现代有轨电车框架加工工艺优化与成果

严 安 宁

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)



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现代有轨电车框架加工工艺优化与成果

严 安 宁

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

结合某工程实例，从内腔“T”形槽、内腔预留量、数控加工程序及“十”字交叉辙叉等方面，提出了现代有轨电车转辙器框架的优化措施，达到了提高加工效率的效果，保证了有轨电车项目的顺利完工。

有轨电车，转辙器框架，道岔，加工工艺

随着国家城市与交通转型的进一步发展,以人为本和可持续发展成为核心战略。在我国城市高密度、高强度的开发建设模式下，汽车尾气污染已经成为许多城市主要空气污染源。交通拥挤问题已经成为一种社会公害,优先发展公共交通已经是城市交通发展的必由之路。现代有轨电车作为一种低碳、环保的中低运量城市轨道交通方式在当代城市受到了青睐。

道岔作为有轨电车的核心设备发挥着至关重要的作用，与公交车的空气污染、噪声、能耗相比较，现代有轨电车更凸现其低碳环保、舒适新颖和经济性的特点，在国外发达国家得到广泛应用，目前也受到国内越来越多的城市关注。如北京、长春、沈阳、大连、深圳、武汉、上海、成都等都在根据自身城市客运交通需求积极推进现代有轨电车项目建设。

转辙器框架是有轨电车道岔关键零部件之一(见图1)，其结构复杂、加工难度大。选取一套可靠、先进、高效的加工工艺尤为重要。

以武汉东湖T1,T2线及深圳龙华线有轨电车项目为例，在加工转辙器框架、十字交叉合金钢辙叉(由4个“井”字形辙叉组成)过程中，通过对加工工艺的研究和探索，不断优化加工方式，形成了一套较为成熟、高效的加工工艺。该工艺既保证了产品尺寸精度又极大提高了加工效率，取得了良好成果。

1 内腔“T”形槽工艺优化

直向转辙器框架合金钢材质为高强度NM400，其具有相当高的机械性能，是普通低合金钢板的3倍～5倍，表面硬度达到(360～450)HB。既有工艺在加工“T”形槽时，采用正面朝上“掏槽”加工方式。工件涉及7个加工断面，加工长度达到4 000 mm，加工深度至80 mm，所用刀具为φ70,φ92,φ120三种“T”形刀。按吃刀量0.5 mm，主轴转速300 r/min计算，加工单根工件时间在15 h左右。

通过对现场工装、刀具及工况分析，采用将合金钢板正面朝下的立铣方式，使用φ63标准铣刀加工。采用该工艺，主轴转速可提高至600 r/min，吃刀量可增加至1 mm，加工时间缩短一半左右(见图2)。按此方式加工，辅助时间降低，加工效率高，尺寸精度好。

2 内腔和外形预留加工量优化

在加工直向和侧向转辙器框架合金钢层时，既有工艺为采用80 mm厚钢板铣削掏槽而成，使用φ63标准铣刀加工槽的形状，槽宽度100 mm左右，深度80 mm，长度在6 000 mm左右，整体铣削量大，加工时间长。

新工艺采用数控焰割仿形下料，将内腔单边留量8 mm，同时在控制表面粗糙度小于Ra25情况下进行火焰切割，保证形位公差(垂直度1 mm)，再按照图纸尺寸进行数控加工(见图3)。该方案既保证了下料高效、精准，又减少了后续机加工留量，极大的提高了生产效率，节约了去除大量加工余量的时间，整体加工时间缩短了10 h。在后期生产过程中，随着操作水平的提升，在此基础上不断优化下料方案，继续减少加工留量，从单边8 mm降低至(3～5)mm。

由于火焰切割是将内腔单边留量，在6 000 mm长度范围内容易产生变形，导致内腔可能出现一边预留加工量大，而另一边没有加工量的状况。经反复论证及现场试验，提出在长度方向间隔1 000 mm预留宽度20 mm的连接筋，合金钢层与钢板层完成上下层焊接后再单独火焰切割连接筋，变形问题迎刃而解。

3 加工程序优化

转辙器框架合金钢层加工主要由四大部分构成：1)框架外轮廓铣削；2)内腔底面(轨顶下80 mm～100 mm处)轮廓铣削；3)内腔底面(轨顶面下80 mm处)轮廓铣削；4)框架内腔工作边(轨顶下14 mm处)轮廓铣削。这些不规则轮廓是由不断变化的面构成，相互之间还会有过渡段出现。因此，无法在加工前进行划线，每个轮廓在数控机床上需要分段编制加工程序，编程难度大，复杂性高，出错率大。

针对上述情况，采用图纸放样、标注点坐标的方式进行编程，具体如图4所示。

将图纸进行1∶1放样，按实际工件位置定好加工原点，将每个轮廓拐点进行坐标标注，编程序时直接输入点坐标，先进行模拟加工，轮廓单边留量2 mm，初铣轮廓尺寸达到要求后按图纸进行二次精铣，保证最终轮廓几何尺寸。通过工艺改进，既提高了编程效率，又提高了加工质量。

4 十字交叉辙叉加工工艺优化

在有轨电车十字交叉辙叉的制造中，既有工艺为：先加工后焊接。以深圳龙华线某“十”字交叉组合为例，该“十”字交叉组合是由8个“十”字形辙叉组合而成，按照既有工艺，先将8个“十”字形辙叉进行机加工，再焊接成整体“井”字形辙叉。由于工件单件公差和焊接变形，易出现焊接后“井”字形辙叉线形偏差较大、轮缘槽错牙、轨顶平面度超差等问题，整体几何尺寸超出检测标准。加之“井”字型辙叉成框架式结构后，热调难度大，影响后续组装、试铺等工序。

为解决上述问题，优化后的工艺为：将4个“十”字交叉辙叉按照装配关系进行组装，从单个“十”字交叉辙叉组装成一个整体“井”字形辙叉框架，再进行整体铝热焊。焊接为“井”字形框架后，给定一个坐标原点，按照“井”字形内腔坐标图，完成内腔轮缘槽的加工(见图5)。

加工工艺优化后，“井”字形辙叉无论从尺寸精度，变形量，外观质量上，产品均比既有工艺有了很大的提高，也极大降低了后续组装和试铺的难度，提高了道岔整体尺寸精度和加工生产效率。经过厂内试铺，现场鉴定，优化后的加工工艺不仅提高了加工效率，而且在装配精度，外观质量上均得到了明显改善，降低了“十”字交叉辙叉的后续装配和调整难度，在后续十字交叉辙叉生产加工中得到广泛应用，效果良好。

通过优化转辙器框架内腔“T”形槽工艺、内腔和外形预留加工量优化、加工程序优化及十字交叉辙叉加工工艺优化等一系列工艺优化改进后，加工1根转辙器框架所用时间由100 h降至40 h。在保证了产品质量的同时极大提高了生产效率，保证了武汉T1线、T2线及深圳龙华线有轨电车项目顺利完成，成果得到了广泛应用。

[1] 刘翠艳，方 力，郭志方．对我国城市有轨电车技术发展的思考[J].城市轨道交通研究，2000(1):21-23.

[2] 深圳市龙华新区现代有轨电车试验线工程可行性研究[Z].北京:北京城建院，2013.

[3] 巫伟军.有轨电车系统特点及应用前景研究[J].铁道标准设计，2007(8):122-125.

The process technology optimization and achievement of modern tram frame

Yan Anning

(China Railway Baoqiao Group Limited Company, Baoji 721006, China)

Combining with an engineering example, from the inner “T” shaped slot, lumen reserved quantity, CNC machining program, and “+” cross frog and other aspects, put forward the optimization measures of modern tram switch frame, to the effect improvement of process efficiency, ensured the successful completion of tram project.

tram, switch frame, turnout, process technology

1009-6825(2017)12-0220-03

2017-02-20

严安宁(1984- )，男，工程师

U213.6

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