HXD1B机车齿轮毂组装工艺概述

摘 要:介绍了 XHD1B型电力机车驱动单元中齿轮毂装配要求,难点分析,并简要探讨了齿轮毂的热套工艺以及相关加工工艺难点和解决方法。

关键词:HXD1B 齿轮毂热套 恒温加热炉 加工

中图分类号:TQ153 文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 01-110-01

HXD1B交传电力机车为我公司自行设计制造的目前世界上技术最先进、单机功率最大的轨道牵引装备,其驱动单元结构紧凑,传动效率高,单轴功率达1600KW。HXD1B轮对驱动单元齿轮箱为上下箱体承载式结构,从动齿轮为分体结构,齿轮毂通过加热套装在车轴特定位置上,齿圈与齿轮毂通过螺栓连接,齿轮毂与车轴热套后,由于齿轮毂加热变形,在齿轮毂安装后,必须对相应部位进行加工,以满足设计形位公差要求。

1齿轮毂安装

HXD1B大齿轮箱组装是驱动单元国产化的重点和难点,技术含量高,组装难度大,齿轮毂安装是其中一个关键步骤,其具体技术参数如下图:

齿轮毂安装

如上图所示,齿轮毂安装后,必须通过整体加工以满足齿轮毂轴承安装座、密封环安装座、齿圈安装座及各端面全跳动要求。

根据HXD1B转向架总装技术条件,齿轮毂安装采用热套工艺,将齿轮毂加热到300℃,利用相关工装控制齿轮毂与车轴相对位置870.1.3尺寸。待齿轮毂与车轴冷却至常温后,齿轮毂安装整体上磨床对图示尺寸部位进行磨削加工,达到设计要求。

2工艺难点分析

从设计图纸以及公司现有制造能力分析,齿轮毂安装后整体加工存在以下难点:

齿轮毂热套后,需整体磨削加工。磨削外径范围318～711,同时包括各外圆相应端面的磨削加工。公司现有磨床无法满足产品需求,通过前期调研,目前国内无成熟的既能磨削外圆又能磨削端面的成型磨,仅有国外数控成型磨才能满足加工要求,进口设备无论从经济效益上还是从生产进度上均无法满足要求。

3工艺方案的选择

HXD1B机车齿轮毂为42CrMo4材质,从其与车轴的装配关系分析,内孔与车轴采用过盈配合,过盈量以及加热变形的影响,在直径方向上的变形不可逆转,特别是在轴承安装 320以及密封环安装位 318处,直径上的涨大量与过盈量的大小有直接关系。考虑到其他型机车齿轮毂安装方式,通过对热套工艺进行改善,解决端面跳动影响。

综合以上分析,针对目前没有整体磨削设备前提下,通过对齿轮毂加热工艺改善,保证齿轮毂各端面跳动,避免齿轮毂各端面的加工,同时采购普通80外圆磨床,从而仅对无法控制的直径方向如轴承安装座、密封环安装座的变形量进行磨削加工。

4工艺验证

为了验证工艺方案的可行性,进行如下工作:

工作内容:工装准备、恒温炉加热温度范围调整以及待试验齿轮毂各位置尺寸在加热前和加热后的测量。

目的:了解齿轮毂加热后轴承安装座、密封环安装位、齿圈定位面等设计要求整体加工尺寸在加热前后的尺寸及形位公差的变化,确认变化量的大小及内孔实际涨大量,同时验证前期齿轮毂加工工艺留量的合理性。

齿轮毂按初期设计工艺留量后,在齿轮毂热风循环恒温加热炉加热,加热工艺要求:加热温度300℃,加热时间10小时,保温时间2小时,温升梯度30℃/h。

具体数据如下表:

通过齿轮毂热装前后数据分析,一方面 319、 321分别胀大了0.29～0.3mm左右, 712胀大了0.1mm左右,齿轮毂内孔在加热后胀大了0.95mm左右;另一方面形位公差未发生明显变化,特别是齿圈定位面 711端面跳动保持为0.04,满足设计全跳动要求。

通过工艺验证结论,基本符合工艺方案预期要求。

5结论

按上述工艺方案对HXD1B型机车齿轮毂安装的组装及加工,能完全保证产品设计要求。通过对齿轮毂加热工艺的特殊处理,避免了齿轮毂加热过程中受热不均或受热过快等引起的永久变形,保证了端面跳动,解决了设备采购的难度,同时极大的降低了制造成本,节约了制造周期。