珠海項目城市有軌電車槽型軌道岔加工工藝研究

周璇

摘 要 為了解決交通阻塞、汽車尾氣排放量劇增、噪音超標，嚴重污染城市空氣質量和環境質量等問題，城市地鐵和輕軌交通扮演了主角。隨著國內交通快速發展，城市軌道交通發展迅猛，大連、上海、天津陸續建成有軌電車線路。在沈陽有軌電車成功交付后，珠海有軌電車項目也相繼開展。本文介紹了珠海項目槽型軌（60R2）道岔中6號單開道岔的主要尺寸，技術參數和結構特點，重點分析了各個軌件的加工工藝以及加工難點。其中，由于6號單開道岔沒有采用新型式的合金鋼轍叉形式，所以借鑒同項目中單曲交叉中的轍叉加工難點進行分析。槽型軌道岔所用軌件的加工部位與常規類道岔軌件的區別較大，所以在工藝路線的制定、銑削部位的先后順序以及工裝刀具的選擇都需要仔細思考。

關鍵詞 有軌電車;槽型軌;單開道岔;加工工藝

緒論

目前，愈來愈多的城市開始大力發展城市軌道交通，國外已有超過50個國家和地區、400多個城市建設運營了現代有軌電車系統。尤其是歐洲，現代有軌電車系統應用廣泛。包括薩拉戈薩、馬賽、尼斯、巴黎等城市都在大規模興建現代有軌電車。國內已有40多個城市正在規劃、建設和運營有軌電車[1]。

珠海項目中槽型軌（60R2）道岔是在調研和總結奧鋼聯BWG槽型軌道岔設計制造和使用維護經驗的基礎上研制開發的新型道岔，在設計中采用了新設計思路和新結構，并對關鍵技術進行動力學仿真等分析計算，已經在沈陽、珠海等城市有軌電車項目的正線整體道床道岔鋪設使用，以有軌電車珠海項目CNRC3101中的部分軌件以及CNRC3011中的轍叉部分為例[2]。

1主要尺寸及技術參數

道岔平面尺寸見圖1。

道岔全長15250mm，前長（a）4800mm，后長（b）10450mm，基本軌長度7324mm，尖軌長度5056mm;導曲線半徑R50717.5m;采用固定型轍叉，直側股軌距均為1435mm;允許速度直向：V≤70 km/h，側向：V≤20 km/h。

2主要結構特點

2.1 基本軌

基本軌采用60R2槽型軌，下顎補充刨切5mm。

2.2 尖軌

尖軌采用50AT貝氏體鋼5056mm彈性可彎尖軌;尖軌尖端為藏尖式，工作邊補充刨切3mm;由于基本軌進行補充刨切，使得尖軌機加工段軌頭加寬（80mm處軌頭寬度為7.4mm），增強了尖軌的使用壽命;為保證最小輪緣槽寬度，防止車輪輪背沖擊尖軌，非工作邊軌頭刨切起點處前340.6mm至后239.8mm范圍內進行補充刨切;尖軌跟端采用新型斜接頭;跟端軌底銑削R40、深13mm半圓槽，通過圓鍵與間隔鐵配合，限制尖軌縱向移動;見圖2。

2.3 墊板

考慮排水等因素，墊板為通長的，滑床板也為通長的，滑床板與墊板之間焊接了導水孔。

2.4 轍叉

轍叉結構形式，鋼坯轍叉采用U75V鋼坯或者合金鋼坯進行全機加工而成，淬火后硬度高達350HB以上，具有很高的耐磨性，銑削后通過閃光焊接與60R2導軌相連[3]。

2.5 護軌

設置UIC33護軌。該護軌結構簡單，護軌更換較為方便。該類型護軌大量用于沈陽59R2鋼軌6號正線單開道岔，加工方案成熟穩定。

2.6 附加結構

有軌電車都是在城市中使用，所以對道岔的封閉性要求很高，為了防止雜物進入轉轍機影響尖軌擺動和密貼，設置了蓋板和立墻。

3重點加工工藝研究

3.1 基本軌

（1）基本軌工藝流程如下直基本軌：下料→調直→鉆孔→銑削1：6下顎（直線）→銑削1：6下顎補充刨切（折線）→銑削補充刨切剩余的凸臺→銑削軌頭R13圓弧→銑削前、后軌頭耳部輪緣槽→銑削軌底→銑削下顎進刀、出刀處圓弧→調成品。

曲基本軌：下料→調直→鉆孔→銑削軌底→頂前端彎折→銑削1∶6下顎（直線）→銑削1：6下顎補充刨切（折線）→銑削補充刨切剩余的凸臺→銑削軌頭R13圓弧→銑削前、后軌頭耳部輪緣槽→銑削下顎進刀、出刀處圓弧→調成品

（2）基本軌加工難點

曲基本軌和直基本軌的工藝路線不一樣，是因為曲基本軌的彎折點在下顎密貼段，銑削下顎后再調頂容易導致密貼面直線度超差，影響和尖軌的密貼。根據《珠海有軌電車道岔暫行技術條件》中對基本軌軌頂面及工作邊（軌頂面有降低值的除外）直線度為0.4mm/1m和藏尖式尖軌轉轍器的基本軌與尖軌的貼合面切削的斜度內傾偏差應≤1∶80，不允許外傾的要求。基本軌的工藝難點在軌頭下顎的補充刨切和成品的調頂[4]。

1）基本軌下顎加工

按常規產品的思路來加工60R2基本軌下顎的補充刨切容易導致軌頭銑削5mm的同時軌腰也被銑削5mm，因為1∶6下顎的銑刀在銑削平直下顎到位的時候銑刀下部已經與軌腰貼平（在鋼軌軌頭不偏中的情況下），再補充刨切就會傷到軌腰，所以加工補充刨切時時我們把刀具的高度抬高28mm，這樣既能滿足軌頭補充刨切，又能保證1∶6下顎的深度。

下顎補充刨切后在使用軌頭卡尺測量時不能以實際測量（軌頂面下14mm處）的數值為準，因為基本下顎是內傾1∶6斜度，補充刨切5mm后，已經加工到軌頂的R13圓弧，測量得到的是軌頂面下6mm位置的寬度，要比實際的寬度大。刀具與R13圓弧交點距軌頂面是6mm，斜度為1∶6，通過計算，B=B-（14-6）/6=52.3-1.3=51，所以實際的寬度等于測量的數值減去1.3mm，見圖7。

2）基本軌調頂

由于60R2槽型軌軌型特殊，軌腰厚度僅為12mm，調頂時軌腰受力變形量很大，而軌頭所產生的變形量很小，為了達到調頂支距的要求，軌腰容易斷裂（如果以軌頭為支點進行調頂容易將輪緣槽一側的“耳部”擠壓變形），所以我們根據60R2槽型軌斷面設計了仿形的鎬頭進行調頂，使得軌頭和軌腰同時受力，提高了槽型軌調頂的質量。

3.2 尖軌

（1）尖軌的工藝流程

下料→調直→鉆孔→銑削前段二三五刨、銑削刨切起點后段二三五刨、銑削斷肢側軌底、銑削軌腰槽、銑削跟端45°斜、銑削長肢側軌底、銑削跟端R40鍵槽→調成品→與基本軌進行調配

（2）尖軌的加工難點

根據《珠海有軌電車道岔暫行技術條件》中對尖軌斷面尺寸的要求如下：

尺寸及部位 b H

尖端及軌頭寬5mm斷面 軌頭寬10mm及以上斷面 尖端及軌頭寬5mm斷面 軌頭寬20mm

～30mm斷面 軌頭寬50mm及以上斷面

續表

允許

偏差 0

-0.5 ±0.5 0

-2.0 0

-2.0 ±0.5

a.加工部位多，加工量大

尖軌的材質為貝氏體鋼軌，具有高強度高韌性，加工的部位較多，并且加工量大，對加工刀具和刀片的要求比較高，因此我們采用國外進口刀片，并配備輪廓儀檢測由50AT整軌頭加工成60R2整軌頭的廓形尺寸。

b.頂彎工序與補充刨切工序難配合

為了保證最小輪緣寬度，尖軌非工作邊需要進行補充刨切，在沈陽項目，采用的工藝路線的是尖軌經銑削、調成品后到刨床進行刨切，此次我們采用的是模擬彎折點反變形圓弧的方法，在頂彎前對非工作邊線型進行特殊處理，保證非工作邊相對于軌腰的位置度，在加工尖軌前段二刨時一并將補充刨切段用二刨銑刀加工反圓弧銑削到位，最后調頂成品，減少了刨切工序，提高了尖軌加工效率，使得產品的外觀質量更好。

3.3 通長墊板加工難點

通長墊板的加工難點在于底板和滑床臺板經墊塊的焊接后產生變形影響滑床臺面的平面度。

《珠海有軌電車道岔暫行技術條件》要求：轉轍器大墊板底面平面度不大于1.5mm，臺板平面度不大于0.5mm，其余鐵墊板底面平面度為1.0mm;各種與鋼軌底面接觸的臺板在焊接后與底板的平行度為0.5mm。

滑床臺板的作用表面，其粗糙度Ra≤12.5μm，厚度偏差，焊接后的滑床臺板表面至底板表面高度偏差為±0.3mm;尖軌軌底直線度和平面度應使用專用測試臺進行測量控制，測試臺上應設有與滑床臺板作用一致的臺板，各臺板的上表面應與軌底面接觸，若有間隙，不應大于0.5mm，不應連續出現0.5mm及以上的間隙。

通過學習和探討，我們在底板上需要和墊塊焊接的位置用激光切割加工出小于墊塊形狀的開口，在開口處進行焊接，這樣焊接后底板產生的變形較小，然后焊接墊塊和頂面的滑床臺板（滑床臺板厚度預留2～3mm精加工量），經四柱壓力機將底板調平，最后到銑床加工滑床臺面，這樣可以很好的保證滑床臺板的平面度。

3.4 轍叉加工難點

CNRC3011鋼坯轍叉采用U75V鋼坯或者合金鋼坯進行全機加工而成，淬火后硬度高達350HB以上，具有很高的耐磨性，合金鋼轍叉的加工難點在于叉心的銑削、與相連導軌的閃光焊接和成品的調頂。

（1）結構復雜，對刀具要求高

叉心的很多加工部位在銑床使用成型刀具無法加工到位，一些細部尺寸需要到加工中心配球頭刀進行銑削，這樣加工效率底，加工費用昂貴。為此設計了4把刀具，將叉心在銑床進行粗加工再到加工中心精加工。

（2）叉心與導軌焊接直線度難保證

轍叉心與導軌閃光焊接時由于槽型軌斷面比較復雜，焊接后工作邊和頂面容易出現錯牙，并且焊接后輪緣槽內部的焊渣不好打磨，我們將焊接后的轍叉到數控銑床利用成型刀加工輪緣槽和工作邊。

（3）叉心與導軌焊接后變形量大

焊接后的轍叉需要在四柱壓力機的工作臺上進行1∶1放樣，根據放樣圖調頂。在直線度和頂彎支距不合格的時候還需要借助彎軌器，轍叉的寬度較大，而彎軌器自帶的工裝只適合單根鋼軌的調頂，所以制作了適用于轍叉的彎軌器工裝，很好地解決了這一問題，將鋼軌頂彎支距控制在偏差為 ?mm之內。

4結束語

CNRC3101軌件及CNRC3011轍叉部分的主要工序均采用數控機床加工完成，使產品達到了圖紙要求，保證了產品質量，對組裝提供了很大的便利，目前該道岔已完成鋪設，并順利交付使用。

工藝的改進與創新是通過不斷的學習和總結經驗來實現的，要突破傳統的設計思路及加工工序，我相信槽型軌單開道岔的工藝也會越來越完善，有助于提高產品質量，讓中國制造走向世界。

參考文獻

[1] 王灝，田振清，周楠森，等.現在有軌電車研究與實踐[J].中國建筑工業出版社，2011，6：190.

[2] 陳海舟.數控銑削加工宏程序及應用實例[M].機械工業出版社，2012，8.

[3] 王鍵石.機械加工常用刀具數據速查手冊[M].機械工業出版社，2009，9.

[4] 王權，李春龍.鋼種、軌型及生產工藝對鋼軌矯后殘余應力的影響[J].金屬熱處理，2002，9：23.