（机械工程专业论文）车辆轮轴加工、组装工艺与过程的分析.pdf

摘要 摘要 车辆轮轴是以转向架为载荷承受体的铁路货车运输的重要零部件，其质量状 况直接关系到铁路运营的安全，也是影响铁路货车成本的重要组成部分。车辆轮 轴技术的发展和运用，体现了一个国家的货物重载、高速运输的水平，是铁路跨 越式大发展的“瓶颈”之一。本文主要以国内某铁路货车新造厂车辆轮轴的加工、 组装技术为研究基础，对正确应用轮轴基础生产线以期提高车辆轮轴加工、组装 质量进行了详细分析。 文中综述了国内外车辆轮轴技术的发展状况，详细介绍了国内轮轴工艺生产 线的建设和应用情况，指出了工艺生产线投用后在产品加工和日常维护方面，所 面临的严峻形势和迫切需求，点出了文章研究的中心议题。 首先，对车辆轮轴加工、组装图纸进行了分析，根据部文规定和生产现状， 合理设置了生产工序，从人员、设备、材料、制度、环境、测量六方面着手，围 绕“提高产品质量 这一目标，制定了相应制度，培训了人员，选择了工卡量具 和工装。 其次，对车辆轮轴加工、组装工艺生产线所选用的相应设备性能和技术参数 进行了介绍，重点讲述了如何正确使用和调整设备，以期能够更加节约制造成本 和提高产品质量。 最后，作者依据在现场多年积累的车辆轮轴管理、设备使用调整等经验，对 车辆轮轴加工、组装过程中普遍存在和一些特例进行了原因分析，提出了整改措 施，并经实践证明可行性非常强；为进一步应用好车辆轮轴工艺生产线，制造出 更高质量的车辆轮轴奠定了坚实的基础。 关键词：铁路；车辆轮轴；工艺；设备：质量；数控；程序 山东人学硕+ 学位论文 a b s t r a c t v e h i c l e sa x l ea r ev e r yi m p o r t a n tc o m p o n e n t sf o r l o r r yb a s e d o nb o g i e sl o a d ，a x l e q u a l i t i e sh a v es t r a i g h ti m p a c to nl o r r ys a f e t y ，a n dm a i np a r t si nr e l a t i o nt oc o s to f p r o d u c i n gl o r r y a d v a n c i n ga n du s i n go ft e c h n o l o g yo nv e h i c l e sa x l ei n d i c a t en a t i o n a l l e v e lo fg o o d so v e rl o a d i n ga n dh i g h s p e e dc a r r y i n g ，a n do n eo fam a s so f “b o t t l e - n e c k o nr a i l w a ya d v a n c i n gq u i c k l y b a s i n go ns t u d y i n gv e h i c l e sa x l em a k ea n d a s s e m b l yo f l o r r i e s p r o d u c i n ga th o m e ，t h i sa r t i c l eh a sad e t a i l e da n a l y s i so fr i g h tu s i n ga x l ep r o d u c t l i n e ，a n da i m st oh e i g h t e n i n gv e h i c l e sa x l em a k ea n da s s e m b l yq u a l i t i e s t h e r ei si n t r o d u c t i o no fd e v e l o p i n gs t a t u sa b o u tv e h i c l e sa x l et e c h n o l o g ya th o m e a n da b r o a d ， e s t a b l i s h i n ga n da p p l y i n gs t a t u sa b o u tv e h i c l e sa x l ep r o d u c tl i n ea th o m e ， p o i n t i n go u tt h a tp r o d u c tl i n eu s e df a c e s t h eg r i ms i t u a t i o na n dt h eu r g e n td e m a n da b o u t p r o c e s s i n ga n dd a y - t o d a ym a i n t e n a n c e ，i n d i c a t i n gt h ec e n t r a lt o p i co ft h er e s e a r c h f i r s t ，t h ea r t i c l ea n a l y z e st h ev e h i c l ea x l ep r o c e s s i n ga n da s s e m b l yd r a w i n g s ， a c c o r d i n g t ot h er e g u l a t i o n so fm i n i s t r yo fr a i l w a y sa n d p r o d u c t i o ns t a t u so ft h e f a c t o r y ，ar e a s o n a b l ep r o d u c t i o np r o c e s si ss e tu p o nt h eb a s i so ft h e 9 0 a l 争一”i m p r o v i n gg r a d u a l l yt h eq u a l i t yo fp r o d u c t s ”，t h ea r t i c l ec o n s i d e r ss i xf a c t o r s p e o p l e 、m a c h i n e s 、m a t e r i a l s 、r u l e sa n dr e g u l a t i o n s 、e n v i r o n m e n t 、m e a s u r i n g ，s e t s d o w nt h ec o r r e s p o n d i n gr u l e sa n dr e g u l a t i o n s ，t r a i n ss t a f f , c h o s e st h em e a s u r i n gt o o l s a n de q u i p m e n t s s e c o n d ，t h ea r t i c l ei n t r o d u c e st h ep e r f o r m a n c ea n dt e c h n i c a lp a r a m e t e r so ft h e c o r r e s p o n d i n gd e v i c es e l e c t e do nt h ea x l ea s s e m b l yp r o d u c t i o nl i n e s ，a n dt e l l so fh o w t o p r o p e r l yu s ea n da d j u s te q u i p m e n t s ，w i ma v i e wt od e c r e a s ec o s ta n di m p r o v ep r o d u c t q u a l i t y f i n a l l y ，d e p e n d i n go ne x p e r i e n c e sa c c u m u l a t e do v e rt h ey e a r sa b o u ta x l e m a n a g e m e n ta n du s eo fe q u i p m e n t ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h er e a s o n si nr e l a t i o nt o q u a l i t i e st h a to f t e no c c u rd u r i n gt h ea x l ea s s e m b l y ， a n de s t a b l i s h st a r g e t e dr e c t i f i c a t i o n m e a s u r e s t h e r ei st h es t a b l ef o u n d a t i o no nb e t t e ru s i n gt h ea x l ep r o d u c t i o nl i n e sa n d m a k i n gh i g h e r q u a l i t ya x l e k e yw o r d s ：r a i l r o a d ；v e h i c l e sa x l e ；t e c h n i c s ；e q u i p m e n t ；q u a l i t y ；n u m e r i c a lc o n t r o l ； p r o g r a m v i i i 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，以 国内某铁路货车新造厂车辆轮轴加工组装为研究对象，以自己多年从 事车辆轮轴加工组装管理总结积累的经验为基础，进行研究所取得的 成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个 人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律责任由本人承担。 论文作者签名：日期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文 论文作者签名日期： 一 趣 规 名 此 噬 守 师 一夕 舳半 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 车辆轮轴技术的发展与展望 1 1 1 国外车辆轮轴技术发展与展望 轮轴是铁路机车车辆走行部位的重要部件，轮轴的加工、组装质量直接关系 到行车的安全性n 1 ，也是影响铁路货车成本的重要组成部分。在铁路诞生以来的 1 6 0 多年中，随着铁路运输的发展，轮轴技术的进步一直是世界各国铁路所关注的 热点引。 自5 0 年代以来，世界铁路迎来高速、重载运输发展的新时期，许多发达国家 依照本国情况，竞相开行重载货物列车，有力地促进了高速、重载轮轴技术的开 发和应用1 。如在火车因振动产生的噪音、车轮与轮轨的摩擦、车轮的材质和外型、 车轴的材质和外型、车轴的运用周期以及轮轴的最优化设计等方面进行的理论研 究和试验，且有许多已经投入到轮轴的实际生产中h 叫。 澳大利亚的重载铁路运输在世界上是比较先进的，其重载铁路线上运行着世 界上最重、最长的货运列车1 。该国货车的轴重达到了3 0t 及以上。为了满足车 辆高速、重载及进一步提高使用可靠性的要求，包括澳大利亚在内的世界各国都 在不断地改进轮轴结构，如缩短车轴载荷中心到轴颈根部的距离等。 美国、加拿大铁路以重载运输为主。美国轴重2 9 8t ( f 轴) 、载重9 0t 1 0 0t 级。轴重3 2 4 3t ( 超f 轴) 、载重11 0t 级的货车是目前的主型新造车， 轴重2 5t 货车多数已经淘汰m 3 。 欧洲铁路现有货车轴重1 8t 2 2 5t ，最高运行速度可达1 4 0k m h 1 6 0k m h 。 近年来，欧洲开始研究试验开行2 5t 轴重重载货车和2 0 0k m h 轻快货车刭。 目前的高速重载轮轴技术在结构设计上还有许多待开发和研究的问题，如在 高速车轮上采用复合材料等新材质、重载轮轴的轻量化及在高速运输中推广使用 空心轴、轮轴抗疲劳研究等等1 3 3 。 1 1 2 国内车辆轮轴技术发展与展望 与国外高速、重载铁路运输的大发展相比，中国在高速、重载铁路运输方面 技术相对薄弱，起步较晚，且运用前景广阔扪。近几年来，为提高我国铁路货物 运输能力，缓解制约国民经济发展的瓶颈问题，有效降低能源消耗n 毫蚓，在铁路跨 山东大学硕十学佗论文 越式发展战略的指导下，铁路货车系统全面落实科学发展观，坚持技术引进与自 主创新相结合，走引进、消化吸收再创新与自主创新之路，在提速、重载方面通 过集成创新、通力合作，及时推出了一系列货车新品种及配套技术，成功实现了 铁路货车由6 0t 级向7 0t 级的全面升级换代n2 | 。2 0 0 5 年3 月，铁道部组织国内 各厂家联合研制了c ，。型载重7 0t 通用敞车n7 1 ，配置2 5t 轴重的转k 5 或转k 6 型 转向架。特别是转k 6 型转向架，装用在c ，。型敞车、c 舯型敞车、x 。型平车上，经 过数十万公里的运用考验，以其技术成熟、安全可靠的相对优势，已向国内生产 铁路货车的1 8 家企业中的1 7 家实施了技术转让，成为7 0t 级新型货车的主型转 向架n 刚。 转k 6 型转向架采用r e 。型车轴，与以往的车轴形式相比，车轴载荷中心距仍 为1 9 8 1 m m ，车轴载荷中心到轴颈根部的距离为1l o m m ，进一步降低了轴颈根部应 力和弯曲变形。r k 型车轴没有卸荷槽的轴颈、防尘板座结构以及短轴颈等特点， 使其成为我国现行乃至今后铁路货车运输的主型车轴。比如在2 0 0 6 年起全路货车 招标以全部购置2 5t 轴重的货车为主。目前，齐车公司、同车公司及济南厂等各 铁路货车新造厂纷纷将自主研发的整车向新西兰、印度尼西亚、马达加斯加等国 出口，各厂的国际业务有了空前的发展。 在未来的几年内，我国将从增大轴重、载重及降低车辆自重系数等方面入手， 进一步提高铁路货车的运能9 | 。 1 2 车辆轮轴工艺生产线的建设情况 由文献 2 0 一- 2 4 可知，为了加强铁路货车轮轴组装工作，适应铁路货车装备 现代化对轮轴的发展要求，满足货车提速、重载需要，贯彻“以工装保工艺、以 工艺保质量、以质量保安全 的指导思想，不断提高轮轴组装质量，根据铁路 货车轮对和滚动轴承组装及检修规则( 铁辆 1 9 9 8 2 号) 现修订为铁路货 车轮轴组装检修及管理规则( 铁运 2 0 0 7 9 8 号) 及有关要求，结合全路货车轮 轴工作的实际和发展方向，铁道部专门研究制定了铁路货车轮轴基础工艺线建 设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 1 1 号) ，并提出了具体要求： ( 1 ) 部要求各铁路局、工厂要以货车轮轴基础工艺线建设为契机，逐步实现 货车轮轴“检修及加工数控化、检测及组装自动化、过程管理信息化”的目标。 第1 章绪论 ( 2 ) 对关键工序要实现数控加工、自动监测，加快配备车轴成型磨床，在2 0 0 6 年底以前配备轮对全自动压装机或轮对自动组装单元、荧光磁粉车轴探伤机。 ( 3 ) 要重视轮轴信息化建设，工艺线的调整和改造要结合货车轮轴管理系统 实施，过程管理信息达到自动采集、数据准确，实现轮轴过程管理的信息化。 ( 4 ) 承担新制轮对的单位须在2 0 0 6 年底之前全部完成车轴、车轮加工及组 装工艺线。 ( 5 ) 对按期达到或提前完成项目改造并通过铁道部认证的工厂、铁路局，在 2 0 0 7 年货车第一次招标中作为评标因素给予适当加分，对不按期完成改造项目、 不按要求进行工艺布局调整和改造的单位，将根据具体情况在以后的招标中进行 考核或取消其生产资质。 铁路货车轮轴基础工艺线建设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 1 1 号) 规定了 车轴、车轮加工及组装工艺线的相应工序设置。 车轴加工( 无卸荷槽) 工序的设置见图卜1 ，车轮加工工序的设置见图卜2 ，。寸 轮对组装工序的设置见图1 - 3 。 图1 - 1 车轴加工( 无卸荷槽) 工序设置 瞄矧一磊繁望li 自动检测ll 孔加上l 图1 - 2 车轮加工工序设置 弼13 轮对维装i 膨设戳 为了进一步抓好货车轮轴基础工艺线建设的落实，促进铁路货车轮轴造修工 作又好又快地发展，不断提高货车轮轴造修质量，确保铁路第六次大提速的持续 安全和稳定，运输局装备部组织了十个货车轮轴质量检查组，于2 0 0 7 年1 1 月1 6 3 一 甲圆一圈罾圆圈臣 山东大学硕十学位论文 日至1 1 月3 0 日对1 8 个铁路局及2 1 个造修工厂的货车轮轴工作进行了检查。检 查结果显示，轮轴基础工艺线成效显著，但建设水平参差不齐。近两年来，各铁 路局、工厂根据运输局铁路货车轮轴基础工艺线建设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 1 1 号) ，均作了大量的工作，轮轴基础工艺线建设相对比较完善的单位有： 齐车公司、沈车公司、大连机车车辆有限公司、内蒙一机、晋西机器厂、重庆重 型铸锻厂、济南机车车辆厂、眉山车辆厂、南方汇通、佳木斯轮轴车间、天津车 轮车间、乌鲁木齐西轮轴车间、向塘车轮车间等单位。工艺线建设不完善或比较 差的有：铜陵车辆厂、柳州机车车辆厂、武昌车辆厂、太原轮轴车间、济南西轮 轴车间、苏家屯车轮车间、西宁车辆段、杭州北车辆段轮轴车间等单位。 1 2 1 济南厂车辆轮轴工艺生产线的建设状况 济南厂按照铁路货车轮轴基础工艺线建设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 1 1 号) 的要求，耗资4 0 0 0 多万元，购买了3 台台湾优冈数控车床，2 台车轴成型数 控磨床( 1 台美国西蒙斯公司生产的s i 删0 n s 4 8 0 一2 轴成型磨床、1 台德国肖特公 司生产的p f 6 1 成型磨床) ，1 台上海机床有限公司生产的m k l 3 5 0x3 0 0 0 数控外圆 磨床、1 台c j w - 3 0 0 0 z 车轴荧光磁粉探伤机、1 台台湾油机工业股份有限公司生产 的y v l 2 0 0 一a 立式数控车床、1 台美国西蒙斯公司生产的s n - 8 4 1 立式车轮镗床、1 套泰格公司生产的全自动轮对组装单元及车轴自动测量机、轮对自动测量机各1 台，并于2 0 0 6 年1 0 月全部完成了轮轴工艺生产线的建设工作。该厂向运输局装 备部申请了货车轮轴工艺生产线的技术质量认证。 2 0 0 6 年1 1 月1 6 日，由运输局装备部组织的7 人专家组来到济南厂进行货车 轮轴工艺生产线的技术质量认证。这是运输局装备部首次在全路货车轮轴新造、 检修系统中对轮轴工艺生产线建设进行的技术质量认证。最后，专家组一致认为， 济南厂货车轮轴工艺生产线和轮轴管理子系统建设( 删i s ) 满足运装货车 2 0 0 5 3 1l 号文件要求，车轴、车轮加工及组装和轴承与轮对压装符合产品图样和 有关技术质量文件要求，产品质量稳定、可控，同意通过部级技术质量认证。并 形成如下意见： ( 1 ) 济南厂按照运装货车 2 0 0 5 3 1 1 号文件的要求，完成了新造货车轮轴基 础工艺线建设。在关键工序采用进口数控成型磨床、车轴自动测量机、车轮立式 一4 一 第1 苹绪论 数控车床、全自动轮对压装机等先进设备，实现了“) j n - r _ 数控化、检测及组装自 动化 的目标和要求，达到国内领先水平。 ( 2 ) 轮轴加工及组装工艺流程合理，工序设置、主要工艺装备符合运装货车 2 0 0 5 3 11 号文件要求，各工序工艺文件、检测器具配备齐全，能够满足生产和质 量控制的需要。 ( 3 ) 经现场检测，各部件的加工、组装精度符合产品图样和有关技术质量文 件要求。提供的认证资料基本齐全。 1 2 2 路内其他工厂车辆轮轴工艺生产线的建设情况 路内其他工厂，尤其是齐车公司、沈车公司、大连机车车辆有限公司、眉山 车辆厂、南方汇通、佳木斯轮轴车间、天津车轮车间、乌鲁木齐西轮轴车间、向 塘车轮车间等单位，为了在激烈的市场竞争中多争得一定份额的铁路货车招标数 量，均按照铁路货车轮轴基础工艺线建设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 1 1 号) 的要求，斥巨资购买了车轴成型数控磨床、车轴自动测量机、轮对压装机、轮对 自动测量机、车轮数控镗床或数控车床等自动化程度非常高的精密数控设备，如 齐车公司花费2 亿元从国外进口整条轮轴工艺生产线，以期满足“轮轴加工数控 化、检测及组装自动化、过程管理信息化”的要求。 路内部分单位的轮轴基础工艺线建设还需要在三方面进一步完善： ( 1 ) 尽快配齐自动化检测设备，进一步调整工艺流程，合理设置加工工序。 ( 2 ) 在已具备新轴加工能力的单位中，目前没有形成轮对自动组装能力的尽 快配置到位轮对自动组装单元。 ( 3 ) 戚墅堰厂、吉林车辆段吉林车轮车间等多家单位尽快对原有车轮加工设 备进行数控化改造。 运输局装备部在2 0 0 7 年1 1 月1 6 日至1 1 月3 0 日组织的货车轮轴质量检查共 发现存在的问题4 7 3 件，其中路局系统4 4 个车间共3 0 1 件，工厂系统2 1 个车间 1 7 2 件，与轮轴基础工艺线建设相关的检查问题汇总见表卜1 、1 - 2 。 1 2 3 路外工厂车辆轮轴工艺生产线的建设情况 路外的晋西铁路车辆公司从2 0 0 4 年开始对原轮轴工艺生产线进行了整改和完 善，购置了数控立车2 台、数控成型磨床1 台、轮对全自动压装机1 台等设备， 山东大学硕十学位论文 配置了车轴尺寸自动检测机1 台、车轴荧光磁粉探伤机1 台、超声波探伤仪1 台 等检验和测试设备，以满足轮轴加工、检测的要求。至此，现行轮轴工艺生产线 年生产轮对能力达到1 万套。 表1 - 1 铁路货车轮轴质量检查发现问题明细表( 路局) 局段车间发现问题 因朱配备成型磨床，现不具备新车轴( r 陆 哈尔滨齐齐哈尔齐齐哈尔轮轴车间 型) 加工条件，未建成新组装工艺线 车轴加工流水线的布局不合理，车轴、轮对 沈阳苏家屯苏家屯车轮车间 尺寸全自动检测机和轮对全自动压装机未配置 立车没有进行数控改造，车轴、轮对参数自 沈阳吉林 吉林车轮车间 动检测设备没有配置 呼和包头包头轮轴车间工艺线存在布局不合理，有流程不顺现象 工艺线建设有差距，有的关键设备没到位， 武汉江岸 武昌南车轮车间 如：车轴检测机、轮对支出自动检测设备等 上海杭州北杭州北轮轴车间轮对压装机没有微机控制压装力曲线打印功能 未配备轮对尺寸自动测量机，轴端三孔钻床 昆明昆明北 昆明北轮轴车间 朱投入使用 兰州两检修车间 兰州兰州西立式车床不是数控 和轮轴车间 乌鲁乌鲁木齐西检修 木齐 乌鲁木齐西 立式车床不是数控 车间和轮轴车间 表1 - 2 铁路货车轮轴质量检查发现问题明细表( 工厂) 工厂发现问题 采用国产非全自动轮对压装机组装轮对时，还在通过目视判断车轴水平的 沈阳 方法，很不规范 铜陵工艺线建设有差距，关键设备不全。车轴自动检测机虽购买，但未安装使用 1 车轴检测机、轮对检测机正在调试中，还未正式投用 戚墅堰 2 车轮数控加工设各还没有改造完毕 江岸 t 劳线律设不彻底。有此关键设备还未配备，如车轮数控精加工设各 1 在车轴磨削方面没有使用规定的成型数控磨床 武昌2 轮对压装机还是采用老设备，没有配备轮对自动压装单元 3 主要自动检测设备没有配置，如车轴检测机、轮对检测机等 柳州未配备成型数控磨床及相关自动检测设备 重庆铸锻未配备微控轴端标记刻打机 西安轮对收入支出自动检测设备未配备 一6 一 第1 章绪论 同时，晋西车辆公司为适应铁路发展要求，增加轮对的生产能力，新建了一 条年生产能力2 万套轮对的加工、组装生产线。目前，该生产线设备已基本到位， 其中西蒙斯数控外圆磨床已投入使用；轮对超声波探伤机、轮对自动压装机和轮 对动平衡自动检测去重机已经安装调试完毕；轮对尺寸激光自动检测机正在安装 调试过程中；2 台台湾产数控立车正在海关办理入关手续；轮对预组装机将于2 0 0 7 年1 1 月底到货。按计划，所有设备将于2 0 0 7 年1 2 月2 0 日投入使用。 1 3 课题的提出及主要研究内容 1 3 1 课题的提出 随着铁路跨越式大发展步伐的加快，重载、高速逐渐成为当前乃至以后一段 时间内铁路货车发展的终极目标。铁路货车运用频次的显著增加，对运用安全性 是一严峻的考验，迫切需要提高车辆轮轴的造修质量。为此，运输局装备部颁布 了铁路货车轮轴基础工艺线建设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 11 号) ，并提出 了“轮轴检修及加工数控化、检测及组装自动化、过程管理信息化 具体要求。 各工厂为迅速跟上铁路大发展步伐，近两年来，均购置了大批量的数控设备， 包括数控车床、成型数控磨床、数控镗床及自动化检测设备，且为了及早完工， 能够成为全路第一家通过部级轮轴工艺生产线认证的厂家，便仓促调试投用这些 设备。这些数控设备的短时间内全部消化吸收便成为了各个工厂的主题，有的工 厂还专门成立了数控设备服务中心或维修中心。各单位的工艺人员、设备技术人 员、机床操作者在知识层次上有一定的差异，其自身技能也有一定的差别，因此 他们对数控设备的正确使用与维护维修有着不同的理解，致使数控设备加工出的 产品与产品图纸的要求存在一定差距。问题轮轴装车使用后，铁路货车的行车安 全存在一定隐患，严重者车毁人亡，给国家和人民带来不可估量的损失。还有， 在不能自我解决机床故障时，需邀请机床制造厂家的技术人员上门维修，此时工 厂须向机床制造厂家支付高额的售后服务费用( 包括技术维修费用、技术人员的 机票、住宿及餐费等) 。 鉴于此，非常有必要对轮轴工艺生产线运用后，轮轴组装过程中出现的各类 问题的原因进行分析汇总，有针对性整改，以便更大限度地发挥工艺线的优势， 有效降低制造成本，进一步提高轮轴的组装质量，保证行车安全。 山东大学硕十学位论文 1 3 2 课题的主要研究内容 本课题主要针对车辆轮轴加工、组装过程中出现的各类问题进行研究和分析。 以国内某货车新造厂投用工艺线后，多年轮轴组装经验积累为依据。研究内容涵 盖了生产过程中人员、设备、材料、制度、环境、测量六方面的因素，同时充分 考虑到质量体系标准的要求。研究内容主要包括三部分： 1 ) 以车辆轮轴主型产品r e ：。型车轴、轮对为例，进行工艺分析与流程制定 对车辆轮轴主型产品r e 。型车轴、轮对进行工艺分析，划分工步，按质量体系 标准要求，从人员、设备、材料、制度、环境、测量六方面入手，介绍相应内容。 从数控程序编制角度出发，考虑软件购置成本和现场实用性，介绍基于a u t o c a d 平台方便数控编程软件的开发。 2 ) 轮轴工艺生产线设备的选用 以工步为序，依次介绍轮轴生产线涉及的设备，对使用中的参数调整、软硬 件维修进行详细讲解，方便其他技术人员参考学习。 3 ) 生产过程中常见质量问题原因分析的介绍 对车辆轮轴生产过程中出现的质量问题进行原因分析，并制定整改措施；为 各相关单位搞好轮轴质量工作提供参考依据。 论文总体框架为： 广1 l 第1 章绪论l 一8 一 第2 章车辆轮轴加下、组装的t 艺分析、 1 7 f f 杵制定 第2 章车辆轮轴加工、组装的工艺分析、流程制定 铁路车辆轮轴的加工组装质量，直接影响着车辆运行的安全。其质量必须严 格按照铁路货车轮轴组装检修及管理规则( 铁运 2 0 0 7 9 8 号) 拉z 的具体要求 进行控制。铁路车辆新造厂有个通常的说法：“工艺保质量 ，因此，非常有必 要按照r e 2 b 型车轴、车轮及r k 型轮对组装图纸进行工艺分析。 2 1 车轴加工的工艺分析、流程制定 如图2 1 所示为铁路主型货车用转k 6 型转向架采用的r e ：。型车轴( 半精加工) 示意图，是l z 5 0 钢车轴毛坯生产厂家( 如晋西、铜陵、包一机等) 按照铁路标准 为新造铁路货车工厂供应半光轴的图纸；相应的剖视图和技术要求见图2 2 。 如图2 - 3 所示为铁路主型货车用转k 6 型转向架采用的r e 。型车轴( 成品) 示 意图，是新造铁路货车工厂对采购进厂的l z 5 0 钢半光轴，采用车床、三孔钻床、 磨床等设备进行加工，并生产出成品车轴的图纸；相应的放大、剖视图和技术要 求见图2 4 。 图2 - 1r e 擂型车轴( 半精加工) 示意图 技术要求 1 车轴颈符合n n 2 鲥5 1 9 孵铰道车辆用l z 卯钢车轴及翻：睦技术奎噼 2 不同直径过渡! 5 分允1 以l i = 吐的k 度为羊径制圈曩 3 轴最防呈序，轮件舒丹允诈存在接_ 7 】 f ：违。 4 来沣2 羊搔g 卧1 单2 0 卜般公差，未生公差的线性和角度尺寸的盆 差) 中的v 级霍求 5 未注租箍度r a 5 0 图2 - 2r e 2 e 型车轴( 半精加工) 剖视图和技术要求 一9 一 山东大学硕十学位论文 l 一中心孔；2 轴端螺栓孔；3 一轴颈；4 一轴颈根部；5 一轴颈后肩； 6 一防尘板座；7 一轮座前肩；8 一轮座；9 一轮座后肩；1 0 一轴身。 图2 - 3r e 加型车轴( 成品) 示意图 技术要求 图2 - 4r e ：。型车轴( 成品) 放大、剖视图和技术要求 2 1 1 产品图纸分析、工序划分 当前新造铁路货车的大多数工厂包括该厂在内仅对l z 5 0 钢车轴的三颈及轴颈 根部、防尘板座根部、轴端螺栓孔进行加工。 1 ) 工序设置 铁路货车轮轴基础工艺线建设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 11 号) 规定了 r e ：。型车轴加工的相应工序设置，见图2 5 。对于车轴成型磨削加工，在铁路货 车轮轴组装检修及管理规则( 铁运 2 0 0 7 1 9 8 号) 弛力中的第二篇3 9 1 1 条明确 规定“轴颈及防尘板座须采用成型磨削工艺进行终加工，加工后需符合图样要求”。 第2 章午辆轮轴加t 、组装的t 艺分析、流程制定 搿h 车- - q 绚纳端_ u穿透探伤ll 车轴粗加1 ： 车轴半精 加 工 i 图2 5r e ：e 型车轴加工( 无卸荷槽) 工序设置 在车轴实际供货时，多数l z 5 0 钢车轴毛坯生产厂家为了提高半光轴的销售价 格，获取更大的利润，对少部分半光轴己进行了超声波穿透探伤和轴端三孔加工， 这样货车新造厂就不再对入厂的半光轴进行这两道工序的加工了。在该厂为了应 对所购买的半光轴经常出现的轴端三孔不加工的情况，便对r 陆型车轴加工( 无卸 荷槽) 工序进行了如图2 - 6 的设置( 即车轴加工工艺流程图) 。 圆一圆一圈一圈 图2 - 6r e 2 b 型车轴加工( 无卸荷槽) 工序设置 说明：车轴半精车加工对应部文规定的车轴粗加工： 车轴精车加工对应部文规定的车轴半精加工。 2 ) 工序余量确定 对图2 - 1 与图2 - 4 进行比较可知，r e 2 b 型车轴由半光轴到成品阶段，相应的各 待加工部位的总加工余量见表2 - 1 。 表2 - 1r e 2 e 型车轴待加工部位的总加工余量 签加部位簋盘旦王金量( 婴堂 轴颈 3 9 3 2 - - - 5 9 5 7 防尘板座 3 9 1 5 5 9 4 2 轮座3 8 轴颈根部 9 6 防尘板座根部 7 8 根据铁路货车轮轴基础工艺线建设指导意见( 运装货车 2 0 0 5 3 1 1 号) 的 货车轮轴“加工数控化、检测及组装自动化 的要求，该厂采用符合运输局装备 l i i 东大学硕十学位论文 部要求的货车轮轴基础工艺线进行r e ：。型车轴的加工。根据所选用数控机床的加工 ( 第3 章介绍) 特点、切削刀具的承受极限和5 0 钢车轴的切削性能，合理设置各 工序的切深( 见表2 - 2 ) ，并画出各工序车轴加工的尺寸控制示意图，如图2 - 7 、 图2 8 、图2 - 9 、图2 - 1 0 所示。 表2 - 2r e 。e 型车轴加工各工序切深设置 工序 车轴半精车加工 车轴精车加工车轴成型磨削加工 车轴轮座 两根部三颈及阴根部 磨削加工名称 三颈 两颈及两根部( 圆弧) ( 圆弧)( 圆弧) 椤翠0 7 5 2 8 3 0 7 8 1 10 1 7 0 2 10 1 5 0 2 2 t r a m ) 全郜加工酉1 秒 图2 7r e 。e 型车轴半精车加工尺寸控制示意图 考虑车轴半精车加工工序轴颈根部、防尘板座根部余量较大，无法一刀完成 半精车的切削，故该工序轴颈、防尘板座、轮座一刀完成切削；轴颈根部、防尘 板座根部分三刀完成切削，每刀径向切深口。= 1 7 7 r a m 、轴向切深吼= 1 7 7 r a m 。 车轴轴端三孔加工工序分为钻、扩、攻三个工步，来完成3 个m 2 4 - 6 h 的螺栓 孔加工。 考虑车轴精车加工工序轴颈根部、防尘板座根部及小立面成型，影响下工序 的成型磨削质量，将轴颈根部、防尘板座根部、防尘板座的切削加工分为两刀完 成，第一刀的径向切深口。= 1 o m m 、轴向切深口，= 0 2 r a m 。 车轴成型磨削加工工序分为粗磨、半精磨、精磨、无火花磨削四个过程一次 磨削来完成，采用m a r p o s sp 5 或e 9 在线测量仪监控磨削过程中的车轴轴颈尺寸 变化，间接控制防尘板座、轴颈根部、防尘板座根部的磨削尺寸。 车轴轮座磨削加工工序分为粗磨、半精磨、精磨、无火花磨削四个过程一次 磨削来完成，采用m a r p o s sp 7 在线测量仪监控磨削过程中的车轴轮座尺寸变化。 第2 章下辆轮轴加下、组装的t 艺分析、流稃制定 枯孔工乡工步2 工步3 勘呼勃 技术要求： 1 夫鼻夹， _ 1 防止i ， 夹，愀盲丸 2 钻扩孔工步采用乳化蕞辛却：机周内辛苎簟攻丝采用乳化蕞垮i 3 末注公差尺寸t2 6 授曩蕾差为1 ( g b t 1 8 0 l , v 毂) ，- - s 孔鐾犀差按 05 m m 拉舅以住后工序的三孔位t 度 5 日常生产中用l 纹毫规检i 昀e 竞i 咐司r r h 2 4 h 2 丝簟手工进生 图2 8r e z e 型车轴轴端三孔加工尺寸控制示意图 图2 - 9r e 船型车轴精车加工尺寸控制示意图 图2 - 1 0r e 嬲型车轴成型磨削加工尺寸控制示意图 图2 - 1 1r e 舶型车轴轮座磨削加工尺寸控制示意图 一1 3 一 山东大学硕十学位论文 2 1 2 工卡量具的选用 1 ) 半光轴入车间 半光轴进入车间前，由物资采购部门会同质量保证部门的检查人员，按照r e ：。 型半光轴供货图纸要求，使用专用量具( 见表2 - 3 ) 抽检半光轴，并核对车轴合格 证与实物是否相一致。同时，由具备铁路货车轮轴探伤资质的人员对半光轴逐根 进行超声波穿透探伤，做好半光轴入厂复检复验工作。 表2 - 3 半光轴入厂复检专用量具 量 具 名称 检 查 项 点 中心孔6 0 0 样板 中心孔底孔通止规 车轴全长尺 车轴三颈长度通止规 轴颈外径千分尺( 1 5 0 1 7 5 ) 轴身及防尘板座外径千分尺( 1 7 5 2 0 0 ) 轮座外径千分尺( 2 0 0 2 2 5 ) 车轴两端6 0 0 中心孔 车轴两端中心孔底孔巾1 0 2 1 8 1 ：1 2 0 z 、2 9 0 0 2 、4 7 5 5 l 由1 5 4 由1 8 4 ：2 巾2 1 4 ：2 待完成上述工作后，由车间领料人员将半光轴领进车间，并建立r 艮型轮轴加 工、组装质量检查记录卡( 检辆一1 2 0 ) ，派发到班组中。 2 ) 车轴半精车加工 该工序操作者首先对上工序物资部门采购的半光轴质量进行互检工作， 合格即可开工，若发现不良品则要立即做好标识，并向车间的质量管理人员及时 汇报。其次对采用数控机床( l c 3 4 3 0 0 、l c 3 4 3 0 0 0 台湾数控车床) 加工完毕的 工件质量，采用专用量具( 见表2 4 ) 进行自检工作，合格则填写r e 2 b 型轮轴加工、 组装质量检查记录卡( 检辆- 1 2 0 ) ，并随工件一起流入下工序。 表2 4 车轴半精车加工自互检用量具 量具名称检查项点 中心孔6 0 0 样板 中心孔底孔通止规 车轴全长尺 车轴三颈长度通止规 轴颈外径千分尺( 1 5 0 1 7 5 ) 轴身及防尘板座外径千分尺( 1 7 5 2 0 0 ) 轮座外径千分尺( 2 0 0 2 2 5 ) 轴颈、防尘板座长用深度尺( 3 0 0 ，0 0 2 ) 车轴两端6 0 0 中心孔 两端中心孔底孔咖1 0 2 1 8 1 ；1 2 0 7 。、2 9 0 _ 0 。、4 7 5 5 1 由1 5 4 ：2 、巾1 5 2 0 + 0 5 由1 8 4 ：2 、由1 8 2 7 5 , 2 1 4 ；2 、由2 1 1 8 ：0 5 2 1 0 0 0 。、8 3 5 第2 章下辆轮轴加1 二、组装的t 艺分析、流程制定 3 ) 车轴轴端三孔加工 该工序操作者首先对上工序车轴半精车加工的质量进行互检工作，合格 即可开工，若发现不良品则要立即做好标识，并向车间的质量管理人员及时汇报。 其次对采用专用钻、扩、攻组合机床s j x - 9 0 1 3a n - r _ 完毕的工件质量，采用专用量 具( 见表2 - 5 ) 进行自检工作，合格则填写r e 船型轮轴加工、组装质量检查记录卡 ( 检辆- 1 2 0 ) ，并随工件一起流入下工序。 表2 5 车轴轴端三孔加工自互检用量具 量具名称检查项点 轴颈外径千分尺( 1 5 0 1 7 5 ) 防尘板座外径千分尺( 1 7 5 2 0 0 ) 轮座外径千分尺( 2 0 0 - - - 2 2 5 ) 轴颈、防尘板座长用深度尺( 3 0 0 ，o 0 2 ) 游标卡尺( 1 5 0 ，o 0 2 ) 螺纹塞规m 2 4 由1 5 2 ：5 由1 8 2 ：0 5 巾2 1 1 8 ：- 5 2 1 0 ! d 。、8 3 5 5 三螺孔壁厚差按0 5 m m 3 - m 2 4 - 6 h 螺孔的通、止 4 ) 车轴精车加工 该工序操作者首先对上工序车轴轴端三孔加工的质量进行互检工作，合 格即可开工，若发现不良品则要立即做好标识，并向车间的质量管理人员及时汇 报。其次对采用数控机床( l c 3 4 - 3 0 0 、l c 3 4 x 3 0 0 0 、l c 3 4 - k 3 0 0 0 台湾数控车床) 加工完毕的工件质量，采用专用量具( 见表2 - 6 ) 进行自检工作，合格则填写r e 珏 型轮轴加工、组装质量检查记录卡( 检辆- 1 2 0 ) ，并随工件一起流入下工序。 表2 - 6 车轴精车加工自互检用量具 量具名称检查项点 轴颈外径千分尺( 1 5 0 - - - 1 7 5 ) 防尘板座外径千分尺( 1 7 5 2 0 0 ) 轮座外径干分尺( 2 0 0 2 2 5 ) 轴颈、防尘板座长用深度尺( 3 0 0 ，0 0 2 ) 盒尺片 游标卡尺( 1 5 0 ，0 0 2 ) 螺纹塞规m 2 4 由1 5 0 4 由1 8 0 4 7 惦 由2 1 0 2 0 0 5 2 1 0 ：。、8 3 ；1 、5 2 惦 6 1 2 、( 1 3 0 5 ) x 0 7 、1 2 x 4 5 0 三螺孔壁厚差按0 3 m m 3 - m 2 4 6 h 螺孔的通、止 5 ) 车轴成型磨削加工 该工序操作者首先对上工序车轴精车加工的质量进行互检工作，合格即 可开工，若发现不良品则要立即做好标识，并向车间的质量管理人员及时汇报。 山东大学硕+ 学位论文 其次对采用成型磨床( s i m m o n s 4 8 0 - 2 轴成型磨床、肖特p f 6 1 成型磨床) 加工完毕 的工件质量，采用专用量具( 见表2 - 7 ) 进行自检工作，合格则填写r 艮型轮轴加 工、组装质量检查记录卡( 检辆- 1 2 0 ) ，并随工件一起流入下工序。 表2 - 7 车轴成型磨削加工自互检用量具 量具名称检查项点 轴颈外径千分尺( 1 5 0 1 7 5 ) 防尘板座外径千分尺( 1 7 5 2 0 0 ) 轴颈、防尘板座长用深度尺( 3 0 0 ，0 0 2 ) 盒尺片 粗糙度比较样块 r e 。成品轴颈、防尘板座圆弧样板 磁座百分表 巾1 5 0 4 7 循、巾1 5 0 柚+ 0 。0 6 。8 由1 8 0 舒、巾1 8 0 ：慧 2 l o 。、8 3 7 、5 ( 5 1 ) x 1 、1 4 5 0 轴颈、防尘板座及两根部r a l 6um r 4 0 、r 2 ；r 3 0 田亚 6 ) 车轴轮座磨削加工 该工序操作者首先对车轴精车加工的轮座质量进行互检工作，合格即可开工， 若发现不良品则要立即做好标识，并向车间的质量管理人员及时汇报。其次对采 用数控外圆磨床( m k l 3 5 0 3 0 0 0 ) 加工完毕的工件质量，采用专用量具( 见表2 8 ) 进行自检工作，合格则填写r e 。型轮轴加工、组装质量检查记录卡( 检辆- 1 2 0 ) ， 并随工件一起流入下工序。 表2 - 8 车轴轮座磨削加工自互检用量具 量具名称检查项点 轮座外径千分尺( 2 0 0 - - - - 2 2 5 ) 盒尺片 粗糙度比较样块 磁座百分表 q b 2 1 0 2 o 0 5 、咖2 0 9 8 2 ：川( 内控) 1 0 0 2 轴颈、防尘板座及两根部r a l 6 um 团娅 2 1 3 工装的选用 为了满足机床装夹要求，实现车轴在工序中的正常流转，防止工件的磕碰伤， 设计并配置了相应的工装。 第2 章车辆轮轴加下、细装的t 艺分析、流稃制定 1 ) r e 船型车轴专用吊具 车轴专用吊具( 如图2 - 1 2 所示) 挂在天车的主钩上，待其移动至车轴中央部 位时，操