摘要：轮对压装是地铁车辆检修的关键工艺环节，压装曲线作为评价装配质量的核心指标，直观反映了轮对压装过程中产生的异常。本文基于MAE 压轮机压装上海11A01 车型轮对案例，分析了轮对压装过程中跳吨、超吨位、吨位不足等故障导致的曲线异常。从过盈配合、表面质量、工艺设备三个维度分析了曲线异常的成因。从过盈量控制、表面质量控制、工艺标准化等方面进行工艺分析改进，减少压轮故障，保障地铁列车行车安全性与运营可靠性。

关键词：轮对压装；压装曲线；过盈量；工艺改进

一、问题背景

轮对作为地铁车辆走行系统的核心部件，其检修质量直接关系到列车运营安全。轮对压装是将车轮与车轴通过过盈配合连接的关键工序，压装过程中产生的力-位移曲线（简称压装曲线）是评价装配质量的核心依据。在实际生产中，压装曲线异常问题频发，严重影响一次压装合格率。以 11A01型列车轮对压装为例，早期一次压装合格率不足 80% ，其中压装曲线跳吨类异常约占全部情况的 70% ，超吨位或吨位不足问题约占 30% ，导致压装异常的轮对需二次压装，增加了维修成本与质量风险。压装曲线异常不仅造成生产效率低下，更可能引发车轮松脱、轮轴断裂等重大安全隐患。因此，深入研究压装曲线异常的成因机理，提出有效的解决办法，对提升地铁车辆轮对压装质量具有重要的理论价值与现实意义。

二、轮对压装工艺概述

2.1 压装原理

地铁车辆轮对压装采用过盈配合的冷压装工艺。压装过程中，车轮轮毂孔沿车轴轮座轴向移动，配合面产生变形，形成径向正压力。压装力F 需克服配合面摩擦力才能实现相对运动，其基本关系为：F=μPA ，其中 μ 摩擦系数，P 为径向压强，A 为配合面接触面积。压装力大小主要取决于过盈量、摩擦系数及配合面状态。过盈量越大，径向正压力越大，压装力相应增加；摩擦系数受表面粗糙度、材质硬度、润滑条件及压装速度等多因素影响。

2.2 压装曲线的标准要求

压装曲线以位移为横坐标、压装力为纵坐标，直观反映了压装全过程的力学特性。根据UIC813 标准、EN13260 要求，11A01 型列车轮对压装力范围为 697kN～1189kN，合格的压装曲线应呈连续均匀上升态势，降吨只允许在接近环状沟槽时出现。压装行程中允许压装力在最后 25mm 内有平滑地下降，但最多不能超过 50kN。压装过程中任何点的压装力不应超过最大压装力的 1.1 倍。曲线要求每位移1mm，压力至少上升25kN。

2.3 压装设备与测量系统

赛车场基地采用的进口MAE 全自动压装机，配备高精度压力传感器与位移测量系统，通过集成化的RACOS 技术，将压装位移精度控制在 0.025mm 范围内，压装力控制在满量程 0.1% 范围内，为压装质量控制提供了精准的数据基础。

三、压装曲线异常的主要类型

3.1 吨位不足

吨位不足指最终压装力低于理论最小值。吨位不足会导致轮轴结合力不足，在车辆运行中可能出现车轮松脱、位移等严重安全隐患。吨位不足可能由过盈量不足、润滑过量、表面粗糙度过小导致摩擦系数下降等原因导致。

3.2 超吨位

超吨位指压装力超过理论最大值。压装力过高易造成轮座拉伤、轮毂孔塑性变形过度等问题。曲线超过最大压装力通常由配合面异物、对中不良或局部过盈量突变引起，需立即终止压装并退卸检查。

3.3 跳吨

跳吨是指在压装过程中压力曲线出现陡升、陡降或不连续的周期性波动现象。导致车轮相对于车轴出现"时进时停"的振动，在压装曲线上形成突然的波动。跳吨为车轮压装中最常见的故障形式，通常因车轴与车轮存在温差、润滑不当、配合面形状公差超差等因素造成。

四、压装曲线异常的成因分析

4.1 过盈配合因素

过盈量是决定压装力的核心参数,过盈量过小会引起吨位不足问题，过大则引发超吨位风险。实际生产中，车轮磨耗到限后退卸，车轴轮座表面经磨削或等级修加工后直径减小，需重新匹配轮毂孔尺寸。若选配不当或测量误差累积，易造成过盈量偏离设计范围。此外，温度差异导致车轴与车轮热胀冷缩速率不同，未充分同温就进行选配测量也会导致过盈量偏差。

4.1.1 形状公差缺陷

配合面圆周方向的圆度超差，会导致过盈量沿周向分布不均；压装时无法形成全周均匀接触，仅局部高点先接触。随压入行程增加，接触区域与有效过盈量持续变化，压装力出现不规则的锯齿状波动，形成跳吨现象；严重超差时，局部过盈量远超设计值，会引发配合面变形、拉伤，曲线出现超吨或降吨现象。

配合面轴向的圆柱度以及锥度超差，则会导致过盈量沿压装行程方向的突变，改变压装曲线整体斜率。

除圆度、圆柱度、锥度超差外，轮毂孔内表面直线度、圆跳度、居中径向跳动超差都会导致过盈量发生变化从而导致压装过程异常。

4.1.2 温度差异

车轴与车轮材质不同，热膨胀系数存在差异。未将车轴与轮饼置于同一环境充分同温即进行选配，轮座外径与轮毂孔内径测量产生尺寸偏差，会引入过盈量测算误差。

4.2 表面质量因素

4.2.1 表面粗糙度影响

配合面粗糙度对压装力会产生较大的影响。当粗糙度过大时摩擦系数过高，压装力增大导致超吨位。当粗糙度过小时则摩擦系数过低，压装曲线平缓，最大压装力无法达到标准下限，导致吨位不足。当粗糙度不均匀时，压装时易引发跳吨现象。

4.3 工艺及设备因素

4.3.1 润滑条件不当

二硫化钼涂抹偏多会显著降低摩擦系数，导致压装力整体偏小；润滑不均匀则造成压装力局部波动，形成跳吨。若润滑剂在压装末端堆积，会导致局部摩擦系数骤降，进而引发压装力突降。

4.3.2 设备精度与测量误差因素

压装机压力传感器未定期校准、位移测量系统精度不足，会直接导致曲线异常；传统测量工具如外径千分尺、内径千分尺精度仅 ，测量时需人为估读一位，因个人使用习惯及操作方式不同，会引入测量误差。

五、压装曲线异常的解决方案与优化措施

5.1 过盈量控制

5.1.1 形状公差控制

上赛场基地压装的轮对均为委外加工车轴轮座与轮毂孔，其中轮毂孔加工采用卧式车床形式加工，通过改进卧式车床的主轴精度与刀具路径，锥度、直线度、圆跳度等参数均已高于标准要求。卧式车床在精度控制、切屑清理、稳定粗糙度等方面皆优于立式车床，在实际轮对压装中，因车轴与轮毂孔加工的形状偏差导致的过盈量偏差已较小，对压装曲线的影响也较小。

5.1.2 温度控制

实施同温同测制度，所有待装件在恒温室（20±2℃）放置不少于 4 小时后进行测量配对，消除温度引起的测量误差。同时压装车间也应保持 20±2℃恒温，避免压装时车轴与车轮因温差导致过盈匹配误差偏大。

5.1.3 过盈量匹配优化

11A01 型列车轮对过盈量理论范围为 0.23-0.33mm ，在实际生产过程中，选配过盈量为 0.27-0.29mm 的车轴与车轮更易得到稳定的压装曲线，曲线异常导致的退卸车轮的返工率也较低。

5.2 表面质量控制

5.2.1 粗糙度控制

针对轮毂孔内孔，需用金相砂纸沿 45°方向交叉打磨内孔, 使用清洁剂清除金属微粒并用无尘布擦拭干净，经过打磨后的轮毂孔内表面粗糙度可控制在 范围内；同样使用金相砂纸对车轴轮座表面进行 45^∘ 方向交叉打磨，打磨后清洁轮座，经过打磨后的轮座表面粗糙度可控制在 Ra0.8μm 范围内。

对粗糙度的精确控制可避免压装曲线的过于平直，保证压装力随位移均匀上升，有效避免因受力不均引发的压装曲线异常。

5.3 工艺参数标准化

5.3.1 压装速度优化

最佳压装速度范围为 0.5-5mm/s ，在此区间内压力增长平稳，曲线平滑。采用全自动压装机控制压装速度，避免手动操作导致的波动。在压装程序设定中，针对油槽区域的压装速度可适当降低，确保润滑膜充分形成，避免压力骤降。

5.3.2 润滑工艺规范

选用二硫化钼作为轮对压装的润滑剂，通过控制配合面粗糙度、涂抹工艺、温湿度条件，使其摩擦系数稳定在 0.08-0.1。其中涂抹量控制在单个轮饼 5-6 克，涂抹时确保均匀覆盖、无堆积、无漏涂。禁止压装过程中在轮毂孔末端堆积润滑剂，导致末端压装力偏低。

5.4 设备与测量工具校准

对MAE 轮对压装机压力系统与位移传感器每季度进行校准，确保测量精度。

对传统测量工具每周进行校准，确保其精度，并且统一测量工具操作流程，确保不同操作人员采用相同工具测量，数据结果保持一致。

六、工艺改进效果验证

赛车场基地近十年间，针对轮对压装曲线异常问题，根据已知的问题分阶段实施了上述优化措施。

具体改进包括：

①搭建轮对压装恒温车间，实现车轮与车轴等温，保证压装作业环境温度恒定；

② 车床精度调整，形状公差控制稳定性提高约 15% ；

③ 采购使用电子数显千分尺，减少估读误差，使测量④ 规范轮毂孔与车轴打磨工艺，保证配合面粗糙度达到最佳标准；

⑤规范润滑工艺，吨位不足、超吨或跳吨等故障较改进前减少约 40%

通过上述改进，轮对一次压装合格率从改进前的不足 80% 提升至 92% 以上，生产效率方面因曲线异常导致轮对退卸返工率的降低，轮对检修交付周期缩短约 15% ，年节约返工成本超200 万元。

七、结束语

地铁车辆轮对压装曲线异常是结构、工艺、材料多因素耦合作用的结果，其中过盈量控制与表面质量控制是核心环节。通过车床精度优化、精确过盈量匹配、表面精细化处理及工艺标准化等综合措施，可显著提升一次压装合格率。随着工业技术的发展与工艺装备自动化水平的提高，轮对压装未来可结合工业互联网、大数据分析与智能传感技术，搭建轮对压装过程的智能化监测与预警系统，实现压装曲线异常的实时识别、成因自动诊断与工艺参数自适应调整，推动轮对压装工序向自动化、数字化、智能化方向升级。使地铁轮对压装质量迈向更高水准，为城市轨道交通安全运营提供坚实保障。

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