典型侧转架（K6）机加工艺设计及机夹具设计

1典型侧转架(K6)机加工艺设计及机夹具设计摘要：K6侧架的机加工艺设计和机夹具设计分为两大部分，它的工艺设计部分需要对零件进行工艺性分析，以确定工件加工工艺流程，并对工艺流程中每一步工序的合理性进行考量，最终制作工序卡片，以完善侧架的机加工艺设计。侧架工件的材料选用B+级钢铸件，以满足工件的强度要求。夹具方面的设计我们需要结合工件加工的具体情况来进行，加工侧架导框的时候，侧架主体已被固定，我们需要对导框也进行固定，我们要求夹具兼顾稳定性可以有效地对工件进行装夹，同时要具有灵活性，使得夹具由人工自由移动，我们发现平口钳能够很好的实现这点，所以我们参照平口钳的工作原理而对加工侧架导框的夹具进行设计。关键词：B级钢，承载，转典型侧转架（K6）2Typicalrotorframe(K6)MachiningprocessdesignandmachinefixturedesignAbstract：K6sideframeofthemachiningprocessdesignandmachinefixturedesignisdividedintotwoparts,itspartoftheprocessdesignofthepartsrequiredforprocessanalysistodeterminetheworkpiecemachiningprocess,andtherationalityoftheprocesseverystepoftheprocessconsideration,thefinalcardproductionprocesstoimprovethesideframeofthemachiningprocessdesign.SideframeoftheworkpiecematerialselectionB+gradesteelcastingstomeetthestrengthrequirementsoftheworkpiece.Fixturedesignaspectsweneedtocombinethespecificcircumstancesoftheworkpiecetobe,workingsideframeguideframewhenthesideframebodyhasbeenfixed,wealsoneedtoguideframefixed,takingintoaccountthestabilitywerequireclamptheworkpiececanbeeffectivelyconductfixture,whilehavingtheflexibilitytomovefreelysothatthejigbyhand,wecanfindagoodflat-noseplierstoachievethis,sowereferviseworksandforprocessingofsideframeguideframefixturedesign.Keywords:B+gradesteel,bearing,sideframemachiningprocessdesign,sideframemachinefixturedesign,flat-nosepliers3目录1.前言.71.1典型侧转架（K6）研发的背景.71.2主要用途.71.3典型侧转架（K6）主要特点.72.典型侧转架（K6）简介.83.典型侧转架（K6）主要性能参数.94.典型侧转架（K6）关键技术及原理.94.1典型侧转架（K6）工作相关关键部件的介绍.94.2侧转架（K6）的实体模型及组成件.125.转K(6)侧架主要性能要求和参数.145.1摩擦系数的确定.145.2制动装置的组成.146.侧转架工作中的安全及应力.166.1侧转架的安装紧固.167.实际工作中的所需数据及注意事项.177.1侧转架所应用的车辆的检修.188.转向架落成.219.K6转向架的机加工艺设计.239.1零件工艺性分析.239.1.1基本材料选定.239.1.2导框间隙的部位及作用.239.1.3导框横向间隙之和.239.1.4导框纵向间隙之和.249.1.5导框单侧最小间隙.249.2表面粗糙度.249.2.1幅度参数Ra、Rz.259.2.2Ra、Rz数值的选用.2510.确定工艺流程：.2611.工序说明及卡片汇总.26412.机加工装设计.3312.1夹具设计的意义.3312.2机床夹具的功能和作用.3312.3问题的提出.3412.3.1设计夹具路线方案.3412.4夹具的设计步骤.3612.4.1研究原始资料，分析设计任务.3612.4.2确定夹具的结构方案.3612.4.3绘制夹具总图.3712.4.4确定并标注有关尺寸，配合和技术条件.3713.夹具总体方案设计.3813.1定位原理及其实现.3813.2夹紧方式.3813.2.1夹紧力的考虑.3813.2.2确定夹紧力时应考虑的计算系数.3914.侧转架夹具具体设计以及各部分介绍.3914.1平口钳的各部分进行介绍：.4014.1.1.固定钳身.4014.1.2.钳口板.4114.1.3固定螺钉.4114.1.4活动钳口.4214.1.5螺母.4314.1.6螺杆.4314.1.6方块螺母.4414.1.7螺钉.4515.夹具的工作过程或工作原理简介.46结论.47参考文献.48致谢.4951.前言1.1典型侧转架（K6）研发的背景在1966年以前，侧架有多种类的特点。1966年后的主型转向架是侧转架(8A)，其特点是，结构不复杂，检修简单，适用于大部分线路，不足之处是，康陵岗都不足，不高的临界速度，减震系统不扛造，不适应提速需要，因而目前已停止生产。我国在进行研究如何制造更好的侧转架以用来货运在提速时能够更安全稳定时，主要参考了国外的先进科研成果，比如交叉支撑技术（有转K1，转K2，转8G）转K3，转K4地相关技术均参考的国外先进水平，它们的轴重是二十一吨，转K6的工作原理与其他很相近。根据长时间以来的生产实际经验来说，典型侧架（K6）在降低成本方面起着很大的作用，众所周知，零件磨损会降低零件的使用寿命，更替它会提高更多的成本，轮轨间的共振是造成磨损的很大原因之一，而侧转架（K6）可以有效避免这一点，让运输更加的稳定些，现在货运的重量级在70吨以上，基本上用的都是典型侧转架（K6）。1.2主要用途典型侧架（K6）的主要用于标准轨道间距，轴承质量在25吨，最大经济效益化运转速度120千米每小时的各种类型铁路提速和高质量环境下的运输。1.3具体设计内容本毕业设计的论文题目是典型侧架（K6）的机加工艺设计及机夹具设计，整个设计过程涉及到了工艺设计中的解读，绘制零件图和装配图，机床，刀具等工艺设备的选择。整个设计的内容包括工艺设计内容及步骤，零件工艺性分析，确定加工工艺流程，针对工艺流程中确定的每个工序展开进行说明，夹具设计部分包括，夹具的设计思路的形成，根据我所加工的零件特性，参照平口钳的工作特性，我设计了该夹具，使用夹具后，在空间自由度上限制了夹具，确保6加工处的稳定性，通过大量查阅文献资料，专业类书籍，发现现在的大型运输发展日新月异，非常迅速，本课题对于高质量运输的发展有很大的意义。第一篇K6转向架的机加工艺设计1零件工艺性分析1.1零件的结构和作用1.1.1典型侧转架（K6）工作相关关键部件的介绍（1）轴箱橡胶垫两轮之间的弹性定位，防止轮轨间的共振，使其平稳，从而达到减小摩擦作用力，降低使用成本，提高经济效益的作用。货车在向前行走的时候会有轮轨冲击，典型侧转架会有摩擦损耗，而胶垫可以提高寿命，对此进行改善。（2）侧架弹性下交叉支撑装置侧转架（K6）下面有一个X型的零部件，它的组成部分包含弹簧，所以有着很高的减震作用，从另一方面说，他也是提高了侧转架的抗菱刚度，货运过程当中，当质量过高时，它行驶时会出现不平稳的现象，类似于平时开车时的打滑，但是更为严重，货车会晃动摇摆前行，要出现这样的现象，货车需要达到一定得运转速度，我们称这个速度为临界速度，而转K6侧转架可以有效提高这个速度的数值，使得行驶更安全。（3）双作用常接触弹性旁承现在的运输模式都是更加偏向高速，平稳，经济效益最大化，所以对于侧转架的改进和要求一般就是要增加它和所连接的货运车体之间的阻尼，而要实现这一点所用到的方法根据以往的工作实际经验便是应用常接触弹性旁承，这个元件可以有效的防止运行过程当中的左右摆动和转弯时的同向偏移，还防止了运营过程中的共振，从而从一定程度保证运输的安全性。常接触弹性旁承，它的零部件之间没有空余程度，紧密相连的构造使他们7有了接触弹性，这样的结构增加了转向架的稳定。（4）中央悬挂系统两级刚度弹簧我们都知道火车的稳定性对于运输来说是至关重要的，所以要提高弹性静挠度，除了提高运输的稳定性，它的应用对于提高运输过程的恶劣环境适应性有很大的帮助。(5)心盘磨耗盘货车在运输过程中存在另一个很大的问题，即是货车上下盘的磨耗，为了更好的提高效益，降低成本，所以我们选用了经过长久以来我们丰富的经验和大数据支持所得出的新盘磨耗盘。该盘介于上下盘心盘之间，上下之间的平面和圆周部分被该盘隔离，这样的结构设计使得上下间的经济损失减少到最小，同时在运输过程中它的受力也变得很平稳。所以心盘磨耗盘可以有效的提高经济效益，即提高使用寿命。（6）耐磨销套货车在进行高速度，高质量的远程运输的过程中，有一种磨损非常的严重，即销套磨损，他在运输过程中是很可怕地，特别当我国的运输要求现在变得这么高以后，这个问题变得更加严重了，为了改善这一点，在转K6侧转架当中，我们选用耐磨销套。（7）轮对组成及轴承a轮对组成符合TB1010的要求。b车轮为符合TB/T2817铁道车辆用辗钢整体车轮技术条件的HESA型辗钢全加工车轮或符合TB/T1013碳素钢铸钢车轮技术条件的HEZB型碳素钢铸钢车轮，车轮进行静平衡测试，最大残余不平衡值不大于125gm，同一辆车必须装用同一型号的车轮。c车轴几何尺寸符合GB12814-2002标准车轴图样RE2A型车轴或符合S353130B、353130C等紧凑型滚动轴承。同一轮对必须装用同一型号的轴承。e轮对的弹性定位的实现需要用橡胶弹性剪切垫，它的作用可以总结如下，非常的有用一个零件，隔离高频振动。d滚动轴承采用SKFTBU150型、FAGAROL150型滚动轴承或353130A、8（8）侧架实体图侧转架（K6）的实体模型如下所示中央导框，由左右立柱面组成，支承座焊接在侧架上，立柱磨耗板需要保证不动，通过螺丝加固原理来保证它的工装夹紧性。典型侧架（K6）主要性能参数轨距1435mm轴重25t轴型RE2A或RE2B自重4.8t最高商业运营速度120Km/h通过最小半径(限速)145m固定轴距1830mm轴颈中心距1981mm旁承中心距1520mm空车心盘到轨面高心盘载荷680mm下心盘直径375mm自由状态92mm工作状态83mm侧架上平面到轨面距离787mm9侧架下平面到轨面距离162mm车轮直径840mm游动杠杆自由端与铅垂面夹角53基础制动装置制动倍率41.2零件工艺性分析1.2.1基本材料选定（毛坯分析）在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉产品的用途，性能，明确零件的具体位置和作用，K6侧转架的主要作用是用于标准轨距重载货车的承载，所以首先我们要求它的刚度要高，所以采用B级钢作为侧转架的本体，B级钢铸件具有良好的综合机械性能，B级铸钢K6侧转架钢水冶炼采用20t高功率偏心底电弧炉加25t钢包精炼炉。1.2.2侧架零件组成侧架（K6）由左右立柱面组成，支承座焊接在侧架上，立柱磨耗板需要保证不动，通过螺丝加固原理来保证它的工装夹紧性。10.确定工艺流程：根据加工经验确定加工步骤如下：划线，插中央方框两里面，定位夹紧，铣导框个面，钻孔，铣凹槽及倒角，打磨缺陷，使缺陷完全暴露，检查确认缺陷大小，焊修（或者进行填写记录单，返回铸造分公司，焊修，回火，重新机架），检验，铲豆。11工序说明及卡片汇总10111213141516第三篇机加工装设计12.1夹具设计的意义在加工件的过程当中，为了保证加工的准确性，为了保证加工出来的工件的精度，我们要在加工时对工件进行固定，用以保证加工过程当中非常重要的一点，可以有效避免加工损失的关键，工件和刀具的相对位置的确定性，由此应运而生的便是夹具，夹具是种装置，是种用来保持位置相对一致的装置，装夹工件和引用刀具一致。所有的零件都有它的作用，主要作用是保持位置不变，尤其是在加工的过程当中，这个位置关系我们要求偏差很小才行。在现代生产中，机床夹具已经成为我们日常机械加工过程中必备的一环，当生产量较大或者要求很高的加工精度时，我们考虑的便会更多，比如更省钱，或者更高效，或者更精细。有的时候为了加工某一专门的零件，我们会专门设计一个夹具，用来实现工件的批量化及高精度和高效生产。17夹具因为它独特的专一性和较强的针对性。而在侧架加工工程当中，实现批量生产时，专用夹具的出现，可以使加工获得更高的生产率和加工精度，而本次设计，我的夹具设计重点就是对于K6侧架的导框加工的夹具设计。12.2机床夹具的功能和作用夹具的作用即为夹装工件，使工件失去自由度，能够被稳定的自由加工，夹具与机床相连或者夹具足够重都可以满足加工过程中的工作要求和精度要求。当然，除了完成相对定位，还要考虑对刀，导向和分度等功能。在金属切削机床上的夹具统称为机床夹具。1定位：它的定义其实很简单，说白了就是固定位置，我们要求在具体加工时能够平稳工作。2夹紧：正常加工过程当中在刀加速旋转切削时，必然会产生一定的外力，这种外力导致工件的松动，导致加工不准确，所以应该避免，从此便有了夹紧。3对刀：即明确并准确用机械语言描述与夹具的相对位置。4导向：导向即是确定刀具和夹具的相对关系，并引导刀具进行切削。5分度：分度的作用是确定多个加工表面的分度间距或角度。6装夹：从定位到夹紧的所有步骤，工件的装夹分为正装装夹和夹具装夹两种。根据侧转架导框加工的具体情况，对夹具部分进行设计。基本条件如下：首先零件必须不易变形、不易损坏，且加工之外的变形和高强度的振动都不被允许的；考虑到加工的灵活性，装卸要轻松便捷；需要大批量生产，所以要有良好的结构工艺性和实用性。12.3问题的提出本次设计的夹具主要的用途在于在加工侧架导框面，保证加工的稳定性。在兼具稳定性和易拆卸等方面，我做出了思考，应该怎样才能两者兼顾。1812.4.1研究原始资料，分析设计任务具体实现加工的工作人员在设计典型侧转架的机加工艺和机加夹具时，会有准确详细的书面目录，目录当中对于注意事项都有明确的说明，具体步骤见如下所示：1)生产纲领2)零件图及工序图3)零件工艺规程4)夹具结构及标准12.4.2确定夹具的结构方案确定夹具的主要结构方案主要包括：1)根据工件的定位原理，准确工件的定位标准，选择定位元件2)确定一下引导情况，具体工作时刀和元件之间要能实现精准加工3)确定工件的夹紧方式，选择适宜的夹紧机构4)除了夹具，我们还要考虑和夹具配合的其他装置才行5)具体尺寸的确定要根据实际情况，比如零件之间的配合等等6)确定最终方案的路上，我们要设计出来更多的不同方案，然后权衡，从经济效益以及工艺的适合程度上来选择最终方案。12.4.4确定并标注有关尺寸，配合和技术条件(一)应标注的尺寸1工件与定位元件的联系尺寸2夹具和刀具的连接尺寸3夹具与机床的联系尺寸4夹具内部的配合尺寸5夹具的外廓尺寸（二）应标注的技术要求19夹具的的装配图上面应该有一些东西被写上以完成设计图的完整性，标注技术条件：1定位元件之间就是两个铁块夹具之间和铁轨之间或者定位元件与夹具体底面间的相对关系之间的关系，这样做是为了一个非常重要的方面就是加工面和定位基准面的精准定位。2对刀元件与连接元件的位置要求3定位元件与导引元件间的位置要求13.夹具总体方案设计夹具对于加工工艺来说是非常重要的，不同的结构，不同的机械加工过程对于夹具的要求不同，而在去工厂参观的过程当中我们明白了我所设计的夹具是用于在固定侧转架的同时对导框进行加工，刀具的导向规范性需要得到纠正。13.1定位原理及其实现我们根据典型侧转架的结构特点，我们确定了一个非常重要的工作关键点，那就是确定定位基准，控制它的自由度，这是非常必要的步骤和关键点，根据经验，选择工件右侧面，约束y向的三个自由度，x向的移动，z向的移动，确定了这些是很重要的，自由度的消除可以使工件得到360的固定，接下来就可以进行加工了。13.2夹紧方式在夹紧装置中需要一种装置来为其提供动力，它的名字叫动力源，而另一个很重要的元件叫做夹紧元件，工件的被夹面与它直接接触，而它是夹紧装置的一部分，这个毕业设计辩题所要求的夹具在加工过程中只要保证固定性良好即可。13.2.1夹紧力的考虑20选择夹紧力应着重两点：a.夹紧力应朝主要限位面；b.夹紧力的作用应落在定位原件支撑范围内；c.根据经验夹具在加装工件时应该选择坚硬处，即是刚性好的地方；d.夹紧力作用点应靠近工件的加工表面；e.夹紧力的向量值和切削力和重力的向量值保持一致性。f.这里有必要说到，有两个数据参数应该是早就确定了的，即夹紧力的作用点以及方向，究其原因是根据平时实际加工经验，它的选择是和工件的定位基准同时确定的。13.2.2确定夹紧力时应考虑的计算系数a摩擦系数f工件加工过程中遭遇紧急情况，为了防止工件的放置不牢固产生危险事故，我们需要考虑到经常用到的摩擦制动，即依靠工件和定位机构契合而产生的摩擦力用以防治工件的移动或者松动。b安全系数安全是生产运营中最重要的，只有将实际夹紧力计算出来才行，即计算值和安全系数的乘积。12.4.3绘制夹具装配总图画夹具安装以及零件图的时候都是有要求的，必须实现统一，比如画图的比例，比例按照一比一想必是极好的，图形要美观大方，要能一眼就看出图形的意义为最佳，在画零件的时候尺寸不能过小，总图在绘制的时候可以适当的进行比例放大。绘制总图时，视图应取操作者实际工作时的位置关系，以便夹具装配及使用时参考。工件看作为透明体，所画的工件轮廓线与夹具的任何线索条件彼此独立，互不干涉。其外廓以黑色双点划线表示。绘制总图的顺序是：先用双点划线绘制出工件的轮廓外形和主要面积，并用网文线表示出加工余量。围绕工件的几个视图依次绘出定位原件，对定元件，21夹紧机构以及其他元件，装置，最后绘制出家具体及连接件，把夹具的各组成元件，装置连成一体。夹具总图上应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的内容。14.侧架夹具具体设计以及各部分介绍侧转架所用的夹具的工作原理实际上是平口钳工作原理，下图所示是平口钳的三维模型图：22平口钳的工作原理是当侧转架侧放在夹具上时，侧转架的导框部分被平口钳固定，而平口钳和底板连接在一起，为了方便加工移动，平口钳做成可以安装拆卸的，固定时由螺丝固定。平口钳各部分的组成和功能我们接下来逐步介绍。14.1平口钳的各部分进行介绍：14.1.1.固定钳身零件的三维图如上图所示，该部件的作用是用于承载平口钳的其他部件，同时兼顾和底板的连接，总体起“承上启下”的作用。23固定钳身零件图14.1.2.钳口板14.1.3固定螺钉上图所示为固定螺钉，是和方块螺母相配合来进行工作的，作为对工件进24行夹紧的一部分施力元件，通过螺杆进行纵轴方向的移动，从而实现对工件的夹紧。钳口板和螺钉零件图14.1.4活动钳口用于加固承载固定螺钉和方块螺母，同时和钳口板连接，从而构成完整的施力零部件。2514.1.5螺母上图所示的螺母是用于固定钳身和螺杆连接处的，在螺杆进行进给运动的时候用来保证螺杆和固定钳身的连接稳定不会脱离。14.1.6螺杆上图所示的螺杆是夹具实现夹紧力的重要组成部分，固定螺钉和方块螺母相结合，方块螺母下面连接着螺杆，在通过螺杆进给时，夹具的夹紧功能便显现出来。2614.1.6方块螺母上图所示的方块螺母和螺杆相连接，用于实现轴向移动，同时它又和其他零部件相连接，作为一个夹块来施力。27方块螺母的零件图如图所示：14.1.7螺钉用于连接活动钳口和钳口板并对之加以固定。与工件的加工精度要求无直接联系的夹具尺寸公差因为K6侧转架的加工具体情况，它的加工对于夹具的要求和工件的加工精度并没有什么直接联系，比如在定位原件和夹具件等的配合过程当中，其基本上都是根据国家标准和经验来确定的。2815.夹具的工作过程或工作原理简介该夹具的工作原理是一端固定不动，另一端随着螺杆进行移动，对工件进行夹紧，固定之后，在自由度上便限制了工件的晃动，从而达到夹紧的目的。29结论：K6侧转架的加工及其夹具的精准度对于我国高速发展的运输行业来说意义重大，经过运用考验和多次动力学试验表明.典型侧转架（K6）可有效减少重载列车轮轨之间的磨耗，提高运营的性价比，减少开支，我国70吨或者承载更高的汽货运主要用到的侧转架就