技 师
参评论文
提高DK-1型机车电空制动机中继阀体阀体零件加工质量车夹具设计及工艺改进
企业名称 南车眉山车辆有限公司
姓 名 王 海 忠
参评职业 高级车工技师
目 录
一. 中继阀体车床加工特点及工艺要求……………………. （4）
二. 存在问题的产生原因分析 …………….. （10）
三.车削夹具创新改进设计制作及加工工艺创新改进… （11）
四.新型车削夹具使用与调整要点…………………………………（13）
五.相关注意事项…………………………………………………..（13）
六.结论……………………………………………………………..（14）
参考文献………………………………………………………….. （15）
提高DK-1型机车电空制动机中继阀体
零件加工质量车夹具设计及工艺改进
王 海 忠
摘要：本文主要论述了DK-1型机车电空制动机中继阀体零件加工质量提高的车用夹具工装优化设计制造和工艺改进及刀具优化改进。
关键词： 中继阀体 ； 车用工装设计制造；工艺改进； 刀具优化改进；
前言：
DK-1型机车电空制动机，是上世纪80年代初期眉山车辆工厂牵头与株洲电力机车厂及铁道部科学研究院共同携手攻关研制成功科技成果，曾获得铁道部科技成果奖。是装配在国产韶山系列电力机车上的供电力机车驾驶员操纵控制机车作业的新型制动机。并也可以装配在国产东风系列内燃机车上。中继阀体是DK-1型机车电空制动机的关键主成部分，其作用是在1）加快列车充气和缓解、2）保持机车车辆制动机处于充气缓解状态、3）控制机车车辆制动机处于制动后的保压位，支持机车运行中的排气作用可靠，提高充气缓解状态灵敏度，从而提高机车车辆运行的高安全性。所以中继阀体加工制造质量好坏，就将直接影响到提高司机控制机车制动的精确度和响应程度。进而进一步提高机车运行的安全可靠性能。
本文主要详细分析论述了影响中继阀体加工，造成尺寸超差等质量问题的形成因素，针对性地进行了相应的工艺创新改进，采用了系列相关技术措施和方法，并经过反复地论证和试验、验证、证明：该项创新改进极大地增强和提升了DK-1型机车电空制动机中继阀体零件车床加工工序的精益制造水平。促使DK-1型机车电空制动机中继阀体零件车床加工工序“废品”和“不良品”率的大幅度下降，确保了向全国铁路用户提供更多更好、质量优良的DK-1型机车电空制动机。
中继阀体零件车床加工质量攻关研究试验工作成功地解决了中继阀体零件车床加工工序，造成的加工尺寸超差等质量波动的问题，在同种类型产品加工制造过程中产生了良好的示范引导效果，是一项可以值得借鉴和具有一定推广应用价值的有益的探索和尝试。
一、 中继阀体车床加工特点及工艺要求
中继阀体其材料材质为HT200铸铁成型铸件，主要加工端面及孔系其尺寸公差与配合精度均要求比较高。主要尺寸如图一所示：
图一、DK-1型机车电空制动机中继阀体零件
图一、DK-1型机车电空制动机中继阀体零件
图一、DK-1型机车电空制动机中继阀体零件
图一、DK-1型机车电空制动机中继阀体零件
如图一中φ132H11, φ85H10, φ46H9和φ35 H9，φ36 H9的同轴度要求精度均为0.04mm。上下端面和19.3±0.2mm的平面度和平行度要求精度均为0.04mm，与中心线的垂直度要求精度均为0.05mm。是典型的孔系加工体，非常适合于普通C620型车床或C630型车床加工。DK-1型机车电空制动机中继阀体零件，原加工工艺过程为：
工序一、划线：划线平台
1. 划安装面铣床加工找正线；
2. 划车一次加工找正线；
3. 划ZG3/8′螺纹底孔钻孔找正线；
工序二、 铣1次铣安装面，用X53型立式铣床采用平口钳夹紧中继阀体零件，并按找正线找正工件，进行安装面的铣削加工，须保证安装面厚度17尺寸均匀一致。
工序三、 车一次车φ132H11一侧面与孔、C620型普通车床；
1． 车端面，用四爪卡盘夹持图一φ132H11端面的四周，找正，保证法兰厚度 15尺寸；
2． 车φ35H9通光孔及锐角倒钝；
3． 车φ36 H9通光孔及锐角倒钝；
4． 车φ46H9通光孔及倒角1X450；
5． 车φ116、φ120、φ152H11及深19.3±0.2、深19.5、深 22 深8﹣0.2及深4.7±0.2倒R1角；
工序四、 车二次用车二次专用车具工装加工Μ42×2一侧面与孔、C620型普通车床；
1． 车端面，保证136.7-0.5；
2． 车Μ42×2螺纹底孔、φ42.5X3.5空刀槽、倒角1X450及车Μ42×2螺纹；
3． 车φ39H9+0.062光孔；
工序五、 铣2次铣铭牌面，用X53型立式铣床采用平口钳夹紧中继阀体零件，控制并保证71.2和35（120）尺寸；
工序六、 钻孔用Z35型或是Z40型摇臂钻床加中继阀体钻模板；
1. 用中继阀体安装面钻模配合风夹，钻安装面上4Xφ13通孔、 钻2Xφ5深60孔；
2. 用中继阀体主作部用面钻模配合风夹，钻4Xφ13通孔、2Xφ5深60、RC 1/8＇(φ8.5)深51.7各孔；
3. 用风夹夹紧中继阀体，采用外园φ12中心φ5轴定位专用划窝刀，划4个φ12深2.5-0.2密封胶圈窝；
4. 用风夹夹紧中继阀体，钻ZG3/8′螺纹底孔（φ14.8）通孔；
工序七、 钳工攻丝，用ZG35型钻孔/攻丝两用机、采用平口钳夹紧，攻RC1/8′螺纹及ZG3/8′螺纹；
工序八、 钳工清砂、清除毛刺；
工序九、 尺寸检查，合格后委外磷化及表面涂漆；
工序十、 入库、入半成品等待压套、成中继阀体体组成、精车光套进入组装工序；
DK-1型机车电空制动机中继阀体零件加工中，除工序三车一次以外，其它各道工序都能保证所加工尺寸的公差精度、表面粗糙度精度等能均达到图纸和工艺技术条件要求。原工序三车一次工艺要求，采用四爪卡盘来夹紧并按找正线找正工件，再进行切削加工。因为中继阀体零件是铸铁成型铸件，其定位及夹紧面均为毛坯面，其内孔加工表面还有铸造气路槽，形成了断续切削。有的铸造件还存在铸造白口，会出现切削力瞬间急骤增大。所以，会出现工件夹紧时夹紧力大小不易掌握控制。夹紧力小了工件加工时会产生松动现象，而若夹紧力大了工件加工时会产生弹性变形，甚至会产生塑性变形，两个方向尺寸合格，而另外两个方向尺寸不合格等现象造成了中继阀体零件作用性能达不到DK-1型机车电空制动机的技术条件要求。
二、存在问题的产生原因分析
（1） 在普通C620型车床或C630型车床，用四爪卡盘夹持工件找正并夹紧，由于一个卡盘爪夹持在已加工完成的安装面上，而另外三个卡盘爪夹持在铸造面上，为了保护已加工完成的安装面表面粗糙度，夹紧时须在卡盘爪与安装面表面间垫一铜片或铁片。由于车削加工时的车削力和车削冲击力大于或者等于夹紧力，另外还由于零件存在断续切削和铸造白口容易产生切削力瞬间急骤增大，从而造成零件加工过程中产生偷动现象、严重时发生零件变形松动出现零件报废，挤碎车刀及工件飞出的危险现象，难以保证中继阀体零件的加工精度要求。
（2） 由于中继阀体零件内孔φ35H9（＋0.052 0）、φ36H9（＋0.052 0）、φ46H9（＋0.052 0）尺寸公差精度和内表面粗糙度及同轴度要求较高，使用四爪卡盘夹持工件找正并夹紧中继阀体零件时，装夹工件夹紧力用大了会造成零件加工完成后，卸下零件其内孔φ35H9（＋0.052 0）、φ36H9（＋0.052 0）、φ46H9（＋0.052 0）尺寸公差产生超差，破坏了原来的尺寸（工件完成所用尺寸加工，在机床上夹紧状态下检查各部位是合格品）出现塑性变形尺寸缩小和弹性变形尺寸变大从而产生废品或不良次品。若夹紧力用小了往往会发生工件颤抖或松动，进而出现不良次品、废品的加工质量问题，甚至发生工件飞出等严重安全事故。
三、车削夹具创新设计制作及加工工艺创新改进
为了彻底解决工序三车一次工件夹紧时夹紧力大小不易掌握控制，而产生的加工件尺寸出现塑性变形尺寸缩小和弹性变形尺寸变大、颤抖或松动挤碎车刀及工件飞出的加工质量问题。使之能用普通C620型车床或C630型车床加工出质量合格的中继阀体零件。首先对原加工工艺流程进行了认真梳理、比较论证、筛选优化，精心巧妙地设计和制造出成功了，工序三中继阀体零件车一次专用新型车削夹具。该新型车削夹具不但定位方式精准灵巧合理，而且还做到了零件装夹紧时非常快捷方便，并使零件夹紧状态非常牢固。中继阀体零件车一次专用新型车削夹具结构如（图二）所示。
中继阀体零件车一次专用新型车削夹具
该车削夹具由三爪卡盘体配三个设计制造独特形状的卡爪组成。中继阀体零件工序三车一次专用新型车削夹具设计制造取得成功后，提出并制定了更加先进合理的加工工艺流程优化改进方案。将原工序一、中1.划安装面铣床加工找正线、2.划车一次加工找正线、两个工步取消，减少不必要时间的浪费。由于采用了中继阀体零件车一次专用新型车削夹具加工制作新工艺，使该工件的同轴度、平行度、平面度与中心线的垂直度，及内园尺寸公差、R1阀口倒角尺寸公差及表面粗糙度均达到了技术条件要求，并且使加工效率得到了提高，切实保证了车一次工序各部位加工尺寸质量的优良稳定可靠。达到了提高和保证DK-1型机车电空制动机中继阀体零件的加工质量。并且彻底杜绝了因为工件松动造成的挤碎车刀及工件飞出的危险现象发生。
四、新型车削夹具使用与调整要点
（1）每次使用新型中继阀体零件车削夹具前，应将三个独特形状的卡爪按先后秩序分解拆开，用毛刷或者高压风清除干净卡爪盘形螺纹表面中残留杂质、灰尘及细铁屑和三爪卡盘体内盘形螺纹表面中残留杂质、灰尘及细铁屑，以免杂质、灰尘及细铁屑研伤车夹具盘形螺纹表面内外螺纹表面。并给内外螺纹表面涂上薄薄的一层润滑油，用以提高车削夹具精度与寿命。
（2）当每批次加工中继阀体零件时。首件零件夹紧加工完成后，除应该检查你所加工的图纸和工艺要求尺寸外，还应该检查工件前后面左右对称度，及还应检查十字中心线上，左侧面、右侧面、上侧面、三方尺寸的一致性和上述三方厚度尺寸的一致性，用以确定车削夹具是否疲劳破损。如果十字中心线上，左侧面、右侧面、上侧面、三方尺寸的一致性和上述三方厚度尺寸的一致性良好，即可投入批量产品加工。反之即证明车削夹具产生了疲劳破损，须对车削夹具进行精度修复才可投入使用。
（3）为了配合及发挥新型车削夹具的运用，避免和减少加工过程中工件颤抖、抖动（俗称打嘟噜）采取了从刀具的优化改进入手。设计制作成功了高强度成型刀，采用一个大刀块（YG6A140）焊接后磨制成台阶状的成型刀，高强度成型刀示意图如下：
这把刀的特点是一刀多用节省转换刀台时间，一个批量工件加工制造下来，节省的时间也是相当可观的。刀具耐用度也得到了提升，完全满足图纸。
五、相关注意事项
（1）由于中继阀体零件其材料材质为HT200铸铁成型铸件材料，建议加工时采用刀具材料就选择YG6的牌号，因为YG6十分适合铸铁连续切削是的粗车，断续切削时的半精和精车。主轴转速n/min=400，纵向工作台进给量mm/min=0.3，车削时不必施加切削液。
（2）另外应将主轴间隙调整到适当程度（以稍微紧一点为好），并同时调整大溜板、中溜板间隙稍微紧一点为最好，并锁紧小刀台，这样做的目的是为了避免车削加工工件时主轴颤动现象和减少工作台产生振动（颤抖），从而有利于达到提高零件尺寸精度及表面粗糙度精度。
六、结论
DK-1型机车电空制动机中继阀体零件车一次专用新型车削夹具设计和制造的成功和加工工艺创新改进，经过近几年生产实际运用证明，该项新型车削夹具设计制造成功，是具有相当高科技含量创新水平的。其加工工艺创新改进是先进科学合理的，产品加工制造中该新型车削夹具，确确实实地做到了工件装夹方便实用、定位准确可靠、夹紧力极容易控制、而且夹紧工件牢固可靠。自从中继阀体零件新型车削夹具和新的创新改进加工工艺投入使用后收到了以下成效；（1）稳定提高改善了产品加工质量，使其全部达到和超过了产品图纸规定的技术要求。（2）节省了两步划线工步。（3）提高了生产效率25﹪以上，降低了生产成本。（4）探索创新扩展丰富了车床用夹具的形式和种类。（5）促进并加快了生产流程的更加顺畅快捷。
参 考 文 献
1. 杨叔子 主编 机械加工工艺师手册 机械工业出版社 20##年
2. 邓之明编著 轨道车辆制动工程 北京中国铁道出版社 20##年
3. 袁哲俊 主编 金属切削刀具 上海 上海科学技术出版社 1984年
4. 吴滋德 铁路工业工人考试习题集丛书 车工 北京中国铁道出版社 1996年
5. 许坚、 张崇德 主编夹具设计手册 长春 东北大学出版社 1998年
6. 中国北车集团公司 李玩科主编 车床工 北京 中国铁道出版社 20##年