(中车株洲电力机车有限公司机电分公司 湖南株洲 412001)
摘要：中车株洲电力机车有限公司369-031搅拌摩擦焊主要承担着城轨车辆车体的焊接任务。在使用过程中，369-031长地板搅拌摩擦焊无法实现激光跟踪，设备无法实现自动焊接。通过分析系统的控制原理及主轴的结构，确定了无法实现激光跟踪的原因。本文通过分析搅拌摩擦焊主轴结构原理，确定了搅拌摩擦焊主轴振动的原因。结合现场实际情况，提出了一种主轴刀柄的结构改造方案。经过现场实际观察、使用，搅拌摩擦焊在焊接时几乎没有振动，监视的摄像头能清晰成像，激光能实现稳定的跟踪，设备焊接效率得到很大的提升，焊接产品质量得到了有效保障，保证了生产安全有序进行。
关键词：搅拌摩擦焊；激光跟踪；主轴振动；改造
前言
随着国家经济快速发展，人名生活水平的不断提高，汽车进入家庭，汽车的数量越来越多，给道路交通带来了巨大压力。因轨道交通具有运量大、速度快、安全、经济、节能环保等优势，国际及国内各大城市为缓解交通压力，都大力发展轨道交通。为缓解不断增长的生产压力，中车株洲电力机车有限公司2012年开始引进搅拌摩擦焊进行车辆车体的焊接，大大提高了生产效率，满足了日益增长的市场需求。但搅拌摩擦焊在使用过程中经常出现激光跟踪故障，设备无法自动运行，只能依靠操作人员手动操作，设备运行效率大大降低，严重影响生产的正常运行。
搅拌摩擦焊主轴改造后，搅拌摩擦焊在焊接时几乎没有振动，监视的摄像头能清晰成像，激光能实现稳定的跟踪，设备焊接效率得到很大的提升，焊接产品质量得到保障，保证了生产安全有序进行。
一、改造目的
本次改造主要解决搅拌摩擦焊在焊接过程中激光跟踪故障，实现设备的自动运行，提升设备利用率，降低设备故障率，确保设备安全有序运行。
二、存在问题
369-031长地板搅拌摩擦焊，经常出现激光跟踪故障，导致设备无法自动运行，只能手动运行，设备利用率大大降低。经过现场多次检查后，确定故障原因为焊接时主轴有剧烈的振动，导致激光跟踪仪无法正常运行，控制系统未接到激光跟踪仪的反馈信号，设备无法自动运行。
三、问题原因分析
搅拌摩擦焊的主轴主要由刀柄与主轴锁紧螺母、主轴、BT40刀柄、搅拌头等部分组成，具体结构如图1。
图1
通过对搅拌摩擦焊主轴结构及现场使用情况进行分析，确定原因有以下几点：
1.BT40刀柄与主轴采用锥度配合没有问题，但配合的贴合面没有达到60%；
2.刀柄与主轴锁紧方式采用单一侧固式的锁紧螺母拉紧的方式，导致螺母磨损和锁紧处开裂。
3.车间生产繁忙，每天两班倒进行生产，每周需要更换一次搅拌头，刀柄处传递扭矩的键和键槽在多次拆装后，出现磨损，配合精度下降。
4.在焊接的过程中，刀柄会发热，容易导致搅拌头与刀柄材料出现粘接，难以更换，拆卸时造成刀柄内孔磨损。具体情况如图4。
四、改造方案
1.刀柄与主轴连接方式改造。
将刀柄与主轴侧固式螺栓连接改为锥面贴合、端面螺钉把合的方式，刀柄与主轴贴合面要求达到80%以上，用螺栓联接来传递扭矩。
2、刀柄结构改进。将BT40刀柄改为BT50刀柄，强度更好，且在刀柄与搅拌头配合的外面增加散热环，保证焊接时热量能很快散发。
3、刀柄及搅拌头加工精度控制
搅拌头与刀柄的接口加工公差进行控制，整体制作要求配合间隙不大于0.05mm。如图2所示。
图2
五、改造后实施效果
搅拌摩擦焊主轴进行改造后，主轴、刀柄和搅拌头在焊接时同轴度得到很好的保证，搅拌摩擦焊在焊接时几乎没有振动，监视的摄像头能清晰成像，激光能实现稳定的跟踪，设备焊接效率得到很大的提升，焊接产品质量得到了有效的保障。
搅拌摩擦焊是引进的新工艺、新技术，采用的是新设备。使用的是国内第一批研发并投入民用的设备（以前都是在军工和航天领域），当年的结构设计合不合理并没有经过市场验证，通过对使用中存在问题进行分析，发现其中存在的设计缺陷，结合现场实际情况，进行改造，延长了设备使用寿命，保证了焊接质量，提升了生产效率，保障了生产的有序进行。为解决搅拌摩擦焊激光跟踪问题提供了一种可行的解决方案，可以推广至其他搅拌摩擦焊设备。
参考文献：
[1]王绍林 钳工工艺学 中国劳动出版社 1986年11月
[2]板金技术组 板金技术 国防工业出版设 1974年04月
[3]焦永和 机械制图手册 机械工业出版社 2008年02月
[4]马世宇 现代设备维修技术 中国计划出版社 2006年06月
论文作者:张景贵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：刀柄论文; 主轴论文; 摩擦论文; 设备论文; 激光论文; 株洲论文; 结构论文; 《电力设备》2018年第20期论文;