《鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造》教案 第九章 制造與檢驗(yàn)技術(shù)

鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造教案課程信息課程名稱鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造授課專業(yè)鐵路機(jī)車車輛課程類型必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（√）；選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）授課方式講授（√）；實(shí)踐課（√）；其它（）考核方式考試（）；考查（√）課程教學(xué)總學(xué)時(shí)數(shù)32學(xué)時(shí)學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分學(xué)時(shí)分配理論課20時(shí)；實(shí)踐課12學(xué)時(shí)；教材名稱鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造［M］作者馮成堯；馬貴平出版社西安電子科技大學(xué)出版社書(shū)號(hào)978-7-5606-6561-0出版時(shí)間2022.08班級(jí)課程名稱鐵路貨車設(shè)計(jì)與制造授課教師授課課時(shí)2學(xué)習(xí)課題制造與檢驗(yàn)技術(shù)教學(xué)基本要求了解鐵路貨車制造過(guò)程中的檢測(cè)與檢驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)鐵路貨車制造過(guò)程中的檢測(cè)與檢驗(yàn)教學(xué)方法、手段案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)導(dǎo)入——專題講解——問(wèn)題分析討論——練習(xí)——?dú)w納總結(jié)參考案例來(lái)自教材、相關(guān)參考書(shū)教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案授課提綱及重難點(diǎn)分析教學(xué)方法設(shè)計(jì)時(shí)間分配及旁注9.1概述鐵路貨車制造技術(shù)貫徹“裝備保工藝、工藝保質(zhì)量、質(zhì)量保安全”的指導(dǎo)思想，推進(jìn)工藝技術(shù)創(chuàng)新，從單元式生產(chǎn)向流水式作業(yè)轉(zhuǎn)變，新建貨車輪軸生產(chǎn)線、轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)線、下料生產(chǎn)線、中梁生產(chǎn)線、底架生產(chǎn)線、端側(cè)墻生產(chǎn)線、車體生產(chǎn)線、車體油漆噴涂線等貨車專用生產(chǎn)線；實(shí)現(xiàn)由手工作坊式的生產(chǎn)向工業(yè)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，鑄鋼大部件實(shí)行整體芯制造、機(jī)械化作業(yè)，貨車焊接實(shí)施焊接自動(dòng)化，制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施模塊化組裝；產(chǎn)品質(zhì)量控制手段提升，采用在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)采集、工序共享、動(dòng)態(tài)監(jiān)控手段，采用超聲波檢測(cè)、高能射線DR成像及工業(yè)CT檢測(cè)等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)控制貨車生產(chǎn)的關(guān)鍵工序。根據(jù)鐵路貨車發(fā)展趨勢(shì)及多品種的市場(chǎng)需求，鐵路貨車制造系統(tǒng)著手建立鐵路貨車柔性化制造系統(tǒng)。并引入ERP管理手段，對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行有效管理，實(shí)行定時(shí)、定量、流水作業(yè)方式生產(chǎn)。9.1.1貨車制造技術(shù)發(fā)展歷程解放初期我國(guó)開(kāi)始仿制貨車，采用鉚接鋼底架，鋼骨木板車體，主要采用熱鉚接工藝。60年代后期開(kāi)始生產(chǎn)全鋼結(jié)構(gòu)的貨車，采用剪切、氧氣-乙炔切割的下料工藝，手工電弧焊焊接方法。70年代后期開(kāi)始有了少量氣體保護(hù)焊機(jī)和埋弧焊機(jī)，半自動(dòng)化和自動(dòng)化生產(chǎn)的模式初見(jiàn)雛形。焊接方法從手工電弧焊為主改為推廣采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊方法。80年代開(kāi)始，隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，規(guī)?；a(chǎn)才能適應(yīng)鐵路貨車大批量的生產(chǎn)形式，沖壓工藝實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和模具化，為提升零部件的表面質(zhì)量改善作業(yè)環(huán)境，各工廠又相繼從國(guó)外引進(jìn)了型鋼和板材預(yù)處理生產(chǎn)線。90年代后期，隨著鐵路貨車的專業(yè)化、多樣化和市場(chǎng)化，小批量、多品種和高質(zhì)量成為生產(chǎn)的主流，專用設(shè)備、模具逐漸被通用裝備和數(shù)控柔性化設(shè)備所取代，各工廠先后引進(jìn)了數(shù)控等離子切割機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、數(shù)控剪切中心等先進(jìn)的下料設(shè)備，在焊接方面引進(jìn)了焊接機(jī)械手及焊接專機(jī)。同時(shí)，柔性組裝夾具和柔性加工組合單元等技術(shù)開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用。近十年來(lái)，隨著C80鋁合金運(yùn)煤敞車的研制生產(chǎn)，以哈克鉚釘為主導(dǎo)的拉鉚連接技術(shù)被用于鐵路貨車。隨著市場(chǎng)化的推進(jìn)，鐵路貨車制造的質(zhì)量、效率和技術(shù)不斷提升，焊接方面大量采用自動(dòng)化，焊接小車、焊接專機(jī)和焊接機(jī)械手得到廣泛應(yīng)用，柔性組裝夾具、柔性組裝生產(chǎn)線更是不斷創(chuàng)新。鐵路貨車制造技術(shù)有了飛躍的發(fā)展。2006年以后，鐵路貨車制動(dòng)系統(tǒng)采用“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、工藝規(guī)范化、制造商品化，實(shí)現(xiàn)零部件互換”的模塊化組裝工藝，解決了制動(dòng)系統(tǒng)存在的慣性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了不同生產(chǎn)廠家、不同車型主要零部件的互換，方便檢修，降低了制動(dòng)系統(tǒng)漏泄的可能性。制動(dòng)系統(tǒng)模塊化組裝工藝的實(shí)施，推動(dòng)了鐵路貨車制造工藝技術(shù)和管理水平提升，使貨車制造向精益化轉(zhuǎn)變，是中國(guó)鐵路貨車制造和生產(chǎn)管理的新模式。在搖枕、側(cè)架整體芯制造、貨車新材料焊接、制動(dòng)系統(tǒng)模塊化組裝等工藝技術(shù)方面取得突破；貨車專用生產(chǎn)線、自動(dòng)化焊機(jī)和各種檢測(cè)現(xiàn)代化設(shè)備全面應(yīng)用；精益制造模式穩(wěn)步推進(jìn)。這些工藝技術(shù)和技術(shù)管理模式創(chuàng)新極大地促進(jìn)了中國(guó)鐵路貨車制造技術(shù)水平的全面提升。9.1.2重載提速貨車對(duì)制造技術(shù)的要求要全面提升鐵路貨車制造技術(shù)和工藝水平，就要推行精細(xì)化的工藝，準(zhǔn)時(shí)化的生產(chǎn)組織方式，信息化的管理手段，在工藝裝備、工藝技術(shù)、質(zhì)量控制等方面加大投入和改進(jìn)，使貨車的制造質(zhì)量穩(wěn)步提升，推進(jìn)中國(guó)鐵路貨車走向精益之路。大幅提高車輛安全可靠性。加速中國(guó)鐵路貨車重載、提速裝備的發(fā)展。在貨車新材料焊接等工藝技術(shù)方面要取得突破、對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位須采用自動(dòng)化焊接，對(duì)鑄鋼大部件要整體芯B+級(jí)鋼制造、對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)要模塊化組裝、應(yīng)用在線檢測(cè)及各種現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備、穩(wěn)步推進(jìn)精益制造模式，使制造技術(shù)向世界一流水平邁進(jìn)。在貨車新材料焊接方面，推行高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼的焊接技術(shù)、提高不鐵素體不銹鋼焊接過(guò)渡區(qū)低溫沖擊韌性的焊接技術(shù)，在焊接工藝試驗(yàn)研究、焊接工藝裝備、焊接質(zhì)量控制等方面加大投入和改進(jìn)，對(duì)貨車車體鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位采用自動(dòng)化焊接技術(shù)等，敞車的焊接質(zhì)量穩(wěn)步提升。在鑄造新技術(shù)方面，推廣鐵路貨車搖枕、側(cè)架等長(zhǎng)大、復(fù)雜件的整體制芯技術(shù)，在原有濕法熒光磁粉整體表面探傷的基礎(chǔ)上，采用超聲波和X射線探傷，檢測(cè)鑄件內(nèi)部缺陷，有針對(duì)性改進(jìn)工藝，降低鑄件內(nèi)部慣性缺陷，搖枕、側(cè)架的產(chǎn)品質(zhì)量和安全可靠性大幅度提高；在貨車制動(dòng)系統(tǒng)方面，解決原制動(dòng)系統(tǒng)的控制閥、制動(dòng)缸、風(fēng)缸、管件等零部件分布安裝在底架各部位，單件組裝、基準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)組裝困難，易造成空氣泄漏，互換性差，維修不便的問(wèn)題。采用“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、工藝規(guī)范化、制造商品化，實(shí)現(xiàn)零部件互換”的模塊化組裝工藝。在輪軸制造技術(shù)方面，采用數(shù)控加工、自動(dòng)選配，生產(chǎn)過(guò)程工藝數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、網(wǎng)絡(luò)傳遞，并與全國(guó)鐵路貨車技術(shù)管理信息系統(tǒng)自動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)加工數(shù)控化、檢測(cè)及組裝自動(dòng)化、過(guò)程管理信息化。9.2貨車專用生產(chǎn)線各鐵路貨車制造企業(yè)原有的工藝裝備老化，關(guān)鍵工序的設(shè)備精度低，大部分已經(jīng)不能滿足鐵路貨車制造技術(shù)發(fā)展的要求。面臨新形勢(shì)和新要求，各個(gè)鐵路貨車制造企業(yè)已經(jīng)加快了技術(shù)改造的步伐，積極適應(yīng)外部環(huán)境，新建了鐵路貨車制造專用柔性生產(chǎn)線，輪軸生產(chǎn)線、轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)線、鋼材預(yù)處理線、下料生產(chǎn)線、車體生產(chǎn)線、車體油漆噴涂線等。9.2.1輪軸生產(chǎn)線輪軸生產(chǎn)線包括車軸、車輪機(jī)械加工及輪對(duì)、軸承壓裝。各工序采用數(shù)控加工、在線檢測(cè)、自動(dòng)選配，生產(chǎn)過(guò)程工藝數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、網(wǎng)絡(luò)傳遞，并與全國(guó)鐵路貨車技術(shù)管理信息系統(tǒng)自動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)了加工數(shù)控化、檢測(cè)及組裝自動(dòng)化、過(guò)程管理信息化。圖9-1貨車輪軸生產(chǎn)線（數(shù)控加工）圖9-2貨車輪軸生產(chǎn)線（在線檢測(cè)）9.2.2轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)線轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)線包括搖枕組裝、側(cè)架組裝、交叉桿組裝、轉(zhuǎn)向架落成、正位檢測(cè)。各工序采用合理的工藝布局，連續(xù)流準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了精益制造。圖9-3轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)線（轉(zhuǎn)向架落成）9.2.3鋼材預(yù)處理線、下料生產(chǎn)線鋼材采用預(yù)處理線進(jìn)行表面處理，板材類經(jīng)過(guò)開(kāi)卷下料、拋丸除銹、噴涂工序間預(yù)涂底漆、烘干等工序進(jìn)行裁料，大部分沖壓件制造采用數(shù)控剪切設(shè)備，數(shù)控沖壓、折彎設(shè)備，提高零部件下料的尺寸精度。圖9-5鋼板預(yù)處理生產(chǎn)線圖9-6型鋼預(yù)處理生產(chǎn)線圖9-7下料生產(chǎn)線（數(shù)控剪切中心）圖9-8下料生產(chǎn)線（數(shù)控折彎?rùn)C(jī)）9.2.4車體生產(chǎn)線車體生產(chǎn)線主要由中梁生產(chǎn)線、底架生產(chǎn)線、端側(cè)墻生產(chǎn)線、車體總裝生產(chǎn)線等構(gòu)成。中梁生產(chǎn)線配備了組對(duì)、翻焊、壓平、鉆孔、鉚接以及矯正檢測(cè)等工位；底架生產(chǎn)線配備了組對(duì)、翻焊、地板鋪裝、地板自動(dòng)焊接、底架焊接、底架矯正、底架檢測(cè)等工位；端側(cè)墻生產(chǎn)線配備了組對(duì)、正反面專機(jī)自動(dòng)焊接、矯正等工位；車體總裝線配備了端側(cè)墻組裝、車體焊接、在線翻轉(zhuǎn)、側(cè)柱整體鉆專機(jī)、側(cè)柱鉚接等工位。各生產(chǎn)線采用了接口標(biāo)準(zhǔn)化、工裝夾具模塊化，實(shí)現(xiàn)了裝備的柔性化，適應(yīng)了系列化貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。同時(shí)，焊接設(shè)備自動(dòng)化，大大提高了車體制造的質(zhì)量。圖9-9車體生產(chǎn)線（中梁）圖9-10車體生產(chǎn)線（底架）圖9-11車體生產(chǎn)線（側(cè)墻）圖9-12車體生產(chǎn)線（總裝）9.2.5車體油漆噴涂線車體油漆噴涂線主要由封閉式噴漆室、噴涂機(jī)械手、紅外線油漆干燥設(shè)備組成。噴漆室具有強(qiáng)制送排風(fēng)功能，將過(guò)噴的漆霧有效處理，避免了環(huán)境污染及對(duì)操作人員身體健康的損害。圖9-13車體油漆噴涂線圖9-14車體油漆噴涂線9.3焊接技術(shù)9.3.1貨車焊接技術(shù)的發(fā)展50年代初，我國(guó)開(kāi)始仿制貨車，首先仿制C1型30t敞車，采用鉚接鋼底架，鋼骨木板車體。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步，將焊接引入到機(jī)車車輛的制造和修理上，逐漸用焊接結(jié)構(gòu)代替了鉚接結(jié)構(gòu)，貨車從鋼木混合結(jié)構(gòu)進(jìn)入全鋼結(jié)構(gòu)。先后制造了敞車、平車、棚車、罐車、漏斗車以及長(zhǎng)大特種車等。1.貨車用材料的發(fā)展車輛用鋼材在50～70年代，采用Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，用J422為代表的結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接，到20世紀(jì)80年代后期，開(kāi)發(fā)了屈服強(qiáng)度為295MPa的Cu-P合金系09CuPTiRe耐候鋼，以及屈服強(qiáng)度為345MPa的Cu-P-Cr-Ni合金系的09CuPCrNi耐候鋼。推行采用CO2氣體保護(hù)實(shí)心焊絲焊接，進(jìn)入21世紀(jì)后，不同于Cu-P-Cr-Ni高耐候鋼成分體系，屈服強(qiáng)度級(jí)別為400MPa、450MPa、500MPa、550MPa高強(qiáng)度高耐候鋼系列問(wèn)世，開(kāi)始采用藥芯焊絲焊接。其中Q450NQR1鋼已經(jīng)廣泛用于70t、80t級(jí)貨車制造，為貨車增加載重提供了條件。2005年開(kāi)始，采用耐候性能更好的鋁合金和TCS經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼，新材料的采用對(duì)焊接裝備、焊接工藝提出了新的要求。圖9-15鋁合金車輛生產(chǎn)線圖9-16C80鋁合金運(yùn)煤敞車圖9-17不銹鋼車輛生產(chǎn)線圖9-18C80B不銹鋼運(yùn)煤敞車2.焊接裝備的發(fā)展焊接裝備包括焊接設(shè)備、焊接輔機(jī)具和切割設(shè)備。在60～70年代各工廠一般只有手工交流焊機(jī)和手工直流焊機(jī)，到70～80年代有了少量氣體保護(hù)焊機(jī)和埋弧焊機(jī)，90年代開(kāi)始?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)、埋弧焊機(jī)數(shù)量大幅上升，2000年后采用數(shù)字化焊機(jī)、焊接專機(jī)、焊接機(jī)器人等先進(jìn)設(shè)備。比如敞車側(cè)墻、端墻用上了焊接專機(jī)，C80B型不銹鋼敞車的焊接采用數(shù)字化焊機(jī)、焊接機(jī)器人焊接等。下料工序，在60～80年代采用剪板機(jī)下料和手工氧-乙炔切割，從90年代開(kāi)始則采用數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控等離子切割機(jī)、精細(xì)等離子切割機(jī)、激光切割機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備。3焊接技術(shù)的發(fā)展在60～70年代，車輛焊接采用手工電弧焊方法及少量埋弧焊方法焊接，到70年代末期開(kāi)始試用效率高、焊接變形小的CO2氣體保護(hù)焊方法，到80年代在各貨車新造工廠廣泛采用CO2氣體保護(hù)焊工藝。90年代末期開(kāi)始推廣采用飛濺小、外觀成型好的富氬混合氣體保護(hù)焊方法，焊接生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量大大提升。2000年后由于新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了MIG焊、MAG焊、TIG焊等焊接方法在貨車行業(yè)的應(yīng)用。隨著新材料的應(yīng)用和產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，對(duì)焊接質(zhì)量的可靠性提出了更高的要求。為減少制造過(guò)程中人為因素的影響，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焊接生產(chǎn)效率，確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定，貨車制造企業(yè)為提升貨車制造工藝水平，對(duì)車體鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位焊縫、長(zhǎng)直焊縫采用自動(dòng)化焊接。因而必須提高車輛部件的下料精度、組裝精度，為此貨車企業(yè)大力推廣先進(jìn)的自動(dòng)、半自動(dòng)的下料工藝、焊接工藝和焊接專機(jī)，自動(dòng)線或柔性生產(chǎn)線，焊接機(jī)器人和各種不同層次的低成本生產(chǎn)流水線，全面提升了貨車制造焊接自動(dòng)化水平，貨車自動(dòng)化焊接向前邁進(jìn)一大步。各制造工廠在工藝試驗(yàn)研究、工藝裝備、焊接工藝、焊接質(zhì)量控制等方面加大投入和改進(jìn)，貨車的制造質(zhì)量穩(wěn)步提升。4焊接技術(shù)應(yīng)用舉例數(shù)控切割下料技術(shù)的應(yīng)用機(jī)器人、焊接專機(jī)焊接的必要條件是工件下料組裝精度高，如果沒(méi)有很好的組裝精度，就難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接技術(shù)，因此廣泛采用數(shù)控下料技術(shù),半自動(dòng)和全自動(dòng)“氧--(混合氣體)”切割，數(shù)控精細(xì)等離子切割，水下等離子切割，激光切割，極大的提高了下了精度，為組裝焊接打下良好基礎(chǔ)。圖9-19數(shù)控火焰切割圖9-20數(shù)控精細(xì)等離子切割圖9-21水下等離子切割圖9-22激光切割機(jī)切割圖9-23切割機(jī)器人進(jìn)行中梁切頭1)焊接機(jī)器人的應(yīng)用機(jī)器人焊接的工件不論是裝配精度還是表面清潔度，其要求比半自動(dòng)氣體保護(hù)焊要高得多，因此一般用來(lái)焊接機(jī)械加工較多的如轉(zhuǎn)向架部件，或者焊接結(jié)構(gòu)較復(fù)雜不便實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或?qū)C(jī)焊接的部件。圖9-24焊接機(jī)器人焊接轉(zhuǎn)向架部件圖9-25焊接機(jī)器人焊接側(cè)架支承座圖9-26焊接機(jī)器人焊接敞車側(cè)墻圖9-27焊接機(jī)器人焊接敞車端墻2)焊接專機(jī)的應(yīng)用鐵路貨車的結(jié)構(gòu)形式非常適合采用焊接專機(jī)來(lái)焊接，大多為不進(jìn)行機(jī)械加工的型鋼與板材搭接的長(zhǎng)直焊縫，比如敞車的側(cè)墻、端墻等。圖9-28側(cè)墻自動(dòng)焊專機(jī)圖9-29端墻自動(dòng)焊專機(jī)9.3.2鐵素體不銹鋼焊接工藝采用傳統(tǒng)耐候鋼制造的貨車自重大，車體耐腐蝕性差，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不好,車體采用經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼較好地解決了這一問(wèn)題。從2005年開(kāi)始,鐵道部運(yùn)輸局裝備部組織太鋼集團(tuán)、齊車公司、哈焊所等單位，對(duì)鐵路貨車用鐵素體不銹鋼進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。通過(guò)大量的試驗(yàn)研究，攻克了鐵素體不銹鋼化學(xué)成分優(yōu)化和焊接工藝等技術(shù)難題，開(kāi)始小批量制造TCS345鐵素體不銹鋼運(yùn)煤專用敞車。圖9-30TCS345對(duì)接接頭熔合線100X圖9-31T4003接頭熔合線100X9.4整體芯鑄造技術(shù)搖枕、側(cè)架不但涉及轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行性能，而且關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，是鐵路貨車十分重要的零部件。搖枕、側(cè)架的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量一直受到各國(guó)鐵路主管部門以及制造和運(yùn)營(yíng)商的高度重視，成為鐵路貨車行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。近十年來(lái)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，鐵路貨車重載提速運(yùn)輸迅速發(fā)展，由此對(duì)搖枕、側(cè)架的產(chǎn)品質(zhì)量和制造技術(shù)提出了更高、更嚴(yán)的要求。貨車主導(dǎo)制造廠和研究所聯(lián)合攻關(guān)，初步實(shí)現(xiàn)了我國(guó)搖枕、側(cè)架的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到世界領(lǐng)先水平的戰(zhàn)略目標(biāo)。9.4.1我國(guó)搖枕、側(cè)架制造工藝歷史的簡(jiǎn)要回顧歷史表明，我國(guó)搖枕、側(cè)架制造技術(shù)伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和鐵路運(yùn)輸?shù)男枰?、社?huì)科技進(jìn)步，始終在不斷發(fā)展進(jìn)步。上世紀(jì)五十年代，由于前蘇聯(lián)CO2—水玻璃砂工藝的發(fā)明，并因該工藝簡(jiǎn)便易行、價(jià)格低廉、污染程度低，我國(guó)機(jī)車車輛制造行業(yè)從五十年代開(kāi)始推廣采用水玻璃砂工藝生產(chǎn)搖枕、側(cè)架。到六十年代中期，由于水爆清砂工藝的發(fā)現(xiàn)和推廣，解決了水玻璃砂清砂困難的難題，并形成了完整的水玻璃砂生產(chǎn)普通碳素鋼搖枕、側(cè)架的工藝和裝備體系。由于水爆清砂要求鑄件在高溫下入水（650℃左右），鑄件容易在鑄態(tài)組織條件下激冷而產(chǎn)生毛細(xì)裂紋，因而大大縮短了搖枕、側(cè)架的疲勞壽命。為改善水爆清砂工藝帶來(lái)的弊病，1987年開(kāi)始，在搖枕、側(cè)架制造工藝上推廣了水浴清砂工藝，將鑄件清砂入水溫度降低到500℃以下。水浴清砂工藝雖然在當(dāng)時(shí)為減少鑄件裂紋傾向起到了良好的促進(jìn)作用，但實(shí)際表明，鑄件在鑄態(tài)和激冷條件下仍然產(chǎn)生毛細(xì)裂紋。在鑄件材質(zhì)方面，為了提高材料的低溫沖擊韌性，八十年代中期，對(duì)世界發(fā)達(dá)國(guó)家各國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系和鐵路運(yùn)用情況進(jìn)行了系統(tǒng)對(duì)比分析，借鑒了國(guó)外先進(jìn)的鐵路標(biāo)準(zhǔn)體系，1986年開(kāi)發(fā)了B級(jí)鋼，并開(kāi)始用于生產(chǎn)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架搖枕、側(cè)架。在造型材料方面，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)水玻璃粘結(jié)、改性機(jī)理研究的深入和對(duì)采用樹(shù)脂砂生產(chǎn)鑄鋼件的工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，“九五”和“十五”期間，在技術(shù)上率先突破了有機(jī)酯—水玻璃砂僅應(yīng)用于單件或小批量生產(chǎn)鑄鋼件的局限性，大部分工廠對(duì)原有傳統(tǒng)水玻璃砂系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，采用有機(jī)酯—改性水玻璃砂工藝大批量生產(chǎn)搖枕、側(cè)架，并實(shí)施了搖枕、側(cè)架的干法清砂工藝。部分工廠先后建設(shè)了有機(jī)酯—改性水玻璃造型、制芯生產(chǎn)線，還有部分工廠建設(shè)了樹(shù)脂砂造型線、潮模砂造型生產(chǎn)線和pep—set樹(shù)脂砂制芯線，徹底消除了鑄件在鑄態(tài)組織條件下進(jìn)行激冷而產(chǎn)生裂紋的可能性。在鑄造工藝設(shè)計(jì)方面，至本世紀(jì)初，搖枕、側(cè)架澆注系統(tǒng)逐步發(fā)展為兩大類型：搖枕為一端澆注和兩端澆注兩種形式，側(cè)架為中間澆注和兩端澆注兩種形式；搖枕、側(cè)架的制芯工藝除了因各廠的型砂工藝和制芯方法不同外，砂芯分塊和組合方式大同小異：都采用分層、分段方式進(jìn)行砂芯分塊和組合。以轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架搖枕、側(cè)架為例，轉(zhuǎn)K6型搖枕內(nèi)腔砂芯分為兩層、三段，主體砂芯至少由六個(gè)分塊砂芯組成。如圖9-32、33所示。圖9-32搖枕內(nèi)腔主體砂芯設(shè)計(jì)為兩層、三段分段分層分段分層圖9-33搖枕分層、分段砂芯組合實(shí)物照片轉(zhuǎn)K6型側(cè)架內(nèi)腔主體砂芯分為兩層、五段，由至少十一個(gè)分塊砂芯組成。如圖9-34、35所示。圖9-34側(cè)架內(nèi)腔主體砂芯設(shè)計(jì)為兩層、五段分段分層分段分層圖9-35側(cè)架分層、分段砂芯照片在其它方面，到上個(gè)世紀(jì)末，逐步淘汰了燃重油熱處理爐。本世紀(jì)初，采用了連續(xù)法整體磁化探傷方法對(duì)搖枕、側(cè)架關(guān)鍵部位進(jìn)行磁粉探傷。綜上所述，從九十年代中后期開(kāi)始，我國(guó)鐵路貨車搖枕、側(cè)架制造技術(shù)水平有了明顯提高，主要有以下幾個(gè)方面：采用干法落砂清砂工藝，淘汰水浴清砂工藝。全面采用B級(jí)鋼生產(chǎn)搖枕、側(cè)架，淘汰普通碳素鋼材質(zhì)。采用爐溫自動(dòng)控制熱處理爐進(jìn)行正火熱處理，淘汰燃重油熱處理爐。重要部位采用濕法磁粉探傷檢查等。9.4.2我國(guó)搖枕、側(cè)架制造工藝存在的主要問(wèn)題與對(duì)策措施通過(guò)分析和對(duì)運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)調(diào)查，對(duì)影響和降低搖枕、側(cè)架疲勞壽命的主要因素和存在的主要制造技術(shù)問(wèn)題總結(jié)如下。鑄件內(nèi)腔砂芯分塊太多，人為因素影響大，容易導(dǎo)致鑄件關(guān)鍵部位內(nèi)腔產(chǎn)生披縫、臺(tái)階、局部掉砂、多肉以及諸多芯撐熔合不良等缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致鑄件生產(chǎn)和服役過(guò)程中產(chǎn)生裂紋的傾向性明顯增加；而且鑄件上有些影響轉(zhuǎn)向架重要性能和零部件受力情況的尺寸難以保證，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向架運(yùn)用性能逐步下降，零部件受力逐步改變和增大。部分工廠冶煉工藝和過(guò)程欠佳，導(dǎo)致夾雜物等級(jí)和含氧、含氣偏高，造成鑄件形成凝固收縮缺陷和焊修缺陷較多，并容易在焊補(bǔ)區(qū)造成延遲裂紋和再熱裂紋。造型工藝不細(xì)致，在A部位、B部位的非評(píng)定區(qū)的熱節(jié)處存在局部縮孔等缺陷。對(duì)照國(guó)外重載、快捷運(yùn)輸?shù)某晒?jīng)驗(yàn)，我國(guó)鐵路貨車搖枕、側(cè)架所采用材質(zhì)的強(qiáng)度儲(chǔ)備有待提高。圖9-36砂芯間隙圖9-37披縫（飛邊）產(chǎn)生的氣孔和裂紋因披縫形成的橫向裂紋分塊砂芯形成的披縫因披縫形成的橫向裂紋分塊砂芯形成的披縫圖9-38服役過(guò)程中搖枕B部位砂芯接頭處產(chǎn)生的裂紋漏水孔砂芯接頭處形成披縫后產(chǎn)生的橫向裂紋漏水孔砂芯接頭處形成披縫后產(chǎn)生的橫向裂紋圖9-39服役過(guò)程中搖枕A部位砂芯接頭處產(chǎn)生的裂紋圖9-42受芯撐搓擠而脫落的型砂直接掉入型腔由于上述缺陷的存在，容易引起搖枕、側(cè)架在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生早期脆性斷裂，造成鐵路安全事故，并帶來(lái)嚴(yán)重后果。2.對(duì)策措施根據(jù)上述分析，為了使搖枕、側(cè)架滿足鐵路貨車提速重載運(yùn)輸?shù)男枰?，必須采取以下措施：在鑄造工藝方面，開(kāi)發(fā)長(zhǎng)大復(fù)雜砂芯整體制芯技術(shù)，搖枕、側(cè)架主體砂芯采用整體砂芯和整體砂芯機(jī)械下芯工藝。同時(shí)，采用金屬芯盒和先硬化后取模的方法，實(shí)現(xiàn)鑄件內(nèi)腔關(guān)鍵部位平順無(wú)披縫、臺(tái)階，提高鑄件壁厚尺寸的均一性，減少砂眼和芯撐熔合不良等鑄造缺陷。并且進(jìn)一步優(yōu)化鑄造工藝，消除鑄件關(guān)鍵部位內(nèi)部的縮孔缺陷；采用拋丸表面強(qiáng)化處理技術(shù)，使鑄件表面形成均勻的壓應(yīng)力,從而進(jìn)一步提高鑄件的疲勞性能，并顯著提高鑄件的表面質(zhì)量。搖枕、側(cè)架整體砂芯分別如圖9-43、44所示。圖9-43搖枕整體砂芯圖圖9-44側(cè)架整體砂芯圖在煉鋼方面，在進(jìn)一步規(guī)范煉鋼操作的基礎(chǔ)上，采用LF爐或鋼包吹氬和喂絲等鋼水精煉工藝，進(jìn)一步降低有害元素和非金屬夾雜物含量，全部鋼水達(dá)到優(yōu)質(zhì)鋼標(biāo)準(zhǔn)。在材料方面，研制B＋級(jí)鋼，并全面采用B＋級(jí)鋼生產(chǎn)搖枕、側(cè)架，將材料提高一個(gè)力學(xué)性能等級(jí)。在檢測(cè)方面，進(jìn)一步加強(qiáng)搖枕、側(cè)架的表面缺陷檢查，將原有濕法黑色磁粉整體探傷改進(jìn)為濕法熒光磁粉整體探傷；制訂超聲波和X射線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)搖枕、側(cè)架重要部位實(shí)施X射線探傷的定期檢測(cè)和超聲波探傷的日常檢查；同時(shí)采用超聲波測(cè)厚方式檢測(cè)搖枕、側(cè)架重要部位的壁厚，采用三座標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行尺寸測(cè)量，進(jìn)一步保證搖枕、側(cè)架的可靠性。從國(guó)外鐵路貨車搖枕、側(cè)架制造技術(shù)發(fā)展水平來(lái)看，盡管有的發(fā)達(dá)國(guó)家采用了“一片式”（onepiece）砂芯，但實(shí)際上砂芯最大長(zhǎng)度很短，主體砂芯沒(méi)有實(shí)現(xiàn)整體芯工藝。其它國(guó)家搖枕、側(cè)架鑄造工藝都采用分塊制芯、組合下芯工藝。從整個(gè)鑄造行業(yè)制芯技術(shù)的發(fā)展水平來(lái)看，原有機(jī)械制芯設(shè)備技術(shù)無(wú)法滿足大批量長(zhǎng)大復(fù)雜砂芯的生產(chǎn)要求。因此，必須進(jìn)行跨企業(yè)、跨專業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，才能在2～3年的時(shí)間內(nèi)，使我國(guó)搖枕、側(cè)架的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并確保和促進(jìn)我國(guó)鐵路貨車重載提速運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，并帶動(dòng)企業(yè)技術(shù)水平的升級(jí)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的提高。9.4.3整體砂芯工藝方案通過(guò)探索和實(shí)踐，在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)并推廣了B＋級(jí)鋼搖枕、側(cè)架整體芯制造技術(shù)。9.4.4整體芯搖枕、側(cè)架配套技術(shù)1.B＋級(jí)鋼的研制通過(guò)系統(tǒng)研究低合金鑄鋼材料的成分、組織和性能的關(guān)系，戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所研制出B+級(jí)鋼材料(ZG25MnCrNi)。研制的B+級(jí)鋼改善了凝固結(jié)晶方式，從而有效地細(xì)化了一次結(jié)晶組織，進(jìn)一步改善了鑄件內(nèi)部組織的致密程度；同時(shí)，通過(guò)提高鋼中奧氏體組織的穩(wěn)定性，降低了熱處理的臨界轉(zhuǎn)變溫度Ar3，從而大大細(xì)化了鐵素體和珠光體組織（常溫組織），晶粒度從B級(jí)鋼的7～8級(jí)提高到8～9級(jí)，鑄件的力學(xué)性能、抗疲勞性能和材料的抗裂能力得到較大幅度提高，力學(xué)性能提高一個(gè)等級(jí)，最大疲勞循環(huán)次數(shù)比B級(jí)鋼提高30％以上，材料的臨界裂紋尖端張開(kāi)位移（CTOD）比B級(jí)鋼提高10％。由于同時(shí)細(xì)化了鑄件的高溫和常溫組織，鑄造裂紋和焊接裂紋的傾向性進(jìn)一步降低。2.鋼水爐外精煉工藝的推廣應(yīng)用為了進(jìn)一步減少鋼水中的氣體和夾雜物，提高鑄鋼件的內(nèi)在質(zhì)量，在優(yōu)化現(xiàn)有煉鋼工藝和操作的基礎(chǔ)上，推廣采用了鋼包吹氬+喂絲、LF鋼包爐等鋼水精煉技術(shù)，現(xiàn)已全部投產(chǎn)。通過(guò)優(yōu)化冶煉工藝和推廣采用爐外精煉技術(shù)，鋼中有害元素的含量大大降低，各廠90%的爐次硫、磷含量控制在0.020％以下，99.8%的爐次控制在0.030%以下；鋼中夾雜物提高了一個(gè)等級(jí)，鋼的低溫沖擊韌性進(jìn)一步提高。3.射線探傷聯(lián)合攻關(guān)組開(kāi)展了搖枕、側(cè)架內(nèi)部缺陷與疲勞強(qiáng)度的關(guān)系的試驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)新造和服役搖枕、側(cè)架的大量射線檢驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)檢驗(yàn)、實(shí)物解剖驗(yàn)證，獲得了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和搖枕、側(cè)架A、B部位各類缺陷X射線圖片。同時(shí)對(duì)鑄鋼搖枕、側(cè)架射線照相檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，確定了缺陷定性、定量標(biāo)準(zhǔn)及射線照相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)圖譜。該項(xiàng)目為鑄造工藝和過(guò)程質(zhì)量的改進(jìn)提供了依據(jù)，對(duì)控制和提高搖枕、側(cè)架的內(nèi)在質(zhì)量具有重要意義。為了提高X射線探傷的時(shí)效性，有的工廠采用了X射線數(shù)字成像技術(shù)（DR）對(duì)搖枕、側(cè)架進(jìn)行在線檢測(cè)，采用工業(yè)CT進(jìn)行定期檢測(cè)和工藝改進(jìn)。4.熒光磁粉探傷為了進(jìn)一步提高了鑄件表面缺陷的探傷靈敏度，鐵科院金化所在聯(lián)合攻關(guān)組各成員單位的配合下，開(kāi)展了無(wú)暗室濕法熒光磁粉整體探傷工藝研究，以及紫外線輻照度與環(huán)境白光照度之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究，試驗(yàn)測(cè)試和繪制出白光強(qiáng)度與紫外線輻照強(qiáng)度關(guān)系曲線圖。通過(guò)理論和試驗(yàn)研究，為無(wú)暗室熒光磁粉探傷提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。5.超聲探傷為了進(jìn)一步提高搖枕、側(cè)架內(nèi)部缺陷的日常檢測(cè)和控制水平，通過(guò)探索鑄件內(nèi)部缺陷特征與超聲波反射傳播之間的關(guān)系，聯(lián)合攻關(guān)組各成員單位進(jìn)行了大量試驗(yàn)，積累了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地研究了搖枕、側(cè)架超聲波探傷技術(shù)。6.尺寸檢測(cè)采用三座標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量整體芯搖枕、側(cè)架的形位尺寸，采用超聲波測(cè)厚儀測(cè)量鑄件壁厚尺寸。7.表面強(qiáng)化采用拋丸表面強(qiáng)化處理技術(shù)，對(duì)搖枕、側(cè)架進(jìn)行拋丸強(qiáng)化處理。研究表明，適當(dāng)?shù)膾佂鑿?qiáng)化，可使鑄件表面產(chǎn)生均勻的殘余壓應(yīng)力試驗(yàn)產(chǎn)品如圖9-53、54所示。圖9-53經(jīng)過(guò)拋丸強(qiáng)化的側(cè)架圖9-54經(jīng)過(guò)拋丸強(qiáng)化的搖枕另外，表面的多向拉應(yīng)力將較大幅度地降低零部件的斷裂韌度，而表面打磨會(huì)產(chǎn)生表面拉應(yīng)力，尤其是采用粗砂輪打磨時(shí)，因粗粒磨料的鑿削作用，將使鑄件產(chǎn)生尖凹紋理較深的粗糙表面。因此，熱處理后，搖枕、側(cè)架的重要部位的最終打磨紋理方向，應(yīng)為搖枕、側(cè)架的縱向；采用的最終打磨工具，應(yīng)為細(xì)小磨粒砂輪；且打磨工序應(yīng)盡可能安排在最終拋丸強(qiáng)化之前完成。8.提升產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)修訂產(chǎn)品技術(shù)條件，對(duì)鋼水冶煉質(zhì)量和鑄件熱處理質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求，從而提高產(chǎn)品的可靠性。新的技術(shù)條件主要作了如下重要變化：（1）降低鋼中磷、硫等有害元素的含量，降低鋼中氧、氫等氣體含量，使鋼水達(dá)到優(yōu)質(zhì)鋼標(biāo)準(zhǔn)。（2）增加了金相組織及非金屬夾雜物的檢測(cè)要求。其中I、III、IV型非金屬夾雜物比TB/T2451提高了一級(jí)。（3）增加了濕法熒光磁粉探傷和超聲波、射線內(nèi)部缺陷探傷檢查要求。（4）加嚴(yán)對(duì)疲勞試驗(yàn)要求，搖枕在組合載荷試驗(yàn)條件下達(dá)到100萬(wàn)次以上。9.4.5實(shí)施效果經(jīng)過(guò)兩年多的生產(chǎn)實(shí)踐和運(yùn)用證明，采用整體芯工藝生產(chǎn)的B+級(jí)鋼搖枕、側(cè)架工藝先進(jìn)、質(zhì)量穩(wěn)定、使用性能得到大大提升，為我國(guó)鐵路貨車裝備升級(jí)換代和鐵路貨車重載提速的快速發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1)搖枕、側(cè)架砂芯采用整體芯工藝，大大提高了制造技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量。整體砂芯表面光滑，曲面連續(xù)完整，消除了分體砂芯帶來(lái)的鑄件內(nèi)腔裂紋、臺(tái)階、芯撐熔合不良等一系列質(zhì)量缺陷和安全隱患。如圖9-55、56。圖9-55經(jīng)解剖，搖枕內(nèi)腔連續(xù)光滑，磁探無(wú)裂紋圖9-56經(jīng)紋由于整體砂芯抗變形能力較大，相對(duì)位置不會(huì)竄動(dòng)，砂芯尺寸精度及穩(wěn)定性高，因而提高了鑄件的尺寸精度及其穩(wěn)定性，有利于提高轉(zhuǎn)向架和貨車的運(yùn)行性能和安全可靠性。由于采用整體砂芯，下芯時(shí)大大減少了芯撐數(shù)量，關(guān)鍵部位取消了芯撐，保證了鑄件有效承載面積；同時(shí)避免了在安放使用芯撐時(shí)，受芯撐搓擠而脫落的型砂掉入型腔，在鑄件內(nèi)部或表面形成砂眼。由于采用了制芯線和整體制芯方案，減少了人為因素的影響，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，并改善了勞動(dòng)條件。如圖9-57、58。采用整體制芯工藝，減少了制芯和下芯操作工人的數(shù)量，生產(chǎn)效率也有進(jìn)一步提高。圖9-57搖枕（一型兩件）整體砂芯機(jī)械手下芯圖9-58側(cè)架（一型兩件）整體砂芯機(jī)械手下芯經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)外同行業(yè)工藝和裝備水平的對(duì)比分析，可以看出，我國(guó)鐵路貨車搖枕、側(cè)架的整體芯制造技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。2)搖枕、側(cè)架采用B+級(jí)鋼制造，提升了一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。見(jiàn)表9-1和表9-2。表9-1力學(xué)性能指標(biāo)比較鋼種屈服強(qiáng)度(MPa)抭拉強(qiáng)(MPa)延伸率(%)斷面收縮率(%)沖擊值(Akv-7℃，J)B+級(jí)鋼≥345≥550≥24≥36≥20B級(jí)鋼≥260≥485≥24≥36≥20表9-2批量生產(chǎn)B＋級(jí)鋼力學(xué)性能爐次屈服強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)延伸率(%)斷面收縮率(%)沖擊值(Akv-7℃,J)A599375610274966、65、67B678360610284746、41、33B682435630305972、67、843)鋼水質(zhì)量全部達(dá)到優(yōu)質(zhì)鋼標(biāo)準(zhǔn)，熱處理質(zhì)量穩(wěn)步提高。整體芯B+級(jí)鋼部分爐、窯次的金相組織和夾雜物如表9-3和圖9-59所示。表9-3整體芯B＋級(jí)鋼搖枕、側(cè)架金相組織、夾雜物報(bào)告2）1）2）1）圖9-59B+級(jí)鋼基體組織：鐵素體+珠光體評(píng)判結(jié)果：1）正火3級(jí)；2）正火4級(jí)4)搖枕、側(cè)架疲勞強(qiáng)度大幅提高，遠(yuǎn)高于AAR等發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。整體芯B+級(jí)鋼搖枕在組合載荷試驗(yàn)條件下，按規(guī)定完成100萬(wàn)次循環(huán)次數(shù)后，再加大試驗(yàn)載荷20％繼續(xù)試驗(yàn)，所有整體芯B+級(jí)鋼試驗(yàn)搖枕、側(cè)架全部通過(guò)了120萬(wàn)次試驗(yàn)。按上述試驗(yàn)和加載方法，試生產(chǎn)的轉(zhuǎn)K6搖枕最大循環(huán)次數(shù)累計(jì)達(dá)184萬(wàn)次，轉(zhuǎn)K5搖枕累計(jì)達(dá)200萬(wàn)次。比用原工藝和原材質(zhì)生產(chǎn)的搖枕、側(cè)架提高60～80萬(wàn)次。疲勞循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)高于AAR等發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。整體芯B+級(jí)鋼側(cè)架：按規(guī)定完成試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)后，加大試驗(yàn)載荷40％繼續(xù)試驗(yàn)，累計(jì)循環(huán)次數(shù)分別達(dá)到50萬(wàn)次均無(wú)裂紋。5)搖枕、側(cè)架制造工藝技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量基本達(dá)到世界領(lǐng)先水平，產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)手段高于AAR等發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。6)效益顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量、提高了零部件的可靠性和疲勞壽命，因而大大提高了鐵路運(yùn)輸安全性，延長(zhǎng)了廠修周期和搖枕、側(cè)架使用壽命，提高了搖枕、側(cè)架和車輛壽命期內(nèi)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。大幅度提高我國(guó)鐵路貨車制造行業(yè)和企業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)能力。降低人工成本，改善勞動(dòng)條件。減少了人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。采用整體芯技術(shù)和B+級(jí)鋼材料生產(chǎn)的搖枕側(cè)架如圖9-59、60所示。圖9-59整體芯B+級(jí)鋼搖枕圖9-60整體芯B+級(jí)鋼側(cè)架綜上所述，通過(guò)實(shí)施整體砂芯工藝、B＋級(jí)鋼材料、鋼水精煉技術(shù)、超聲波和射線內(nèi)部探傷、濕法熒光磁粉表面探傷、超聲波測(cè)厚和三維測(cè)量、表面強(qiáng)化處理等技術(shù)措施，顯著地提高了搖枕、側(cè)架的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量，大幅度提高鑄件形位尺寸精度，進(jìn)一步保證了車輛的運(yùn)行性能和搖枕、側(cè)架的安全可靠性。生產(chǎn)過(guò)程采用整體砂芯和先進(jìn)可靠的制芯線，減少了人為因素的影響，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性可靠性，進(jìn)一步改善了勞動(dòng)條件，從根本上改變了生產(chǎn)效率低、質(zhì)量影響因素多、質(zhì)量穩(wěn)定性差的落后局面。另一方面，隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展和西方國(guó)家對(duì)優(yōu)質(zhì)鑄件的需求，將推動(dòng)我國(guó)鐵路貨車搖枕、側(cè)架制造技術(shù)向更深、更高和更精細(xì)的方向發(fā)展。因此，我國(guó)搖枕、側(cè)架制造技術(shù)的主要發(fā)展方向是：精確控形。精確控構(gòu)。在研發(fā)新的成型技術(shù)的同時(shí)，開(kāi)發(fā)高性能、精細(xì)化的新材料。淘汰能耗大、污染大、效率低、效益低的傳統(tǒng)工藝，發(fā)展環(huán)境友好、效益好的制造工藝技術(shù)和裝備。開(kāi)發(fā)高純凈、低消耗的鋼水冶煉工藝技術(shù)。研究和發(fā)展更先進(jìn)、更科學(xué)、更可控的凝固加工技術(shù)，以獲得更精細(xì)、更致密的凝固組織，并逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品多尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)的精確控制。發(fā)展和推廣凝固過(guò)程的模擬仿真技術(shù)。發(fā)展制造過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)技術(shù)和儀器設(shè)備。精益制造技術(shù)、制造信息化等技術(shù)將得到進(jìn)一步深化和推廣。各項(xiàng)工藝技術(shù)和裝備將更加人性化、現(xiàn)代化。約30min9.5制動(dòng)系統(tǒng)模塊化組裝技術(shù)9.5.1模塊化組裝的重要性長(zhǎng)期以來(lái)貨車制動(dòng)系統(tǒng)存在以下慣性質(zhì)量問(wèn)題：⑴車輪踏面擦傷故障率高；⑵主支管集塵器處易漏泄，支管折斷現(xiàn)象較為突出；⑶制動(dòng)零配件防盜性能差，丟失現(xiàn)象嚴(yán)重；⑷相同車型配件互換性差；⑸閘瓦間隙小，列檢作業(yè)更換閘瓦難度較大。造成以上問(wèn)題原因主要在于，貨車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范，各工廠的制動(dòng)計(jì)算方法不同，參數(shù)取值存在差異；不同主導(dǎo)單位設(shè)計(jì)的貨車上，相同作用、相同規(guī)格配件采用各自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，檢修時(shí)配件互換有一定困難；制造工藝規(guī)范不一致，各廠家制造基準(zhǔn)不完全一致，按同一圖樣生產(chǎn)的貨車存在差異。設(shè)計(jì)和工藝沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，缺乏約束。從2006年7全面開(kāi)展貨車制動(dòng)系統(tǒng)“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、工藝規(guī)范化、制造商品化、實(shí)現(xiàn)零部件互換”技術(shù)攻關(guān)，即“三化一互換”。貨車制造制動(dòng)系統(tǒng)全面實(shí)施模塊化組裝后，提高了零部件制造和組裝精度，實(shí)現(xiàn)了不同生產(chǎn)廠家、不同車型主要零部件的互換，在方便檢修的同時(shí)，降低了制動(dòng)系統(tǒng)漏泄的可能性。制動(dòng)系統(tǒng)模塊化組裝工藝的實(shí)施，推動(dòng)了制造工藝技術(shù)和管理水平的提升，實(shí)現(xiàn)了貨車制造向精益化轉(zhuǎn)變，是中國(guó)鐵路貨車生產(chǎn)管理的新模式。9.5.2制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)由于貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各車輛主導(dǎo)設(shè)計(jì)單位各自為政，設(shè)計(jì)的貨車制動(dòng)系統(tǒng)千差萬(wàn)別，造成產(chǎn)品零件制造缺乏商品性，零配件制造質(zhì)量一致性差，導(dǎo)致貨車制動(dòng)裝置的組裝以散件手工組裝方式為主。組裝現(xiàn)場(chǎng)存在大量現(xiàn)場(chǎng)配裝、配焊和強(qiáng)力組裝，產(chǎn)品與圖樣差異性大。產(chǎn)品檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)也僅以在交檢、交驗(yàn)狀態(tài)下達(dá)到單車試驗(yàn)的要求為準(zhǔn)，制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)難以保證，車輛投入使用后制動(dòng)裝置的故障頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響車輛使用效率和列車運(yùn)行安全。因此，要糾正上述問(wèn)題，必須首先制訂設(shè)計(jì)和工藝標(biāo)準(zhǔn)。1.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化圖9-61制動(dòng)系統(tǒng)模塊示意圖1—制動(dòng)缸模塊；2—脫軌自動(dòng)制動(dòng)閥模塊；3—主管模塊；4—120閥模塊；5—限壓閥；6—120閥；7—儲(chǔ)風(fēng)缸；8—雙室風(fēng)缸；9—后制動(dòng)杠桿；10—閘調(diào)器；11—前制動(dòng)杠桿12—制動(dòng)缸2.工藝規(guī)范化7.5.2.3制造商品化9.5.3制動(dòng)系統(tǒng)的制造工藝9.6輪軸組裝制造技術(shù)9.6.1輪軸組裝制造技術(shù)的發(fā)展貨車輪軸制造技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了從作坊式生產(chǎn)到工廠化生產(chǎn)的過(guò)程；從手工操作、單機(jī)作業(yè)方式發(fā)展到了大規(guī)模自動(dòng)化流水作業(yè)，逐步形成了工藝合理、設(shè)備齊全、功能完備的貨車輪軸制造體系。解放前我國(guó)只能從事簡(jiǎn)單的修理工作。新中國(guó)成立后，隨著鐵路事業(yè)的蓬勃發(fā)展，貨車輪軸制造業(yè)也從無(wú)到有、逐步地建立起來(lái)，我國(guó)的貨車輪軸制造技術(shù)也由此開(kāi)始起步。八十年代，隨著鐵路貨車開(kāi)始裝用專用貨車滾動(dòng)軸承，車軸專用仿形車床、車軸專用仿形車床磨床、輪對(duì)壓裝機(jī)、軸承壓裝機(jī)等先進(jìn)設(shè)備的逐步推廣應(yīng)用，促進(jìn)了貨車輪軸制造技術(shù)的發(fā)展。到上世紀(jì)末，貨車輪軸制造技術(shù)已基本具備了完整的體系，提升了工業(yè)化大批量生產(chǎn)的輪軸質(zhì)量。九十年代開(kāi)始，車軸精加工、數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸、微控輪對(duì)自動(dòng)壓裝等新技術(shù)的應(yīng)用將輪軸制造技術(shù)提升了一個(gè)新的臺(tái)階。進(jìn)入新世紀(jì)，鐵路貨車提速重載開(kāi)始在全路推廣，對(duì)貨車輪軸制造技術(shù)提出了更高的要求。50鋼車軸的試制、緊湊型軸承的試制運(yùn)行，加快了了鐵路輪軸制造業(yè)的前進(jìn)步伐。21t軸重也向25t軸重產(chǎn)品逐漸過(guò)渡。2004-2009年，鐵道部進(jìn)一步規(guī)范了各工藝線的建設(shè)工作，對(duì)輪軸各工藝線中關(guān)鍵工序的設(shè)置、關(guān)鍵設(shè)備的功能等提出了具體要求，使貨車輪軸制造水平有了極大的提高，保證了貨車輪軸制造質(zhì)量。隨著鐵路貨車提速重載工作的不斷深入，鐵道部運(yùn)輸局專門下文進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)貨車輪軸制造技術(shù)從設(shè)計(jì)制造理念、工藝技術(shù)水平、配套技術(shù)性能和綜合管理模式等方面進(jìn)行了改進(jìn)，提煉并推廣了很多先進(jìn)的工藝?yán)砟詈凸に嚪椒?，例如車軸鍛造的連鑄式車軸、連續(xù)式熱處理爐、成型磨削等，推動(dòng)了輪軸制造技術(shù)的發(fā)展。9.6.2輪軸組裝的技術(shù)條件通過(guò)在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)完善，輪對(duì)組裝技術(shù)條件日趨成熟，對(duì)其組裝前的配件、組裝后的各項(xiàng)尺寸、壓力曲線、壓裝設(shè)備等做了明確的要求，形成了輪軸標(biāo)準(zhǔn)化體系。9.6.3輪對(duì)自動(dòng)組裝流水線輪對(duì)自動(dòng)流水線應(yīng)包含車軸自動(dòng)測(cè)量、車輪自動(dòng)加工、車輪預(yù)壓裝、輪對(duì)壓裝、輪對(duì)檢測(cè)、鑲?cè)氩刻絺取＼囕S測(cè)量機(jī)能準(zhǔn)確地將測(cè)量的車軸輪座尺寸自動(dòng)傳給車輪加工機(jī)床，自動(dòng)按接收到的數(shù)據(jù)和規(guī)定過(guò)盈量進(jìn)行輪孔精加工，車輪加工完畢后進(jìn)行車輪噴油及預(yù)壓裝工作。預(yù)壓裝完成后，送壓裝位進(jìn)行全自動(dòng)壓裝。圖9-68輪對(duì)壓裝生產(chǎn)線9.6.4輪、軸制造組裝與自動(dòng)檢測(cè)目前全路在輪軸精加工及組裝工藝上基本實(shí)現(xiàn)了加工、檢測(cè)和組裝自動(dòng)化。車軸、車輪精加工后的最終尺寸依靠程序來(lái)保證，提高了輪軸精加工和輪對(duì)組裝的質(zhì)量保證能力。車軸加工大致可分為粗加工、半精加工、精加工三部分，從半精加工開(kāi)始一般是在生產(chǎn)線上完成。主要的工序有切頭鉆孔、粗車三徑、半精車三徑、精車三徑、加工軸端三孔、磨削等。車軸切頭加工采用效率相對(duì)較高、可同時(shí)切段兩端頭及加工中心孔的機(jī)床進(jìn)行。粗車三徑采用機(jī)床自身重量較大、功率較高的數(shù)控車床或成型車床。粗車兩端面一般使用雙端面銑床。車軸身、半精車三徑使用車床。然后精銑兩端面、中心孔，使用組合銑床完成，一次裝夾完成兩工步加工。車軸精加工采用數(shù)控車床進(jìn)行，包括精車軸頸、防塵座工序以及精車輪座工序。鉆、擴(kuò)、攻軸端三孔使用專用三孔加工機(jī)床完成，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)鉆、擴(kuò)孔及倒角、攻絲一次加工，還具有D、E型等常見(jiàn)車軸的三孔加工。標(biāo)記刻打使用軸端標(biāo)記氣動(dòng)刻打機(jī)完成。磨削輪座在磨床上進(jìn)行，而磨削軸頸及防塵座按照部文要求在數(shù)控磨床上進(jìn)行，且采用成型磨削的方式。車軸交檢采用自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，在車軸熒光磁粉探傷機(jī)上進(jìn)行磁粉探傷。車輪加工路內(nèi)各工廠主要加工車輪內(nèi)孔，配合車輪輪座完成輪軸組裝。車輪內(nèi)孔要求表面粗糙度Ra6.3。目前，路內(nèi)加工車輪內(nèi)孔設(shè)備主要使用立式車床或立式鏜床完成，相比較而言，立式車床的加工范圍較大，加工質(zhì)量也相對(duì)較高。輪對(duì)壓裝采用全自動(dòng)輪對(duì)壓裝機(jī)進(jìn)行。輪對(duì)壓裝機(jī)分為二種形式：一種是美國(guó)西蒙斯的全自動(dòng)壓裝機(jī)結(jié)構(gòu)，在壓裝前，設(shè)置了輪對(duì)預(yù)壓裝工序；第二種主要以泰格公司壓裝機(jī)為代表，壓裝沒(méi)有預(yù)壓裝工序，采用軸頸保護(hù)套保護(hù)軸頸及防塵板座，車輪加工完畢后手動(dòng)套輪后輸送到自動(dòng)壓裝位，進(jìn)行兩端自動(dòng)壓裝。輪對(duì)壓裝后采用輪對(duì)自動(dòng)檢測(cè)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的。輪對(duì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要用于輪對(duì)各部尺寸的自動(dòng)測(cè)量及信息錄入，并對(duì)采集的信息自動(dòng)生成車統(tǒng)一51C報(bào)表，對(duì)相關(guān)信息的錄入可自動(dòng)分析判斷，同時(shí)可將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上傳到HMIS輪軸子系統(tǒng)中。圖9-68車軸測(cè)量機(jī)圖9-69輪對(duì)測(cè)量機(jī)圖9-70數(shù)控鏜床9.6.5輪對(duì)軸承組裝與檢測(cè)軸承壓裝采用帶有微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軸承壓裝機(jī)，一般為鐵路貨車滾動(dòng)軸承與軸頸壓裝專用。它采用高靈敏度