INNOVIA300型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工工藝

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序言轉(zhuǎn)向架在很大程度上決定了單軌列車的運(yùn)行性能，而作為轉(zhuǎn)向架最核心的部件，構(gòu)架是列車承載和傳力的基體，也是轉(zhuǎn)向架眾多部件聯(lián)結(jié)的主體骨架，是一個(gè)受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)部件。它不僅承載車體上部所有的重量，而且承載并傳遞列車運(yùn)行中產(chǎn)生的垂向、縱向和橫向3個(gè)不同方向的作用力，其質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)向架性能有著至關(guān)重要的影響?？缱絾诬壾囕v構(gòu)架采用單軸非對(duì)稱式結(jié)構(gòu)，與常規(guī)鋼輪鋼軌地鐵轉(zhuǎn)向架有較大差異。2

INNOVIA300型構(gòu)架設(shè)計(jì)特點(diǎn)傳統(tǒng)地鐵車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架整體結(jié)構(gòu)為H形。以DGY-470系列地鐵車輛構(gòu)架（見(jiàn)圖1）為例，其由側(cè)梁、橫梁和端梁等部件拼焊而成。

圖1

DGY-470系列地鐵車輛構(gòu)架與傳統(tǒng)地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)不同，INNOVIA300型跨座式單軌轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)緊湊復(fù)雜，由電動(dòng)機(jī)吊座、基礎(chǔ)框架、二系懸掛臂、牽引桿安裝座及其他焊接件組焊而成，為焊接鋼結(jié)構(gòu)，構(gòu)架總成如圖2所示。其上裝有４個(gè)導(dǎo)向輪、２個(gè)穩(wěn)定輪，通過(guò)沙漏型橡膠彈簧支撐車體，沙漏簧具有垂向和橫向彈性，能夠允許轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，使車輛順利通過(guò)小半徑曲線。

圖2構(gòu)架總成1—牽引桿安裝座2—電動(dòng)機(jī)吊座3—基礎(chǔ)框架4—二系懸掛臂3

加工方式的比選及優(yōu)化傳統(tǒng)加工方式包括單件加工后再拼焊和毛坯件拼焊后整體加工兩種。前者的優(yōu)點(diǎn)是在滿足尺寸公差的基礎(chǔ)上，效率相對(duì)較高，適合車間工位制節(jié)拍化生產(chǎn)；缺點(diǎn)在于整體尺寸精度較差，不適合精度要求＜1mm的構(gòu)架。后者的優(yōu)點(diǎn)在于工件穩(wěn)定性好，整體尺寸精度較高；缺點(diǎn)在于需對(duì)構(gòu)架整體進(jìn)行熱處理，工序瓶頸較大，且對(duì)設(shè)備要求較高。由于INNOVIA300型構(gòu)架加工精度高、無(wú)需焊后熱處理，所以這兩種方式均不適用。需基于傳統(tǒng)工藝做進(jìn)一步的調(diào)整，以滿足加工需求。4

工藝流程設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的毛坯件拼焊后整體加工的工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整。在劃線工序之前新增調(diào)平工序，對(duì)構(gòu)架焊后的加工基準(zhǔn)面調(diào)至同一水平面。取消傳統(tǒng)工藝中的退火工序，調(diào)平后進(jìn)行劃線及機(jī)械加工，加工結(jié)束后使用專用設(shè)備進(jìn)行尺寸檢測(cè)。（1）調(diào)平傳統(tǒng)的構(gòu)架加工工藝無(wú)調(diào)平工序，針對(duì)INNOVIA300型單軌構(gòu)架結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸精度高的特點(diǎn)，焊接完成后，兩側(cè)二系懸掛臂由于收縮變形而不在同一水平面，影響后續(xù)機(jī)械加工。需要在構(gòu)架劃線工序之前增加調(diào)平工序，將兩二系空簧面調(diào)至同一水平面上，既可保證構(gòu)架整體結(jié)構(gòu)不變形，又可確保各加工面有充足的加工余量。（2）構(gòu)架劃線將B基準(zhǔn)（見(jiàn)圖2）與工裝定位基準(zhǔn)貼緊，將兩空簧面調(diào)至同一水平面上。檢查引擎板是否有加工余量，若沒(méi)有加工余量，則重新調(diào)整兩空簧面，保證厚度8mm。調(diào)整完畢后，將螺栓緊固，使構(gòu)架緊固在工裝上。確定A基準(zhǔn)豎直方向尺寸，并對(duì)構(gòu)架豎直方向加工尺寸劃線。翻轉(zhuǎn)工裝90°，確定A基準(zhǔn)水平方向尺寸，并對(duì)構(gòu)架水平方向加工尺寸劃線。X方向加工尺寸由機(jī)床程序中已設(shè)置完成的相對(duì)坐標(biāo)確認(rèn)。（3）構(gòu)架整體機(jī)械加工跨座式單軌轉(zhuǎn)向架構(gòu)架加工工藝流程為：開(kāi)工前準(zhǔn)備→構(gòu)架裝夾→加工引擎板和制動(dòng)夾鉗→加工牽引連桿、穩(wěn)定輪、集電靴（左）和連接座（左）→Y軸翻轉(zhuǎn)90°加工導(dǎo)向輪→Y軸翻轉(zhuǎn)90°加工集電靴（右）和連接座（右）→加工二系簧面。

（4）使用專用量具檢測(cè)機(jī)械加工前使用高度尺劃線確保加工余量；機(jī)械加工后使用三坐標(biāo)檢測(cè)設(shè)備檢驗(yàn)加工精度。5

工藝創(chuàng)新傳統(tǒng)的構(gòu)架加工工藝需在劃線前對(duì)構(gòu)架整體進(jìn)行退火熱處理以消除焊接殘余應(yīng)力，控制焊接變形。這種方法投入的成本大、耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，且對(duì)場(chǎng)地、設(shè)備操作人員等要求較高。通過(guò)制定合理的焊接工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)工裝定位以及適當(dāng)?shù)胤醋冃畏帕靠梢杂行У亟档秃附託堄鄳?yīng)力，控制構(gòu)架的焊接變形，保證構(gòu)架的整體尺寸，故可不采用熱處理工序，從而節(jié)省大量的人力、物力成本。6

焊接中的工藝放量由于構(gòu)架各部件在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生收縮變形，所以為了保證構(gòu)架制造完成后的尺寸滿足圖樣設(shè)計(jì)要求，在構(gòu)架基礎(chǔ)件下料時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的工藝放量，經(jīng)實(shí)物批量加工驗(yàn)證合格。1）導(dǎo)向輪安裝座長(zhǎng)度與厚度方向均加3mm的工藝放量。既保證了焊接完成后基準(zhǔn)到邊尺寸，又保證了機(jī)械加工鉆孔后孔到邊的壁厚。2）下蓋板長(zhǎng)度方向加1mm的工藝放量，對(duì)應(yīng)的內(nèi)外立板、上蓋板也加長(zhǎng)1mm，保證了焊接完成后二系懸掛臂組裝的尺寸精度。構(gòu)架整體為全焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)焊縫部分為全熔透焊縫，包括單面焊雙面成形。對(duì)接頭間隙、坡口角度和鈍邊尺寸要求較高。通過(guò)對(duì)試制構(gòu)架關(guān)鍵位置的全熔透焊縫的間隙及鈍邊尺寸進(jìn)行分析，確定了工藝優(yōu)化的放量更改：①全熔透焊縫位置間隙放量為3mm，保證焊縫熔透。②全熔透純對(duì)接焊縫鈍邊尺寸更改為（0.8±0.2）mm。通過(guò)不斷改進(jìn)與優(yōu)化工藝，構(gòu)架焊接完成后的實(shí)際尺寸已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，滿足圖樣設(shè)計(jì)要求。7

穩(wěn)定輪安裝座焊后對(duì)稱度的保證穩(wěn)定輪安裝座焊后變形較大，加工時(shí)存在一側(cè)加工量不足、另一側(cè)加工量過(guò)大的情況，影響后續(xù)穩(wěn)定輪的安裝。解決措施：調(diào)整焊接順序。針對(duì)二系懸掛臂焊后向一側(cè)偏移的情況，先焊接對(duì)稱側(cè)焊縫以提供變形約束。此外，在構(gòu)架總組工裝上設(shè)計(jì)側(cè)梁定位工裝（見(jiàn)圖3），除對(duì)穩(wěn)定輪安裝座組裝定位尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制外，同時(shí)也對(duì)焊接變形提供一定的約束。

圖3側(cè)梁定位工裝8

解決橫向減振器厚薄不均問(wèn)題橫向減振器焊接完成后平面度超差，機(jī)械加工后出現(xiàn)厚薄不均的問(wèn)題，對(duì)后工序安裝螺栓造成影響。解決措施：調(diào)節(jié)加工工序?yàn)橄葯C(jī)械加工再焊接，通過(guò)機(jī)械加工保證牽引桿連接座厚薄一致，通過(guò)合理的焊接工藝保證幾何公差。9

解決制動(dòng)板外側(cè)垂直度超差問(wèn)題制動(dòng)板外側(cè)設(shè)計(jì)加工量?jī)H有2mm，焊接完成后垂直度超差會(huì)引起該部位加工時(shí)無(wú)加工余量，是今后列車運(yùn)行時(shí)的一個(gè)潛在風(fēng)險(xiǎn)。解決措施：增加電動(dòng)機(jī)吊座定位工裝1mm反變形量，通過(guò)反變形調(diào)節(jié)焊接收縮引起的偏差影響。此外，在機(jī)械加工劃線工序時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)兩邊空簧面高度來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)板的垂直度，在保證兩邊空簧面最大高低差≤2mm的情況下，盡可能使電動(dòng)機(jī)板垂直，使得空簧面與制動(dòng)板外側(cè)均留有較大加工余量。10

結(jié)束語(yǔ)跨座式單軌轉(zhuǎn)向架構(gòu)架整體結(jié)構(gòu)緊湊復(fù)雜，加工部位多，精度高，難度大，且構(gòu)架質(zhì)量對(duì)整車性能有至關(guān)重要的影響。對(duì)于該類重要部件