姜 輝

(中車山東機(jī)車車輛有限公司貨車制造中心 山東 濟(jì)南 250022 )

中車山東機(jī)車車輛有限公司中標(biāo)小批量的架車車輛，載重40 t,運(yùn)營(yíng)速度不大于20 km/h。其中轉(zhuǎn)向架采用的是2D軸構(gòu)架式轉(zhuǎn)向架。該轉(zhuǎn)向架采用H形整體焊接構(gòu)架結(jié)構(gòu)，軸箱一系懸掛，兩級(jí)剛度彈簧，吊環(huán)式利諾爾減振裝置。H形整體焊接構(gòu)架采用橋梁鋼焊接而成，各梁斷面為箱形結(jié)構(gòu)。構(gòu)架上焊有旁承盒座、制動(dòng)梁閘瓦托吊架、杠桿支點(diǎn)座等。構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)由2個(gè)側(cè)梁組成與1個(gè)橫梁組成組焊為H型整體。

經(jīng)過圖紙比對(duì)分析，側(cè)梁組成采用雙腹板結(jié)構(gòu)，與JNZ-160型轉(zhuǎn)向架側(cè)梁組成類似；橫梁組成與Y25型轉(zhuǎn)向架橫梁組成類似。其中,構(gòu)架與導(dǎo)框體組對(duì)工裝是保證構(gòu)架質(zhì)量的核心工裝。

1 工裝方案研討

構(gòu)架組成由構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)、導(dǎo)框體、旁承座等組對(duì)焊接而成(見圖1)。按照構(gòu)架技術(shù)要求，長(zhǎng)度方向?yàn)?1 750±2)mm，寬度方向?yàn)?1 956±2)mm，2個(gè)長(zhǎng)度尺寸、寬度尺寸構(gòu)成四邊形長(zhǎng)寬尺寸，四邊形4個(gè)頂點(diǎn)的對(duì)角線差小于1.5 mm。

1—導(dǎo)框體；2—構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)。圖1 構(gòu)架組成簡(jiǎn)圖

構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)位于導(dǎo)框體上面，導(dǎo)框體有4個(gè)。構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)組成的橫梁上面有中心孔“O”，為設(shè)計(jì)測(cè)量基準(zhǔn)。按照設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與制造定位基準(zhǔn)重合的原則，工裝應(yīng)該采用中心孔定位。但是中心孔為盲孔在橫梁上面，不便于設(shè)計(jì)定位裝置，所以應(yīng)該采用圖2中的構(gòu)架組成反裝方案，即構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)在下面，導(dǎo)框體在上面。構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)采用中心孔定位，工裝胎體上設(shè)有定位銷，構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)定位夾緊；但是，4個(gè)導(dǎo)框體的定位夾緊機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)為活動(dòng)的，而活動(dòng)的定位機(jī)構(gòu)有間隙，不容易保證組對(duì)精度。

1—導(dǎo)框體；2—構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)。圖2 構(gòu)架組成反裝

如果采用圖1正裝方案定位，對(duì)于構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)的定位，一般工裝設(shè)計(jì)采用構(gòu)架外形定位，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與制造基準(zhǔn)不統(tǒng)一，外形尺寸有變化則定位不準(zhǔn)，不能保證構(gòu)架中心與其組對(duì)的導(dǎo)框體中心重合。一般工藝是采用組對(duì)后整體加工消除組對(duì)誤差。這種工藝因?yàn)橐w加工，效率低，成本高。為此，設(shè)計(jì)了一種不需焊后加工的構(gòu)架與導(dǎo)框體組對(duì)工裝，組對(duì)精度高，組對(duì)后不需再進(jìn)行加工。

2 工裝設(shè)計(jì)

2.1 工裝方案設(shè)計(jì)

采用圖1正裝定位方案設(shè)計(jì)工裝，但不采用構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)的外形定位，而采用構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)組成的橫梁中心孔“O”為定位基準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與制造定位基準(zhǔn)重合的原則。

設(shè)計(jì)圓錐形測(cè)量銷，頂部留有中心孔，把測(cè)量銷放在工件橫梁中部的中心孔中，保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與制造基準(zhǔn)重合；設(shè)計(jì)與測(cè)量銷上平面等高的4個(gè)測(cè)量柱，測(cè)量柱上面標(biāo)記測(cè)量點(diǎn)，建立高度方向的測(cè)量基準(zhǔn)平面；設(shè)計(jì)4個(gè)導(dǎo)框體的定位單元和夾緊單元，保證4個(gè)定位單元的中心與4個(gè)測(cè)量柱的中心重合；設(shè)計(jì)6處移動(dòng)構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)的調(diào)整裝置。工裝使用時(shí)，先把4個(gè)導(dǎo)框體定位夾緊在胎體上；吊入構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)，通過測(cè)量對(duì)角線、移動(dòng)構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)的方式保證構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)的中心與4個(gè)導(dǎo)框體的中心重合。

2.2 工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工裝由以下6個(gè)部分組成：(1)導(dǎo)框體定位座；(2)導(dǎo)框體夾緊裝置(見圖3)；(3)構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)位置調(diào)整裝置；(4)構(gòu)架測(cè)量銷；(5)4個(gè)等高測(cè)量柱；(6)胎體。

1—導(dǎo)框體夾緊裝置A；2—導(dǎo)框體定位座；3—定位擋A；4—定位擋B；5—導(dǎo)框體夾緊裝置B。圖3 4個(gè)導(dǎo)框體的定位夾緊

每個(gè)導(dǎo)框體用2個(gè)定位擋A在水平方向定位；用定位擋B在豎直方向定位；用2個(gè)導(dǎo)框體定位座在高度上定位。導(dǎo)框體夾緊裝置A用于導(dǎo)框體的水平方向壓緊，采用絲桿絲母壓緊，絲桿頭部長(zhǎng)方形壓頭增加壓緊面積；導(dǎo)框體夾緊裝置B用于豎直方向壓緊，采用絲桿絲母結(jié)構(gòu)。

胎體如圖4所示，4個(gè)等高測(cè)量柱上部加工4個(gè)測(cè)量點(diǎn)A、B、C、D。構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)位置調(diào)整裝置為絲桿絲母結(jié)構(gòu)，共6組，用于調(diào)整構(gòu)架相對(duì)導(dǎo)框體的相對(duì)位置。測(cè)量銷為階梯圓錐體，測(cè)量銷下部與工件構(gòu)架中心孔定位配合連接，上部有中心測(cè)量孔。工件構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)預(yù)先劃出4個(gè)中心點(diǎn)E、F、G、H。

1—4個(gè)等高測(cè)量柱(測(cè)量柱為圓柱型，上部有中心孔)；2—構(gòu)架位置調(diào)整裝置；3—測(cè)量銷。圖4 胎體

2.3 工裝的加工及檢測(cè)

為了保證工裝的精度，設(shè)計(jì)要求工裝定位單元焊后去應(yīng)力處理，留加工余量，胎體整體在5 m數(shù)控機(jī)床上加工到圖紙要求尺寸。保證4個(gè)導(dǎo)框體定位中心與4個(gè)等高測(cè)量柱的中心重合。4個(gè)等高測(cè)量柱的中心為矩形，在測(cè)量柱上加工測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。

具體要求如下：(1)導(dǎo)框體定位座面水平度不大于0.2 mm,8個(gè)面高低差不大于0.5 mm。(2)導(dǎo)框體定位座的對(duì)角線與4個(gè)等高測(cè)量柱的對(duì)角線中心重合,對(duì)角線差不大于0.8 mm。(3)4個(gè)等高柱高度差不大于1 mm。

用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)工裝進(jìn)行尺寸檢測(cè)，不合格尺寸通過增減調(diào)整墊片等方法調(diào)整工裝尺寸直到滿足工裝圖紙的尺寸精度要求。

2.4 使用方法

(1)把4個(gè)工件導(dǎo)框體分別放在導(dǎo)框體定位座上，用導(dǎo)框體夾緊裝置夾緊。

(2)把工件構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)放在4個(gè)導(dǎo)框體上面，把構(gòu)架測(cè)量銷放在構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)中心孔中。

(3)用構(gòu)架調(diào)整裝置移動(dòng)工件構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)，使測(cè)量銷中心與到4個(gè)等高測(cè)量柱中心尺寸相同，即OA=OB=OC=OD。則構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)中心與導(dǎo)框體中心重合，但不能保證對(duì)角線重合。

(4)測(cè)量構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)側(cè)梁上的中心(預(yù)先劃好

中心線)到4個(gè)等高測(cè)量柱中心尺寸，如果不相同，通過調(diào)整工件構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)位置，保證EA=FB,CG=DH，即構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)對(duì)角線與導(dǎo)框體中心重合。

(5)通過調(diào)整，位置尺寸合格后，用構(gòu)架調(diào)整裝置固定構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行4個(gè)導(dǎo)框體與構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)的組對(duì)焊接。

3 結(jié)束語

通過尺寸測(cè)量，調(diào)整構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置，保證構(gòu)架中心與4個(gè)導(dǎo)框體的中心重合以及構(gòu)架對(duì)角線與導(dǎo)框體中心重合，效果良好，保證了構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)與導(dǎo)框體的組對(duì)質(zhì)量。工件組對(duì)后不需整體加工，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。該工裝在2D軸構(gòu)架與導(dǎo)框體組對(duì)生產(chǎn)中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，從現(xiàn)場(chǎng)評(píng)測(cè)情況看，通過預(yù)先對(duì)構(gòu)架鋼結(jié)構(gòu)劃出中心線，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及工裝調(diào)整的方法可以滿足構(gòu)架與導(dǎo)框體的組對(duì)質(zhì)量要求。 □