液壓制動裝置杠桿臂加工工藝設計探究

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

關鍵詞:液壓制動裝置;杠桿臂;加工工藝;設計

0引言

鐵道機車車輛傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)為空氣制動系統(tǒng)，制動時采用鐵道機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)的泄漏也不會對制動產(chǎn)生影響，因此目前在大多數(shù)機車車輛上空氣制動系統(tǒng)都是作為首選制動系統(tǒng)。但是，隨著輕軌、低地板車、磁浮等新型車的出現(xiàn)，這些車的轉向架安裝空間非常狹小，傳統(tǒng)的空氣制動系統(tǒng)由于占用空間大很難滿足安裝空間需求，故傳統(tǒng)的空氣制動系統(tǒng)的應用受限。液壓制動是采用液壓油做作為工作介質(zhì)，液壓制動具有體積小、質(zhì)量輕、結構緊湊的特點，同時能實現(xiàn)短距離的快速制動，液壓制動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向架上。在軌道交通車輛液壓系統(tǒng)領域，目前國外制造廠家主要有德國漢寧卡爾、德國克諾爾、美國西屋以及其收購的原法維萊，其中漢寧卡爾技術領先，占全球60%的市場份額。國內(nèi)制造廠家主要有南京海泰、青島四方所、江西華伍(收購上海龐豐)及株洲電力機車有限公司制動分公司等。在液壓制動裝置中，杠桿臂作為關鍵配件與轉動軸配合，通過杠桿作用實現(xiàn)制動力的傳遞和放大。針對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、轉動軸。由于液壓制動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，對杠桿臂開展新型86加工工藝的設計并試驗研究，實現(xiàn)批量保證杠桿臂圓柱度。

1歷史簡況

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，應力釋放，孔圓柱度超差，導致與轉動軸配合轉動出現(xiàn)咬合現(xiàn)象。

2杠桿臂新型加工工藝設計

針對需要解決問題，在以原加工工藝基礎上優(yōu)化設計了杠桿臂的新型加工工藝，將線切割外輪廓部位做調(diào)整，只保留割開口槽部位，其余輪廓調(diào)整為銑削，銑削與鏜孔工序分開，并優(yōu)化鏜孔工裝，保證鏜孔過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對比試驗

為了驗證杠桿臂新型加工工藝對提高產(chǎn)品加工精度的有效性，進行了對比試驗。圖3為杠桿臂零件的設計參數(shù)，按新舊加工工藝各生產(chǎn)20件杠桿臂零件進行對比試驗。統(tǒng)計新舊加工工藝生產(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)進行統(tǒng)計，得到新舊工藝生產(chǎn)的杠桿臂零件的報廢率如表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)品性能試驗驗證

采用新舊加工工藝生產(chǎn)的杠桿臂在同一液壓制動裝置單元進行性能測試。在額定油壓下，杠桿臂和轉軸配合后，在杠桿傳遞和放大制動力情況下進行分析，試驗結果表明，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)與轉動軸的咬合現(xiàn)象。

4結論

這項新型加工工藝能提高杠桿臂零件的一次加工合格率，提高了勞動生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。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，例行試驗未出現(xiàn)咬合等質(zhì)量問題。

參考文獻

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作者:張克昌 單位:湖南鐵道職業(yè)技術學院