液壓制動(dòng)裝置杠桿臂加工工藝設(shè)計(jì)探究

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摘要:液壓制動(dòng)裝置中的杠桿臂組裝件由杠桿臂和轉(zhuǎn)動(dòng)軸組成。液壓制動(dòng)裝置試驗(yàn)中杠桿臂與轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)咬合現(xiàn)象，是由于液壓制動(dòng)裝置杠桿臂為異形件、深孔且形位公差高，加工存在困難。通過(guò)杠桿臂新型加工工藝設(shè)計(jì)，保證了杠桿臂組裝的裝配精度，為同類零件加工工藝的設(shè)計(jì)提供了借鑒參考。

關(guān)鍵詞:液壓制動(dòng)裝置;杠桿臂;加工工藝;設(shè)計(jì)

0引言

鐵道機(jī)車車輛傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)為空氣制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)時(shí)采用鐵道機(jī)車車輛上的壓縮空氣作為工作介質(zhì)，壓縮空氣的最大壓力為0．8MPa。由于空氣具有可壓縮性，在一定范圍內(nèi)的泄漏也不會(huì)對(duì)制動(dòng)產(chǎn)生影響，因此目前在大多數(shù)機(jī)車車輛上空氣制動(dòng)系統(tǒng)都是作為首選制動(dòng)系統(tǒng)。但是，隨著輕軌、低地板車、磁浮等新型車的出現(xiàn)，這些車的轉(zhuǎn)向架安裝空間非常狹小，傳統(tǒng)的空氣制動(dòng)系統(tǒng)由于占用空間大很難滿足安裝空間需求，故傳統(tǒng)的空氣制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用受限。液壓制動(dòng)是采用液壓油做作為工作介質(zhì)，液壓制動(dòng)具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)短距離的快速制動(dòng)，液壓制動(dòng)裝置的零部件較為緊湊，能夠以小體積集成安裝到新型車轉(zhuǎn)向架上。在軌道交通車輛液壓系統(tǒng)領(lǐng)域，目前國(guó)外制造廠家主要有德國(guó)漢寧卡爾、德國(guó)克諾爾、美國(guó)西屋以及其收購(gòu)的原法維萊，其中漢寧卡爾技術(shù)領(lǐng)先，占全球60%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)制造廠家主要有南京海泰、青島四方所、江西華伍(收購(gòu)上海龐豐)及株洲電力機(jī)車有限公司制動(dòng)分公司等。在液壓制動(dòng)裝置中，杠桿臂作為關(guān)鍵配件與轉(zhuǎn)動(dòng)軸配合，通過(guò)杠桿作用實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的傳遞和放大。針對(duì)某公司一款杠桿臂組裝，其組合件如圖1所示，主要零部件有:杠桿臂、轉(zhuǎn)動(dòng)軸。由于液壓制動(dòng)裝置杠桿臂為異形件、深孔且形位公差高，在加工中存在困難，產(chǎn)品出現(xiàn)成批報(bào)廢現(xiàn)象。其中杠桿臂的加工工藝采用鍛坯－調(diào)質(zhì)－粗銑周邊－銑鉆鏜－線切割外輪廓－攻絲精整－油漆，因在線切割外輪廓后出現(xiàn)形位公差(圓柱度)滿足不了圖樣要求，為了提高產(chǎn)品批量加工合格率，對(duì)杠桿臂開(kāi)展新型86加工工藝的設(shè)計(jì)并試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)批量保證杠桿臂圓柱度。

1歷史簡(jiǎn)況

原加工工藝加工方法:杠桿臂原加工工藝:調(diào)質(zhì)－粗銑周邊－銑鉆鏜－線切割外輪廓－攻絲精整。存在以下的主要問(wèn)題:(1)鏜孔采用虎鉗裝夾，工件受力，鏜孔工序完后，杠桿臂孔圓柱度接近極限公差;(2)線切割外輪廓工序完成后，應(yīng)力釋放，孔圓柱度超差，導(dǎo)致與轉(zhuǎn)動(dòng)軸配合轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)咬合現(xiàn)象。

2杠桿臂新型加工工藝設(shè)計(jì)

針對(duì)需要解決問(wèn)題，在以原加工工藝基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)了杠桿臂的新型加工工藝，將線切割外輪廓部位做調(diào)整，只保留割開(kāi)口槽部位，其余輪廓調(diào)整為銑削，銑削與鏜孔工序分開(kāi)，并優(yōu)化鏜孔工裝，保證鏜孔過(guò)程中孔部位不受外力干擾，圖2為杠桿臂鏜孔加工示意圖;采用新型加工工藝后，杠桿臂圓柱度公差穩(wěn)定控制在0～0．015mm以內(nèi)。

3對(duì)比試驗(yàn)

為了驗(yàn)證杠桿臂新型加工工藝對(duì)提高產(chǎn)品加工精度的有效性，進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。圖3為杠桿臂零件的設(shè)計(jì)參數(shù)，按新舊加工工藝各生產(chǎn)20件杠桿臂零件進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)新舊加工工藝生產(chǎn)的杠桿臂零件合格率數(shù)據(jù)如表1所示，此批次新老舊加工工藝各20件對(duì)稱度要求在0．015以內(nèi);舊加工工藝20件零件中有18件超差，合格率為10%;新加工工藝20件零件全部符合圖樣要求，合格率為100%。

3.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表1中杠桿臂新舊加工工藝分析可以看出采用新加工工藝后，圓柱度能控制在0．015mm以內(nèi)。根據(jù)表2數(shù)據(jù)分析可以看出新工藝調(diào)整后產(chǎn)品圓柱度超差的現(xiàn)象得到解決。根據(jù)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到新舊工藝生產(chǎn)的杠桿臂零件的報(bào)廢率如表2所示。根據(jù)表2數(shù)據(jù)分析可知采用新型的杠桿臂加工工藝，使得產(chǎn)品圓柱度超差的現(xiàn)象得到解決。

3.2產(chǎn)品性能試驗(yàn)驗(yàn)證

采用新舊加工工藝生產(chǎn)的杠桿臂在同一液壓制動(dòng)裝置單元進(jìn)行性能測(cè)試。在額定油壓下，杠桿臂和轉(zhuǎn)軸配合后，在杠桿傳遞和放大制動(dòng)力情況下進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果表明，新加工工藝生產(chǎn)的杠桿臂比舊加工工藝生產(chǎn)的杠桿臂的制動(dòng)力傳遞更平穩(wěn)，新型加工工藝生產(chǎn)的杠桿臂未出現(xiàn)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的咬合現(xiàn)象。

4結(jié)論

這項(xiàng)新型加工工藝能提高杠桿臂零件的一次加工合格率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。按新型加工工藝生產(chǎn)的杠桿臂零件的圓柱度完全滿足圖樣要求，例行試驗(yàn)未出現(xiàn)咬合等質(zhì)量問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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作者:張克昌 單位:湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院