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1、客运专线道岔的制造,中国中铁宝桥股份有限公司 二OO七年八月,客运专线道岔的制造,第一部分：国内自主研发客运专线道岔,一、概述 国内客运专线道岔的自主研发采用产、学、研、用相结合的模式，通过原始创新，自行研发生产客运专线道岔，着力打造中国铁路道岔品牌，实现中国铁路道岔研究、设计、制造技术的新飞跃，这是铁道部实施自主创新战略举措的一项重要步骤。客运专线道岔研究的主要内容包括：侧向80km/h、160km/h及220km/h系列道岔。道岔号数及主要几何参数如下表：,国产大号码道岔几何参数,国产大号码道岔质量（吨）,目前完成试制的主要产品有：250km/h客运专线60kg/m钢轨18号单开道岔，35
2、0km/h客运专线60kg/m钢轨18号、42号单开道岔，其中250km/h客运专线60kg/m钢轨18号单开道岔已成功运用于我国铁路第六次大提速中，350km/h客运专线60kg/m钢轨42号单开道岔已完成了尖轨、心轨的转换及伸缩卡阻等相关试验，350km/h客运专线60kg/m钢轨18号单开道岔已进入首组试制阶段。 二、道岔零部件制造 客运专线道岔因其高平顺性要求，结构设计与既有道岔有,较大的不同，零部件加工精度要求高，其技术及制造难度大。为确保试制工作顺利进行，在前期首组250km/h客运专线60kg/m钢轨18号单开道岔试制时，进行了一系列重点工艺试验研究，制定了道岔制造技术条件、加工
3、工艺方案、吊装、运输方案等，并完成了主要工件加工用工装的设计制造和工艺文件的编制。 1.技术文件的准备 结合公司生产实际和工艺设备情况，对产品设计图进行了工艺性审查后，为确保道岔零部件在制造的每一过程中，都有,技术文件作指导，编制了工艺方案报告、工艺路线、机械加工工艺过程卡片、主要零部件加工工序卡片、转辙器及可动心轨辙叉组装工序卡片等10余种指导文件及有关技术条件等技术工艺管理文件。 2.工装的设计制造及加工刀具的准备 根据工艺方案报告的要求，新设计锻压、顶弯、号孔、机加工、检测、组装、垫板焊接等模具、工装样板20余（套）。为提高主要零部件的加工精度及生产效率，针对钢轨件原材料,的机加工性能特
4、点，在试制前期，设计制造了专用刀具，并进行了相应的加工工艺试验，基本实现了道岔零部件的全部数控加工，确保产品加工精度满足标准规定的要求。 3.工艺试验 为确保高质量道岔产品的试制要求，对关键工序及关键零部件生产加工合理可行的工艺方案及工艺参数进行了下列工艺试验，取得了理想的效果，并应用于此次产品的试制实践中。,60D40钢轨跟端压型工艺试验 特种断面翼轨插入段机加工工艺试验 零部件标识、标记工艺试验 垫板焊接变形及调直工艺试验 钢轨调直工艺试验 尖轨不足位移试验 通过以上工艺试验，确定的工艺参数和工艺方法合理,可行，达到了预期的目的。 4.关键工序、关键零部件工艺攻关及验证 在首组250km/
5、h客运专线60kg/m钢轨18号单开道岔的试制中，主要解决了以下关键技术课题： （1）60D40钢轨跟端压型工艺 客运专线道岔尖轨、心轨均采用60D40钢轨制造，60D40钢轨的跟端压型是道岔制造的关键技术之一。60D40钢轨的断面面积与60kg/m标准断面钢轨相差很小，面积之比仅为1：1.06，加之要求锻压段要预留加工余量，工艺难度极大。经过精心设计模具和工艺试验 ，优化锻压工艺方,案，成功开发了1套60D40轨跟端压型模具，模具采用活动组合式结构。设计时，充分考虑到客专道岔钢轨锻压成型段要进行无损检测而预留机械加工余量或打磨抛光余量等因素，新设计模具能确保锻压成型的标准轨金属量富有、饱满。
6、经过反复多次的试验和钢轨加热温度的调整及模具改进，形成了轨底擀压、在5000t热模锻压力机上热锻压成型的工艺方法，该方法满足了客专道岔用60D40钢轨跟端成型的技术要求。,（2）钢轨件的机械加工 客专道岔钢轨件的各部位加工精度要求很高，按照制造 标准要求，钢轨件加工后要求直线度达到2mm/m，钻孔的位 置公差仅0.5mm，原有的工艺不能满足要求。为了使钢轨轨 顶帽型与标准帽型更吻合，通过分析60kg/m钢轨、60D40钢 轨工作边、轨顶面直线度调直工艺试验结果，改进了轨顶铣 刀，并且采用轨头两侧都加工的工艺。为了保证轨件钻孔精 度，在现有设备的基础上，经过多次工艺试验，采取了数控,铣床钻孔的方
7、式，并制造了专用的40m钢轨质量检测平台，保证 了钢轨件机械加工质量，满足了设计要求。 （3）钢轨调直工艺攻关 按照客专道岔制造标准要求，钢轨件直线度的控制是本次 客专道岔制造的又一工艺难点，通过对60kg/m钢轨、60D40钢轨 工作边、轨顶面直线度调直工艺试验结果的分析，制定了“先 粗调后精调；先顶面后工作边；最后局部调修”的工艺方案， 并制造了专用的40m钢轨质量检测平台，以保证钢轨件的质量。,（4）特种断面翼轨插入段机加工 特种断面翼轨插入段，是工电接合的部位，也是该道岔最为特殊、复杂的一段结构，其形位尺寸的误差将直接影响该部位道岔零部件的安装和电务设备的运行。为此，对特种断面翼轨插入
8、段的机加工，采用多种成型刀具，在三轴联动的数控机床上，对轨顶帽型、轨腰、轨底等部位分别进行一次加工成型。确保特种断面翼轨插入段的机加工形位尺寸满足客专道岔的标准。,（5）垫板焊接质量的控制 客专道岔垫板的焊接焊缝内在质量和表面质量比既有产品要求高，焊缝须进行探伤检验。焊角高度要求达到8mm，而且要求成形美观，在正式焊接前，进行了工艺试验，经过对电流、电压和施焊顺序的多次调整，选定了合适可行的焊接参数和焊接方法。焊缝通过着色探伤和超声探伤，完全符合客专道岔的标准。,（6）垫板焊接变形及调直工艺 客专道岔垫板的制造精度要求非常严格，板厚公差为：-0.3mm+0.3mm，平面度为0.2mm，平行度为
9、0.3mm，表面粗糙度为12.5um。此外，垫板结构为焊接形式。垫板焊接后，产生了一定量的焊接变形，变形量和变形部位随着垫板结构的不同而不一致，有的部位因为没有受力点，使得压力机锤头无法施压，给垫板的矫正带来了很大困难。通过分析垫板加工余量、进给量、加工热变形、焊接电流等因素对垫板平面度、平行度的影响，以及冷调的最佳控制精度及超长板件热调的精度控制等的试验研究，最,终选了“分步加工，调直控制，精加工保证”的工艺方案，保证了垫板质量。 （7）外协、外购件的质量控制 客专道岔采用了大量的外协和外购件。铸铁和铸钢件、橡胶件、硫化垫板、岔枕、精密铸造等外协外购件的质量要求、性能和精度等级都有很大的提高
10、。为了确保外协、外购件产品的质量，中铁宝桥有关部门制定了专门的技术标准，除了对外购件按照客运专线道岔暂行技术条件及公司制定的客运专线道岔外购件、外协件检验规则进行专项检验外，在外协件、外购件的生产中，专门,派人入驻生产厂家监理质量和督促进度。外协、外购件进厂后，再经过技术人员的认定，以便及时发现问题。确保了客专道岔试制工作的顺利进行。 （8）零部件标识、标记工艺 为了确保垫板标记清晰美观，在试制前，分别采用了冲字和压字两种方法打印垫板标识，经过反复调整和对比，最终采用压力机压字的方法。采用这种方式后，字迹清楚美观，达到了客专道岔的要求。还有大量的诸如表面处理、工装器具的改进等措施，保证了产品试
11、制达到各项要求。,5. 主要零部件的制造 （1）尖轨 工艺难点：跟端压型；曲尖轨弯曲的圆顺度；尖轨轨顶面的加工。 解决方案：尖轨采用的是60D40钢轨来制造，因此制作了1套跟端压型模具，并在跟端的轨顶面和两侧面都预留了加工量，通过精加工保证跟端断面形状和直线度要求；为了保证曲尖轨的圆顺度，增加了圆顺点，在整体检测的同时采用了矢距测量，保证了每段曲线的圆顺；尖轨,轨顶面采用新设计的专用铣刀，通过两侧加工的工艺，满足了尖轨件顶面直线度及帽形加工要求。 （2）基本轨 工艺难点：钢轨直线度的保证；钢轨孔系精度的控制。 解决方案：由于对基本轨孔距及孔高的要求比较高，因此，对于号孔和钻孔将采用特殊的钻模板
12、和钢轨钻孔机来进行保证，其他轨件的钻孔方法与基本轨相同。其余部位的加工仍采用正常加工方法。,（3）长心轨 工艺难点：跟端压型；心轨偏心的控制。 解决方案：长心轨采用的是60D40钢轨来制造，取消了转换柄，因此，跟端压型模具及工艺和尖轨相同，其轨头部分的加工方法和尖轨也基本相同；此次长、 短心轨采用切底拼接方式，为了保证拼接的质量，采用平台划线的方法，重点控制了长心轨轨底的偏心。 （4）短心轨 短心轨也采用的是60D40钢轨来制造，轨底取消了爬坡刨切，其余部位的加工同长心轨加工方法相似，重点也是要,控制轨底偏心，以保证长短心轨的组装。 （5）翼轨 工艺难点：特种模锻翼轨断面精度的控制。 解决方案
13、：翼轨采用特种模锻翼轨焊接接长的结构，只在加宽部位的轨底宽度上与目前使用的翼轨有所区别，为了保证第一牵引点处翼轨断面，制造了专用的检测样板，重点控制断面尺寸精度和对称度。 （6）垫板的机加工 工艺难点：垫板平面度、平行度，及焊后变形的控制。 解决方案：机加工精度和焊后变形都会影响垫板的平,面度、平行度。为了最终有效的控制精度，此次采用了“先粗加工后焊接，精调与精加工相配合”的工艺手段，逐步提高精度，要求最后一次消除累积误差，较好的满足了垫板加工的要求。 (7) 滑床台、铁座、轨距块、间隔铁 工艺难点：铸件表面质量及尺寸精度的控制。 解决方案：经过试验比选，关键铸件如铁座、轨距块等，采用了表面质
14、量好，尺寸精度高的精密铸造方式制造，尺寸精度等级达到了CT6级。顶铁等件采用了砂铸形式，同时尺寸精度等级达到了CT10级。,6. 大号码、长轨件工艺研究及攻关 为顺利开展客运专线大号码道岔的设计，掌握大号码道岔的关键技术，针对350km/h客运专线60kg/m钢轨42号单开道岔进行了厂内试制、组装、试铺，并完成了尖轨、心轨的转换及伸缩卡阻试验。试验有两个主要目的：一是验证电务转换方案和双肢弹性可弯心轨结构形式的合理性，二是验证大长轨件加工、吊装工艺的可行性。 针对42号客专道岔的号码大、轨件长等特点，工艺攻关的重点是大长轨件加工精度的保证和吊装变形的控制，针对此类问题进行了必要的工艺研究和试验
15、，同时为了减,小垫板件的误差累计，对其也做了相应的研究。 （1）大长轨件的加工 为满足高精度要求，对大长轨件的加工进行了综合分析及试验，各大长轨件的铣削、钻孔均在40m数控铣床上完成。对其所使用的工装进行了新的设计和布置，一次找正装卡后可完成轨头、轨底加工，避免了以往多次装夹带来的定位误差，保证了大长轨件的加工精度。用数控铣床完成钻孔，避免了以往先划线后钻孔产生较大的积累误差。,（2）大长轨件的吊装 此道岔的基本轨、尖轨长度分别为46.19m、44.24m。为减少轨件吊运变形，采用“多车多点”的吊运方式。但“多车多点”存在起重机械不同步，轨件易出现摇晃、倾倒、翻转等情况，为此研究了新型专用吊具
16、，采用“单车多点柔性吊运”方式。,为了尽可能的消除大长轨件吊运变形，试铺场地配置了顶弯机。试铺前，对吊运变形的轨件用顶弯机再次修正。上述各措施基本解决了大长轨件的吊运变形问题。为了严控后续大号码道岔大长轨件吊装变形，规范吊运工具，制定了大长轨件吊装规则： a.长度大于15m，小于25m的钢轨件，装卸作业时应采用起重机械和专用吊具，吊点间距允许最大值为6m。 b.长度大于25m的钢轨件，装卸作业时应采用起重机械和长度大于30米的专用吊具，吊点间距最大值为3m。,7.锻压特种断面翼轨 350km/h客运专线60kg/m钢轨18号单开道岔采用了钢厂轧制的特种断面翼轨，翼轨前端通过机加工与导曲线钢轨连接。翼轨的设计、制造较为简单，翼轨的强度也较高，不用热加工和焊接。翼轨的材质均匀，有利于翼轨的均匀磨耗。在心轨一动处，翼轨的内侧轨底要作相应的刨切，刨切量为45mm。 8.硫化垫板 350km/h客运专线60kg/m钢轨18号单开道岔的铁垫板全,部采用硫化垫板，因此对垫板的长度进行了统一简化，同时采用硫化垫板后，铁
