最新2013丰西(开拓)QC小组幻灯片-副本

CAK-13车床摩擦轮吊装工装制作

丰台机务段丰西设备车间开拓号QC小组2012年12月发布人：付鸿魁

小组概况：制表人：付鸿魁

2012.1

小组人员构成情况及组内分工一览表：（表1）

我QC小组主要承担着我段所有金属切削机床设备的检修和维护工作，其中又以铁路专用机床数控不落轮车床、车轮车床、下刻机等，为我们日常维修的工作重点。小组由七名成员组成，懂机械原理、会制图、擅长机械维修，较为擅长小改小革、五金制作。

小组名称丰机设备车间开拓号QC小组注册日期2012-02注册号FXSB-1116小组人数3人成立日期1997-02课题类型创新型活动课题CAK-13车床摩擦轮吊装工装制作姓名性别学历职称组内分工受QC教育（学时）付鸿魁男大专技师组织策划、实施、撰写、绘图、发布48吕立华男大本工程师技术指导、改编48孙永晟男大本技师记录、资料整理48一选择课题：（一）问题的提出：1.工作原理随着机车一线运营速度的不断提高对机车走行部，特别是轮对的踏面和轮缘的质量要求越来越高。而CAK-13(B)CNC数控不落轮车床是专门用来对机车轮对的轮缘和踏面在不解体的情况下进行加工的设备，其工作原理是摩擦传动：机车轮对踏面压紧在摩擦轮上，与摩擦轮产生摩擦力，如右图：摩擦轮通过涨紧套与主轴相连，主轴旋转带动摩擦轮旋转进而带动轮对旋转。由于是摩擦传动随着使用摩擦系数不可避免地要降低，导致车削精度下降，轻则机车走行部位减振器受损折断，重则分体轮会造成活轮，导致机破。解决的办法只有更换摩擦轮（一般为3-4个月左右）CAK-13CNC工作原理图2、实际操作调查原安（拆）装所用工具安（拆）装过程1、人工搬运托举到位（一人托举、另一人保护）2、用简易的铁钩吊装（一人操作天车、一人护件就位）手举肩扛天车、简易铁钩

一人用力把摩擦轮向上举到主轴位置或拆时一人用肩膀抵住摩擦轮将其扛走（场地狭小二人无法同时用力，拆离一刹那有较大冲击力）二是用天车吊住一个铁钩，把摩擦轮挂在钩子上，吊到主轴位置进行安装或拆时先挂上铁钩待摩擦轮脱离后将其吊走（拆离一刹那有较大冲击力小组人员对2012年3-4月对安（拆）装摩擦轮的吊装情况进行了调查和分析：摩擦轮安拆装吊装情况调查表：（表2）接上表时间地点安（拆）装个数耗时（安或拆合计）隐患2012-3不落轮库41、90分钟2、92分钟3、95分钟4、90分钟共计367分钟平均每个耗时=（90+92+95+）/4=91.8分钟1、劳动生产率低2、易滑脱造成人身安全3、滑脱后损毁设备，造成机破4、安装时与主轴定位精度差

由以上图表明显看出在换轮时：第一种方法（图1）由于摩擦轮较重，经测量达到34公斤，用人力非常容易受伤，第二种方法（图2）由于利用天车在高空作业，而铁钩的受力结构单一不能有效的约束摩擦轮的自由度，摩擦轮挂在上面打滑极易滑落，不但对主轴安装精度无法保证（由于主轴和摩擦轮间是通过涨紧套结合，手推肩扛或铁钩吊装都将导致涨紧套的位置歪斜，从而划伤主轴）更对人身安全造成隐患，如图：造成对人身及主轴的伤害图1图2制表人：孙永晟

制表日期：2012.02（二）确定课题为杜绝吊装安（拆）装摩擦轮，对人身、设备安全造成的安全隐患，提高安装效率，研制一种新的安（拆）装摩擦轮的吊装工装（吊具），替代过去不合理的吊装方法势在必行。经向局内几个机务段询问和网上查新咨询，现阶段还没有适于拆安装该摩擦轮专用工具，故我小组确定此次活动的课题为:CAK-13车床摩擦轮吊装工装制作二、设定目标制作的工装要确保：在安装摩擦轮时安全（依据六点定位原则从三维空间约束住摩擦轮的自由度）、易定位、轻便、低成本、制作简单，不会对人身及机床，特别是对主轴的伤害。安拆装摩擦轮的时间从用手托举或简易铁钩吊装（每次该动作需二到三次方可将摩擦轮安拆装就位，多耗时十五分钟左右）平均用时90.18分钟降到75分钟。小组活动的目标值：制图人：孙永晟

制图日期：2012-03分钟设定小组活动的目标值活动前后利用金属材料和摩擦轮外圆以活动式吊具吊装利用摩擦轮外圆和合成纤维制作吊具自重轻、柔韧性好、不损伤吊件自己制作难度大，需厂家加工金属内孔式吊装工装利用金属材料和摩擦轮内孔吊装按照摩擦轮的内孔进行制作较安全省时安全省时制作方便合成纤维外圆式吊装工装按摩擦轮的外圆制作活动式吊具制作较复杂金属外圆式活动吊装工装金属外圆式固定式吊装工装利用金属材料和摩擦轮外圆以固定式吊具吊装按照摩擦轮的外圆制作固定式吊具起吊省时省力制作简单按照摩擦轮的外圆进行制作三、提出各种方案并确定最佳方案（一）选择安（拆）装摩擦轮吊具的各种方案小组2012年3月与厂家及相关机务段咨询和网上查新后，未发现有生产、使用专门为安装摩擦轮的安（拆）装吊装工具，也没有可直接利用的相关产品。小组成员运用“头脑风暴法”针对如何制作安（拆）装摩擦轮吊具的方法提出了各种方案并用亲和图归纳整理：制作摩擦轮吊具方法制表人：付鸿魁制表日期：2012-04（二）根据以上亲和图，我小组决定从以下方案进行试验、论证：制作摩擦轮吊装工装方法合成纤维外圆式吊装工装金属内孔式吊装工装金属外圆式活动吊装工装金属外圆固定式吊装工装摩擦轮外形尺寸及与主轴装配图：摩擦轮为垂直轴向（水平）安装锥度1：51.合成纤维外圆式吊装工装（表3）方案1实验特点人员结论合成纤维外圆式吊装工装①工作原理：利用合成纤维和摩擦轮外圆及立面的外圆三分之一制作成网兜式吊具，将摩擦轮吊起②试验分析：依据摩擦轮外形尺寸绘图后委托厂家加工如图：摩擦轮厚95mm，为保证摩擦轮吊运时垂直不发生歪斜轮上3/2处加有双侧保护带，该带高起不到保护摩擦轮吊装稳定作用，低又妨碍与主轴的安装孔。虽几经调整位置，实际安装时发现摩擦轮装上拆不下吊具，拆卸时该带又装不上。如果取消该带，摩擦轮1：5斜度吊起极易滑脱。本方案不可行优点：对摩擦轮有保护作用、轻便缺点：①柔韧性好，不加保护带吊运易歪斜，加保护带无法安拆装②需委外成本较高付鸿魁安春山不采用时间2012-05地点不落轮库

制图（表）人：付鸿魁

2012-052.金属内孔式吊具（表4）方案2实验特点人员结论金属内孔式吊具①工作原理：利用金属材料强度高不易变形的特点结合摩擦轮内圆制作吊装工装，将摩擦轮吊起②试验分析：用￠20A3棒料加工成如图铁钩装，再在其前端用5mm铁板焊成R65mm的半圆，将该钩半圆与摩擦轮内圆R65mm接触，后用天车将其吊起安装或拆卸。安装时发现由于该吊具利用了摩擦轮内孔，安装时不宜观察定位，且内孔为配合孔，以此为吊点易造成内孔的拉伤。本方案与手工和简易铁钩吊装方法比，较安全、较省力省时，宜采用优点：简单、成本低、同人工比较省力缺点：①与主轴定位较困难、易造成内孔的拉伤②X轴（水平）前端自由度不宜控制易滑脱，需人为保护付鸿魁安春山宜采用时间2012-05地点不落轮库

制图（表）人：付鸿魁

2012-053.金属外圆式活动吊装工装（表5）方案3实验特点人员结论金属外圆式活动吊装工装1.工作原理：利用金属材料强度高不易变形的特点结合摩擦轮外圆依据杠杆原理，制作钳子式活动吊装工装，将摩擦轮吊起2.试验分析：①依据摩擦轮￠270厚85mm自重34KG的参数，杠杆（钳子）力臂长度应为摩擦轮￠270的3-4倍，②经查机械手册满足要求的材料为用￠20A3棒料加工成如图所示的钳子臂，再用5mmA3铁板加工成两个摩擦轮1/3外圆的半圆（如图），将钳子臂分别与两个1/3半圆焊接后用天车将其与摩擦轮吊起安装或拆卸。本方案比手工及简易铁钩吊装方法安全、省时省力、效率较高，宜采用优点：同人工比较省时省力、拆装及与主轴定位较方便、最大限度的限制了工件的自由度缺点：①自重大（10KG）、制造较复杂：需锻治和热处理②成本较高③摩擦轮轴2、4位前端空间狭小，操作不慎可造成刮蹭，降低夹紧力，摩擦轮有脱出危险付鸿魁安春山宜采用时间2012-05地点不落轮库

制图（表）人：付鸿魁

2012-05方案4实验特点人员结论金属外圆固定式吊装工装1.工作原理：利用金属材料强度高不易变形的特点结合摩擦轮外圆制作固定式吊装工装，将摩擦轮吊起2.试验分析：①依据摩擦轮外圆￠270厚85mm内孔￠135自重34KG的参数，用5×300×800mmA3钣料剪切加工成如图半圆槽状，再在其两侧用5×20×100mm铁板焊成R50mm的小半圆，并将其焊接在上述大半圆两侧，后用天车将摩擦轮吊起安装或拆卸。本方案与手工和简易铁钩吊装方法比安全稳定、定位准、轻便、成本低、省力省时，宜采用。优点：简单轻便、成本低、由于最大限度的限制了摩擦轮的自由度稳定可靠、与主轴定位准确便捷、同人工比省时省力缺点：未考虑摩擦轮外圆1：5锥度，摩擦轮朝该侧有倾斜付鸿魁安春山宜采用时间2012-05地点不落轮库4.金属外圆固定式吊装工装（表6）

制图表人：付鸿魁

2012-055.对可选择的三种方案进行对比选择，见下表：结论：

采用金属外圆固定式吊具三种方案对比表（表7）对比项目方案金属内孔式吊具金属外圆式活动吊装工装金属外圆固定式吊装工装限制摩擦轮自由度程度（稳定性）X轴（水平）方向自由度未限制，易延该方向滑脱X、Y、Z方向自由度均得到限制Y轴直线自由度未限制（脱钩用）与主轴定位准确度部分遮挡主轴无遮挡无遮挡重量3㎏10㎏3㎏成本较低较高低加工工艺钳工、焊工钳工、锻工、热处理工、焊工钳工、焊工可改造性无无可在半圆槽内一侧加装1：5锥度斜面稳定性和与主轴定位准确性进一步提升是否采用不采用不采用采用制表人：付鸿魁2012.5（三）确定最佳方案：

根据以上的分析试验和对比选择后，小组人员确定了安（拆）装摩擦轮吊具的流程图四、制定对策表：针对所选制作安装工装方案进行制定对策如下表：制表人：付鸿魁制表日期：2012-07序号对策目标措施地点时间责任人1确定工装结构绘制三视图总图摩擦轮三维空间自由度被限制半圆槽及1：5锥度限制班组2012-06付鸿魁2各组件明细图及加工要求按总图位置关系公差±0.1mm游标卡尺、钢尺及平板检验班组2012-06付鸿魁3结构材料满足工装最大受力点参数要求最大受力参数计算材料库技术室2012-06付鸿魁4连接材料满足工装最大受力点参数要求最大受力参数计算材料库技术室2012-06付鸿魁5实际制作和检测满足总图及明细图要求钳工焊工工艺及动静载试验不落轮库2012-7付鸿魁安春山安（拆）装摩擦轮吊具的最佳方案制作工装材质工装结构各部分结构示意图确定工装结构给出三视图总图结构材料连接材料实际制作、检测各组件明细图及加工要求制作金属外圆固定式吊具对策表（表8）五、按对策表实施：实施（一）：确定工装结构绘制三视图总图

依据摩擦轮自身实际外形尺寸以及吊装具的受力要求、摩擦轮现场实际安装位置与周边机体空间距离对吊装（具）提出如下设计思路（要求）：①摩擦轮内孔为￠135为主轴与摩擦轮相配孔，工装上需预留；②摩擦轮前端为1：5锥面，为安装稳定工装内面需有1：5斜面配合；③摩擦轮为对称圆件起吊重心在摩擦轮立起后的高于中心以上为稳，即吊装环应高于摩擦轮立起位的重心④摩擦轮与主轴前端面为7，工装用料厚度＜7；摩擦轮周边空间为150，安装为轴向安装，摩擦轮固定在摩擦轮架主轴前端，且该架上行行程可达200，工装高度最高＜200摩擦轮外形图摩擦轮现场安装位置图⑤依据上述具体要求给出吊装工装三视图（总图）：制图人：付鸿魁制图日期：2012-07实施（二）：工装结构各明细图及加工要求依据摩擦轮和工装的总图确定各部件尺寸明细图及制作过程如下表：（表9）名称三视图及尺寸制作过程及工艺半圆片（件1、2）用厚5mmQ(235)的铁板进行切割，如图制作2个。工艺：剪板机、钳工半圆槽（件3）用厚5mm的铁板依照摩擦轮的外圆进行加工，工艺：剪板机、钳工三角形（件4）用5mm的铁板制作如图形三角2个。工艺：剪板机、钳工吊装环（件5）用5mm铁板制作如图所示吊装环2个，工艺：剪板机、钳工1:5斜面支撑（件6）

用10×10铁板加工成1：5圆环斜面如图，数量1个，工艺：剪板机、刨工、钳工制表人：付鸿魁制表日期：2012-08实施（三）：结构材料的选择

⒈根据机械（原理）设计手册、工件形状自重、金属材料参数表及单位材料库存现状确定所用材料如下：

①由机械原理可知钢按用途分为普通结构钢和工具钢，而普通结构钢主要用于普通零件和工程结构，而吊装（具）属工程结构。

②、依工件结构可知其单位面积上的最大压强处于下图中吊具受力制图人：付鸿魁制图日期：2012-07摩擦轮天车勾半圆槽吊装具最集中的部位，即两吊钩处。工件自重34公斤，吊钩对称分布,5×5mm厚材料焊接全部融透，则单位面积上的最大压强为：34/2公斤/5×5mm2=0.68kgf/mm2。材料对比表（表10）钢号屈服强度

MPa抗拉强度kg/mm2

用途（特点）单位库存选否Q235(A3)23538-47金属结构件，心部强度要求不高的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒轴及焊接件，C、D级用于重要的焊接结构2、3、4、5mm均有库存，单价低采用Q25525542-52转轴、心轴、吊钩、拉杆、摇杆楔等强度要求不高的零件，焊接性尚可无不用Q27527550-62轴类、链条、齿轮、吊钩等强度要求较高的零件无不用Q21521534-42拉杆、套圈、垫圈、渗碳零件及焊接件无不用1033531这种钢强度不大，而塑性和韧性甚高，有良好的冲压、拉延和弯曲性能，焊接性好。可做塑性较好的零件，如管子哦、垫片；心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，如套筒、短轴、离合器盘￠30棒料，单价高，无钣料不用3049021截面尺寸不大时，淬火并回火呈索式体组织，从而获得良好的强度和韧性的综合性能。用于制造螺钉、拉杆、轴、套筒、机座￠20棒料，单价高，无钣料不用4559015强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受载荷较大的小截面调制件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火件，如曲轴、转动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件在热水或油中淬火。焊接性差10mm钣料、￠40棒料，单价高，焊接性差不用时间2012-07地点物资科现场制表人：付鸿魁制表日期：2012-07结论：经上表得知5mm厚钣料Q235(A3)在成本、屈服硬度、抗拉强度、可焊接性及库存现状等都优于其它材质，因此我们选它来用于制作安装工装。各零件间为电焊连接，依机械设计手册和焊接相融性原则选择Q235焊条钢号屈服强度MPa抗拉强度kg/mm2用途（特点）材料规格加工方式Q235(A3)23538-47金属结构件，心部强度要求不高的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴及焊接件，C、D级用于重要的焊接结构1000×600×5剪板机下料、手工焊接类型型号产品牌号熔敷金属力学性能≥MPa库存规格加工抗拉强度伸长率J423J422电焊操作间碳钢焊条（GB/T5117-1995）E4301J423420(43)22制表人：付鸿魁制表日期：2012-07结论：和Q235(A3)相配合使用的焊条为J423或J422。实施（四）：连接材料的选择焊条选择表：（表11）件一、件二实物图件3实物图件1与件3相互位置图拍摄：王海龙2012.09实施（五）：实际制作和检测

依照工装总图及明细图加工工装各部件实物图如下（部分）：

件1、2、3相互实际位置关系图主要各组件与摩擦轮现场实际试装图件4外观图件4、5及位置图

2.①（件1、6）一个半圆片、1：5斜面半圆支撑件与半圆槽（件3）焊接，再把该件与（件2）焊接；②三角（件4）与吊装环（件5）焊接成吊钩，③把吊钩焊接在半圆槽两侧，并进行静、动载试验，工装未发生变形、开裂、焊点正常。下面就是工装实物和我们实际操作的图片：吊具实物吊具动静载吊装试验拍摄：王海龙2012.09六、确认效果：1.我们利用该工装对两对四个摩擦轮进行了安拆装实地检验，由于工装很好地限制了摩擦轮的自由度、预置了轴向安装