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谈液压制动装置杠杆臂的加工工艺设计

2021/11/25 阅读:

摘 要: 液压制动装置中的杠杆臂组装件由杠杆臂和转动轴组成。液压制动装置试验中杠杆臂与转动轴转动出现咬合现象,是由于液压制动装置杠杆臂为异形件、深孔且形位公差高,加工存在困难。通过杠杆臂新型加工工艺设计,保证了杠杆臂组装的装配精度,为同类零件加工工艺的设计提供了借鉴参考。

关键词: 液压制动装置; 杠杆臂; 加工工艺; 设计

0 引言

铁道机车车辆传统的制动系统为空气制动系统,制动时采用铁道机车车辆上的压缩空气作为工作介质,压缩空气的最大压力为 0. 8 MPa。由于空气具有可压缩性,在一定范围内的泄漏也不会对制动产生影响,因此目前在大多数机车车辆上空气制动系统都是作为首选制动系统。但是,随着轻轨、低地板车、磁浮等新型车的出现,这些车的转向架安装空间非常狭小,传统的空气制动系统由于占用空间大很难满足安装空间需求,故传统的空气制动系统的应用受限。液压制动是采用液压油做作为工作介质,液压制动具有体积小、质量轻、结构紧凑的特点,同时能实现短距离的快速制动,液压制动装置的零部件较为紧凑,能够以小体积集成安装到新型车转向架上。在轨道交通车辆液压系统领域,目前国外制造厂家主要有德国汉宁卡尔、德国克诺尔、美国西屋以及其收购的原法维莱,其中汉宁卡尔技术领先,占全球 60% 的市场份额。国内制造厂家主要有南京海泰、青岛四方所、江西华伍( 收购上海庞丰)及株洲电力机车有限公司制动分公司等。在液压制动装置中,杠杆臂作为关键配件与转动轴配合,通过杠杆作用实现制动力的传递和放大。针对某公司一款杠杆臂组装,其组合件如图 1 所示,主要零部件有: 杠杆臂、转动轴。由于液压制动装置杠杆臂为异形件、深孔且形位公差高,在加工中存在困难,产品出现成批报废现象。其中杠杆臂的加工工艺采用锻坯 -调质 -粗铣周边-铣钻镗-线切割外轮廓-攻丝精整-油漆,因在线切割外轮廓后出现形位公差( 圆柱度) 满足不了图样要求,为了提高产品批量加工合格率,对杠杆臂开展新型加工工艺的设计并试验研究,实现批量保证杠杆臂圆柱度。

1 历史简况

原加工工艺加工方法: 杠杆臂原加工工艺: 调质-粗铣周边-铣钻镗-线切割外轮廓-攻丝精整。存在以下的主要问题:( 1) 镗孔采用虎钳装夹,工件受力,镗孔工序完后,杠杆臂孔圆柱度接近极限公差;( 2) 线切割外轮廓工序完成后,应力释放,孔圆柱度超差,导致与转动轴配合转动出现咬合现象。

2 杠杆臂新型加工工艺设计

针对需要解决问题,在以原加工工艺基础上优化设计了杠杆臂的新型加工工艺,将线切割外轮廓部位做调整,只保留割开口槽部位,其余轮廓调整为铣削,铣削与镗孔工序分开,并优化镗孔工装,保证镗孔过程中孔部位不受外力干扰,图 2 为杠杆臂镗孔加工示意图; 采用新型加工工艺后,杠杆臂圆柱度公差稳定控制在 0 ~ 0. 015 mm 以内。

3 对比试验

为了验证杠杆臂新型加工工艺对提高产品加工精度的有效性,进行了对比试验。图 3 为杠杆臂零件的设计参数,按新旧加工工艺各生产 20 件杠杆臂零件进行对比试验。统计新旧加工工艺生产的杠杆臂零件合格率数据如表 1 所示,此批次新老旧加工工艺各 20件对称度要求在 0. 015 以内; 旧加工工艺 20 件零件中有18 件超差,合格率为 10% ; 新加工工艺 20 件零件全部符合图样要求,合格率为 100% 。

3.1 试验数据分析

根据表 1 中杠杆臂新旧加工工艺分析可以看出采用新加工工艺后,圆柱度能控制在 0. 015 mm 以内。根据表 2 数据分析可以看出新工艺调整后产品圆柱度超差的现象得到解决。根据表 1 的数据进行统计,得到新旧工艺生产的杠杆臂零件的报废率如表 2 所示。根据表 2 数据分析可知采用新型的杠杆臂加工工艺,使得产品圆柱度超差的现象得到解决。

3.2 产品性能试验验证

采用新旧加工工艺生产的杠杆臂在同一液压制动装置单元进行性能测试。在额定油压下,杠杆臂和转轴配合后,在杠杆传递和放大制动力情况下进行分析,试验结果表明,新加工工艺生产的杠杆臂比旧加工工艺生产的杠杆臂的制动力传递更平稳,新型加工工艺生产的杠杆臂未出现与转动轴的咬合现象。

4 结论

这项新型加工工艺能提高杠杆臂零件的一次加工合格率,提高了劳动生产效率和经济效益。按新型加工工艺生产的杠杆臂零件的圆柱度完全满足图样要求,例行试验未出现咬合等质量问题。

作者:张克昌 单位:湖南铁道职业技术学院

谈液压制动装置杠杆臂的加工工艺设计

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