摘要：近幾年，我國(guó)軌道交通行業(yè)迅猛發(fā)展，螺紋擠壓成型技術(shù)被廣泛應(yīng)用到軌道交通的制造中，以滿足動(dòng)車組關(guān)鍵部位強(qiáng)度高、耐用性好、易更換要求。本文對(duì)擠壓絲錐對(duì)內(nèi)螺紋冷擠成型進(jìn)行研究分析，根據(jù)擠壓絲錐工作原理，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，比較擠壓螺紋和切削螺紋的優(yōu)劣，總結(jié)了在軌道交通中應(yīng)用螺紋擠壓成型過程中出現(xiàn)的問題及注意事項(xiàng)，以及工藝參數(shù)的設(shè)定。螺紋冷擠壓技術(shù)在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用取得了良好的加工效果和經(jīng)濟(jì)效益。

　　關(guān)鍵詞：螺紋成形冷擠壓擠壓絲錐軌道交通

　　機(jī)械論文投稿刊物：工具技術(shù)主要報(bào)道當(dāng)前國(guó)內(nèi)外機(jī)械加工中切削與測(cè)量技術(shù)的最新進(jìn)展，金屬切削基礎(chǔ)理論研究，新型刀具研制及其應(yīng)用，數(shù)控工具系統(tǒng)、新型刀具材料、涂層技術(shù)、刀具CAD/CAM、刀具磨損破損在線監(jiān)控技術(shù)，工具管理系統(tǒng)，新材料及難加工材料的切削與刀具技術(shù)，汽車摩托車等行業(yè)專用刀具的開發(fā)及進(jìn)口刀具國(guó)產(chǎn)化。

　　引言

　　近幾年，我國(guó)軌道交通行業(yè)迅猛發(fā)展，運(yùn)行速度不斷提高，新的制造技術(shù)不斷應(yīng)用到軌道交通行業(yè)制造中，針對(duì)高速動(dòng)車組制造提出了更高的技術(shù)要求，轉(zhuǎn)向架為高速動(dòng)車組的走行部位，組裝質(zhì)量影響動(dòng)車組的運(yùn)行安全，轉(zhuǎn)向架上零部件的組裝絕大多數(shù)采用螺栓、螺紋連接方式，用以滿足強(qiáng)度高、耐用性好、易更換的運(yùn)營(yíng)和檢修要求。轉(zhuǎn)向架在運(yùn)行過程中要經(jīng)過三級(jí)修、四級(jí)修、五級(jí)修以及臨時(shí)檢修頻繁檢修，頻繁的檢修就造成了需要對(duì)轉(zhuǎn)向架頻繁拆解和組裝，約1.5年對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行一次分解檢修，尤其是高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架輪對(duì)更換頻繁，輪對(duì)是通過組裝到輪對(duì)上的轉(zhuǎn)臂與構(gòu)架相連接，利用構(gòu)架上轉(zhuǎn)臂定位座上的螺紋孔用螺栓將轉(zhuǎn)臂節(jié)點(diǎn)固定在構(gòu)架上，頻繁的更換需要螺紋具有良好的耐磨性、較高的強(qiáng)度及精度，且該處螺栓連接保證節(jié)點(diǎn)傳遞牽引力(或制動(dòng)力)、橫向力、垂向力和振動(dòng)沖擊，因此該處螺紋連接強(qiáng)度直接關(guān)系到車輛運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，因而該處螺紋采用擠壓成型技術(shù)可以獲得良好的使用效果。

　　2、擠壓成形螺紋的技術(shù)特點(diǎn)

　　傳統(tǒng)軌道車輛螺紋制造采用切削絲錐來完成，相比較于切削成形螺紋，擠壓成形螺紋具有以下特點(diǎn)：

　　1)螺紋擠壓成形后齒側(cè)面很平滑，粗糙度度好;材料纖維保持連續(xù)，螺紋擠壓成形過程有加工硬化作用，因而擠壓獲得的螺紋強(qiáng)度大大高于切削出來的螺紋，從而滿足了高速動(dòng)車組關(guān)鍵部位高強(qiáng)度、易更換的要求。

　　2)螺紋擠壓過程不產(chǎn)生任何切屑，避免了因鐵屑造成的折刀事故;雖然攻絲扭矩大，但擠壓絲錐沒有容屑槽，絲錐的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，加工速度可以獲得大幅度提高。因而螺紋擠壓成形可以很好解決近幾年軌道車輛迅猛發(fā)展帶來的生產(chǎn)效率低下問題。

　　3)擠壓絲錐加工螺紋孔的彈性恢復(fù)比切削絲錐大，彈性恢復(fù)造成的螺紋收縮在攻絲后的瞬間完成了螺孔大小穩(wěn)定。但是由于沒有切屑造成的隨機(jī)變動(dòng)因素的影響，所以加工孔精度較高。

　　4)擠壓絲錐無鋒利刀尖，不宜磨損，壽命可以是切削絲錐的壽命數(shù)倍。

　　5)由于擠壓成形過程是靠工件的塑形變形完成加工，故需要工件有一定的延展性，即較好的塑形變形能力。

　　6)不可修復(fù)，由于擠壓螺紋的扭矩大，彈性恢復(fù)量大，螺紋在加工過程意外終止時(shí)，不可繼續(xù)加工恢復(fù)完成擠壓螺紋的任務(wù)。

　　3、擠壓成形刀具的特點(diǎn)

　　內(nèi)螺紋擠壓成形工具一般為擠壓絲錐，擠壓絲錐通過絲錐上螺紋棱帶使金屬變形來獲得相應(yīng)牙型。擠壓絲錐與普通切削絲錐的有所不同，切削部分帶有尖端圓弧的多邊形截面的新型內(nèi)螺紋加工刀具，如圖l所示。擠壓絲錐橫截面為棱圓。棱圓的高點(diǎn)為棱脊，承擔(dān)所加工螺紋的擠壓和校準(zhǔn)工作;棱圓的低凹部分是棱背，它一般由兩段相切的阿基米德鏟磨曲線組成，起分齒作用使該絲錐逐層分齒擠壓，并減少螺孔加工過程中的摩擦阻力。

　　4、螺紋擠壓成形的技術(shù)條件

　　4.1適于擠壓絲錐進(jìn)行加工的材料，應(yīng)具有以下特性：

　　擠壓材料有一定的延展性，塑形變形能力好，一般認(rèn)為，擠壓絲錐適合于加工延展率不小于20%的材料，且碳含量偏低的產(chǎn)品。軌道車輛關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)向架常用耐候剛為S355，所用鋼板基本化學(xué)成分如表1，從化學(xué)成分分析可以滿足螺紋擠壓要求。

　　4.2機(jī)床與刀具的合理配置

　　機(jī)床硬件和軟件具有剛性攻絲能力，可以適應(yīng)進(jìn)給和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)之間的速度匹配，良好的完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和補(bǔ)償能力。軌道客車制造設(shè)備大部分使用了數(shù)控加工機(jī)床，可很好的適應(yīng)擠壓螺紋的制造。

　　4.3加工參數(shù)合理選配

　　金屬加工時(shí)，一般會(huì)選擇高轉(zhuǎn)速來獲得更高生產(chǎn)效率，加工速度越高，擠壓過程越迅速，摩擦產(chǎn)熱量也就越大，但是金屬被加熱后自身強(qiáng)度下降，反而會(huì)降低攻絲扭矩，因此軌道車輛制造中擠壓成形工藝參數(shù)會(huì)高于切屑絲錐工工藝參數(shù)的40%-60%。螺紋底孔對(duì)切削功率影響較大，以M20螺紋為例，國(guó)內(nèi)推薦值為18.8mm，歐洲刀具制造商推薦為18.9mm，通過實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)加工中心控制面板有功率監(jiān)控記錄可以得出，底孔對(duì)切削功率的影響幾乎為線性變化，當(dāng)?shù)卓自龃笠欢ǚ秶鷷r(shí)功率不再變化。

　　5擠壓成形過程中的故障處理

　　螺紋擠壓成形在軌道交通制造批量化生產(chǎn)過程中仍然會(huì)發(fā)生一些應(yīng)用型問題，例如：

　　1、擠壓螺紋中徑不合格。通常表現(xiàn)為通止規(guī)檢測(cè)不合格，或者大端不能止住或者小端不能通過。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絲錐磨損后均可造成該問題，針對(duì)軌道客車批量大，且自動(dòng)化生產(chǎn)比較高的生產(chǎn)過程而言，提高絲錐的更新頻率成為解決問題的最直接方法。

　　2、螺紋成型不良。在制造某新型動(dòng)車組的轉(zhuǎn)向架過程中，發(fā)現(xiàn)螺紋頂部有微裂紋，螺紋發(fā)黑的現(xiàn)象，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，螺紋底孔偏小是造成問題的主要原因。

　　3、擠壓扭矩高。在生產(chǎn)過程中，通過機(jī)床功率監(jiān)控可以看到，同一產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)扭矩偏高情況，扭矩大意味著擠壓阻力大，絲錐磨損增加，增加了螺紋成型不良的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)分析得出金屬擠壓過程潤(rùn)滑不良，在加工過程中合理使用切削液后問題得以解決。

　　4、機(jī)床精度降低。機(jī)床在長(zhǎng)使用過程中，信號(hào)系統(tǒng)老化，信號(hào)傳遞不穩(wěn)定，通過合理制定了機(jī)床精度校準(zhǔn)計(jì)劃，維護(hù)機(jī)床精度使生產(chǎn)得以順利進(jìn)行。

　　5、產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)問題。工件局部剛性差，加工過程容易發(fā)生變形、共振問題，導(dǎo)致螺紋成形不良。改善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)剛度有助于提高擠壓成形的成功率。

　　螺紋擠壓成形的效率高，加工后的螺紋孔無金屬屑?xì)埩簦�且螺紋粗糙度度好，尺寸精度高、耐磨性好、強(qiáng)度大，適用于軌道車輛轉(zhuǎn)向架的制造中，在軌道交通行業(yè)具有很高的應(yīng)用性和推廣價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]趙洪倫.軌道車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).中國(guó)鐵道出版社，2009.

　　[2]文強(qiáng).國(guó)內(nèi)外高速列車檢修制度綜述[J].國(guó)外鐵道車輛.2014(3):1-3.

　　[2]查國(guó)兵.常用螺紋刀具.北京中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

　　[3]王焯林.擠壓絲錐過渡區(qū)的螺距誤差及消除方法.工具技術(shù)雜志，2012(46-4).

　　[4]黃有華.擠壓絲錐的優(yōu)化設(shè)計(jì).機(jī)械工程師雜志，2012(9).

　　[5]劉作慶.擠壓絲錐的應(yīng)用.工具技術(shù)雜志，2012(46-4).

　　[6]黃小龍.擠壓絲錐結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)內(nèi)螺紋冷擠壓成形過程扭矩的影響.工具技術(shù)雜志，2012(46-10).

　　[7]趙鴻.現(xiàn)代刀具與數(shù)控磨削技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

　　作者：孫海光1王超偉2