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铁道车辆用承载鞍是车辆轮对轴承组件的支承件，用以传递来自车体的载荷，在车辆转向架中具有十分重要的作用。根据使用要求，其顶部设计有R1 520mm的超大圆弧面，并且要求切削加工。当采用加工中心加工不适宜、企业又不具备其他大型加工设备的情况下，就给加工带来了一定的难度。如何利用企业的现有设备，通过配置工艺装备来扩大其加工功能，从而经济、有效地解决这一技术难题，就显得尤为关键。

一、承载鞍在车辆中的地位和作用
承载鞍在铁道车辆转向架组件中有着非常重要的作用，转向架两侧的侧架就是依靠导框和承载鞍来定位，同时由于承载鞍与轴箱之间的配合，从而将车轮的转动转化为车体沿轨道的直线运动，并将车体的载荷传递到车轴和车轮，最终传递到轨道上。

承载鞍各部位名称如图1所示。

1.导框挡边  2.鞍面  3.顶面沟槽  4.顶面  5.推力挡肩

导框挡边是控制承载鞍横向移动的面，鞍面是直接与轮对轴承外圆配合的圆弧面，顶面是与侧架支承面的配合面，设计有R1 520mm的超大圆弧面，是需要重点解决的加工部位，推力挡肩是用以控制轴承轴向位置的圆弧挡。

车辆在运行过程中，承载鞍承受着来自车体的压力和车体转动过程中的扭转力，该部件使车体传来的重量平均分配到轴承及轴颈上，对防止车辆偏载、燃轴起着重要的作用，具体安装在货车的滚动轴承和转向架侧架导框之间，承受和传递着各种载荷，其加工质量将直接影响车辆的安全、平稳运行。

二、承载鞍超大圆弧面加工工艺分析
承载鞍的材质为ZG230-450，是普通碳钢铸件，顶面要求加工R1 520mm的超大圆弧面，加工余量3～5mm，加工后的表面粗糙度值Ra=25μm。按照铸造工艺要求，冒口也设置在顶面位置，冒口切割后仍存在一定高度的残余切口，造成加工面不平整且伴有冷作硬化现象，加工时极易造成系统振动和刀具非正常损坏，加之被加工面的表面精度要求不是很高，因此不适合采用加工中心等精密设备来加工。

如果采用大型立式车床加工，可以将工件布置在底盘圆周上同时加工数件，工作效率会大大提高，但一般企业不具备这种大型设备。外协加工又受到很多限制，如何利用企业现有的普通设备，通过设计合理、可靠、便捷的工艺装备来满足加工要求，是需要重点解决的技术问题。

承载鞍加工后的外形尺寸要求如图2所示。


三、承载鞍超大圆弧面加工专用工装设计
通过以上分析可知，采用加工中心来加工承载鞍超大圆弧面很不经济，而企业又不具备大型普通立式车床，为此决定选用普通的牛头刨床，通过设计靠模式专用工装来解决这一技术问题。

专用工装主要由滑动座组件、底座组件和丝杠传动机构等部件组成，总体结构设计如图3所示。

1.丝杠  2.紧固螺母  3.滑动座组件  4.底座组件  5.滚动轴承51302  6.φ20mm垫圈

工作原理为：丝杠一端与刨床棘轮进给运动链相连接，通过该机构带动丝杠间歇转动，从而促使丝母带动滑动座组件运动，具体情况如图4所示。由于受底座组件弧形导向槽中滑块的限制，滑动座组件连同安装在其上的承载鞍运动轨迹为一特定圆弧，从而通过刨刀的往复运动和工件的间歇进给运动，加工出顶面的超大圆弧。



承载鞍专用工装三维效果如图5所示。

专用工装中滑动座组件的具体结构如图6所示。主要由压板1、定位块2、丝母转动座6、丝母转动座支撑上体8、丝母转动座支撑下体9、转动轴10、定位板17和滑块19等零件组成。滑块起导向作用，材质选用45钢整体调质处理，加工成形后圆弧面表面淬火硬度为40～45HRC，滑块与导槽的配合间隙将直接影响加工表面的精度，选择的配合精度为H7/f6。转动丝母座的设置主要是为了适应丝杠纵向角度的不断变化。


1.压板  2.定位块  3.M12×20mm螺钉  4.丝母  5. M8×20mm螺钉  6.丝母转动座  7. M12×30mm螺栓 8.丝母转动座支撑上体 9.丝母转动座支撑下体 10.转动轴  11.φ16mm垫圈  12.M16六角螺母  13.眼环螺栓  14.定位螺栓  15.联接板  16. M12六角螺母  17.定位板  18.φ8mm×50mm圆柱销  19.滑块

承载鞍专用工装滑动座组件三维效果如图7所示。


底座组件的具体结构如图8所示，主要由靠模板1、加强板2、立板7、轴承转动座8和底板12等零件组成。靠模板中加工有起导向作用的弧形定位导槽，需采用慢走丝线切割机床加工成形。加强板的作用是为了增加整个工装的稳定性，轴承转动座的设置同样是为了适应丝杠纵向角度的不断变化。


1.靠模板  2.加强板  3.φ8mm×50mm圆柱销  4.M12×50mm螺钉  5.立板螺栓  6.衬套  7.立板  8.轴承转动座  9.定位螺栓  10.M16六角螺母  
11. M16×20mm内六角螺栓  12.底板

承载鞍专用工装底座组件三维效果如图9所示。

牛头刨床加工时具有冲击力大、切削力强等特点，因此要求专用工装具有一定的刚度，以满足切削加工时的稳定性要求。由于采用了靠模式结构，并通过传动丝杠与机床自动进给链相连接，使得承载鞍超大圆弧面的加工得以顺利解决。