)計制造出了搖枕、側(cè)架通用型合芯機。

2. 主要結(jié)構(gòu)及特點

如圖1、圖2所示，該裝備系統(tǒng)主要包括機架鋼結(jié)構(gòu)、走行機構(gòu)、提升機構(gòu)、對中夾緊機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等。

搖枕、側(cè)架通用型合芯機工作原理和過程：合芯機將上芯盒定位夾緊→提升→翻轉(zhuǎn)→前移→下降就位，然后通過下方的氣動浮動平臺上升托舉下芯盒，通過上芯盒和下芯盒的對正和貼合，完成合芯作業(yè)。

（1）走行機構(gòu) 本套裝備系統(tǒng)共設(shè)兩個工位，即芯盒提升翻轉(zhuǎn)工位和合芯工位，為實現(xiàn)這兩個工位轉(zhuǎn)換，采用走行車裝置帶動合芯機構(gòu)，整個運行過程分為快慢速行駛兩個階段，為此走行車以帶有制動裝置的電動機減速器為動力，并且通過變頻器控制電動機，實現(xiàn)走行動作的快慢速轉(zhuǎn)換和到位后的可靠停止，為防止運行意外情況的發(fā)生，軌道鋼結(jié)構(gòu)的兩端設(shè)有限位裝置，以確保整機的安全可靠。

通過導(dǎo)向輪以平直的導(dǎo)向軌導(dǎo)向裝置，以實現(xiàn)移動部分平穩(wěn)準(zhǔn)確運行和定位。

（2）提升機構(gòu) 以液壓缸為動力，通過導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，以實現(xiàn)提升部件的平穩(wěn)準(zhǔn)確升降。為防止上升過程中發(fā)生傾斜情況，采用齒輪齒條平衡導(dǎo)向機構(gòu)，即用通軸相聯(lián)的兩組齒輪，分別與兩組齒條嚙合傳動，齒輪固定于提升部件上，齒條固定于移動車體上，以確保升降動作均衡平穩(wěn)，減少和避免升降時傾斜和卡滯現(xiàn)象發(fā)生。

3. 對中夾緊機構(gòu)

對中夾緊機構(gòu)是該裝備的關(guān)鍵所在：為使工件準(zhǔn)確定位，采用鏈傳動對中機構(gòu)，以推拉液壓缸為動力，實現(xiàn)左右兩組夾具臂的對稱開合，從而實現(xiàn)工件的準(zhǔn)確對中夾緊。

具體結(jié)構(gòu)是將夾具臂以兩鏈輪中心連線為對稱中心斜對稱地串聯(lián)在封閉的鏈傳動中，同時設(shè)置鏈條張緊裝置，這樣一方面為避免對中動作過程中由于鏈條過松產(chǎn)生的兩組夾具臂的動作不同步現(xiàn)象，另一方面也防止鏈條脫鏈。

如圖3、圖4所示，當(dāng)液壓缸桿伸出時，帶動左右兩組移動座同時向外打開移動，當(dāng)液壓缸桿收縮時，帶動左右兩組移動座同時向內(nèi)并進移動，由于兩組移動座通過鏈條串聯(lián)，所以向外打開的行程和向內(nèi)并進的行程完全對稱統(tǒng)一，從而可靠地實現(xiàn)對中功能。

設(shè)置夾具臂左右對稱移動時，通過導(dǎo)柱與背襯橡膠O形密封圈的聚四氟乙烯導(dǎo)套導(dǎo)向副，具有彈性補償量和較好的耐磨性，從而確保其運動平穩(wěn)和精確。

圖1 合芯機結(jié)構(gòu)

圖2 合芯機制造現(xiàn)場

圖3 對中夾緊機構(gòu)示意

圖4 對中夾緊機構(gòu)生產(chǎn)現(xiàn)場

4. 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

夾臂下端設(shè)置專用夾頭，采用一面兩銷定位原理定位芯盒，上芯盒由對中夾緊機構(gòu)帶動專用夾頭定位夾緊后，以尾部帶緩沖的擺動液壓缸為動力裝置，通過齒條、齒輪傳動實現(xiàn)直線變旋轉(zhuǎn)的運動轉(zhuǎn)換，帶動夾具連同芯盒180?旋轉(zhuǎn)，從而現(xiàn)實工件的翻轉(zhuǎn)作業(yè)。翻轉(zhuǎn)動作分為兩步，第一步快速行程，第二步緩慢到位，動作行程采用接近開關(guān)檢測和控制。

翻轉(zhuǎn)機構(gòu)如圖5、圖6所示。

5. 液壓控制系統(tǒng)

芯盒定位及夾緊時要求動作平穩(wěn)緩慢和夾緊力度適宜，為此安裝了節(jié)流閥來控制液壓缸動作速度，從而控制各夾緊機構(gòu)的動作速度，安裝了調(diào)壓閥控制各夾緊機構(gòu)的執(zhí)行件的夾緊力，同時利用壓力繼電器，準(zhǔn)確判斷和控制夾緊是否適當(dāng)可靠，為使兩組翻轉(zhuǎn)機構(gòu)動作同步，分別專門設(shè)置了分流節(jié)流閥控制油路，以確保執(zhí)行件動作同步一致。

同時為使芯盒的夾緊安全可靠，即在任何情況下不至于相對夾具體發(fā)生移動現(xiàn)象，油路采用單向閥控制，這樣在夾具工作時即使液壓站停機，芯盒也會牢固地夾持在夾具上，從而保證作業(yè)時設(shè)備和操作者的人機雙方的絕對安全；同時為了防止泄漏現(xiàn)象，一律采用優(yōu)質(zhì)的液壓閥等元件，并且在摩擦副部位設(shè)置密封圈和密封護套。為防止停機時間過長出現(xiàn)升降機構(gòu)在自重作用下的下滑情況，系統(tǒng)配置蓄能器，確保合芯機狀態(tài)穩(wěn)定。

6. 電氣控制系統(tǒng)

在來料工位，采用呈高低差布置的兩組對射的光電開關(guān)檢測工件，以區(qū)分來料是搖枕還是側(cè)架，由于搖枕來料高點位置較高，兩組光電開關(guān)同時感應(yīng)信號，而側(cè)架來料高點位置較低，只有一組光電開關(guān)感應(yīng)信號，這樣可以準(zhǔn)確區(qū)分來料是搖枕還是側(cè)架，對應(yīng)搖枕和側(cè)架配備兩套程序控制合芯作業(yè)。

由于所有動作要求平穩(wěn)無沖擊，并且動作大多分為兩步，即第一步快速行程，第二步緩慢到位，所以控制方面采用接近開關(guān)檢測各動作是否到達相應(yīng)位置。

對于要求精確的行程，如芯盒合芯準(zhǔn)確到位，采用精度較高的編碼器計量行程（見圖7），控制芯盒升降動作運行和停止，同時應(yīng)用壓力繼電器檢測進一步確認各動作是否真實到位，從而保證合芯動作的安全性和準(zhǔn)確性。

7. 使用效果分析

搖枕、側(cè)架通用型合芯機作為制芯生產(chǎn)線的主機，在搖枕、側(cè)架等核心關(guān)鍵件的生產(chǎn)中起到了重要作用，相對于以往工藝及裝備的應(yīng)用，顯著提高了該類產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

該裝備總的特點是：定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，自動化程度高，可調(diào)整性強，產(chǎn)品通用性強，易于操作，安全性強，環(huán)保效果好，并且通過外觀的造型優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)商品化。該裝備系統(tǒng)具有較高的技術(shù)含量，目前在國內(nèi)和鐵路系統(tǒng)內(nèi)處于行業(yè)領(lǐng)先地位，已經(jīng)在貨車行業(yè)多個廠家獲得推廣應(yīng)用，為實現(xiàn)我國鐵路貨車提速重載發(fā)揮了重要作用，該項技術(shù)在鐵路系統(tǒng)內(nèi)外將有更加廣闊的應(yīng)用前景。

圖5 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)示意

圖6 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)生產(chǎn)現(xiàn)場

圖7 編碼器檢測裝置生產(chǎn)現(xiàn)場