軌道板模具概述

產(chǎn)品名稱 軌道板模具 CRTS II型板在中國(guó)生產(chǎn)與日本"佐賀工業(yè)株式會(huì)社"一脈相承的軌道板模具，是目前國(guó)內(nèi)唯一能生產(chǎn)與日本同品質(zhì)軌道板模具的企業(yè)。其特點(diǎn)為:

-- 運(yùn)用日本NEC公司開(kāi)發(fā)的計(jì)算軟件，建立精準(zhǔn)的力學(xué)模式進(jìn)行嚴(yán)格的科學(xué)計(jì)算，使軌道板模具的各部強(qiáng)度和剛度及材料的運(yùn)用都達(dá)到最理想的狀態(tài)。

-- 設(shè)計(jì)上采用上下等剛度原理，使軌道板模具焊接后變形上下抵消，從理論上保證模具不變形，并且在使用過(guò)程中，由于上下剛度相等不會(huì)發(fā)生變形。

-- 制造焊接時(shí)采用計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)，在焊接部件上設(shè)立溫度控制點(diǎn)，焊接時(shí)根據(jù)金屬材料的特性使焊接點(diǎn)的溫度不超過(guò)300℃。當(dāng)達(dá)到300℃特定值后，此處停止焊接，等溫度降低后再返回焊接，嚴(yán)格控制溫度所產(chǎn)生的熱變形。

-- 整體表面不平度不超過(guò)±0.1mm。

--應(yīng)用獲得專利的工藝，使制造出的軌道板模具同一性好，質(zhì)量高，且模具的制造周期大大縮短。

--軌道板模具焊接后，時(shí)效消除應(yīng)力后表面不平度不超過(guò)±0.25mm，機(jī)加工后，表面不平度達(dá)到±0.025mm，無(wú)需熱較正，無(wú)熱應(yīng)力使軌道板制品不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。

--操作定位快捷方便，節(jié)省施工工期及人力。

(1)斷面模量 (2)斷面模量

Ix = 3910 cm4 Ix = 3925 cm4

(1)和(2)斷面模量基本相等,所以上下剛度基本保持一樣。

日本制激光溫度控制儀

1.側(cè)模和端模采用抽拉方式，開(kāi)合僅需2人，快捷方便。

2.側(cè)模、端模同底模;芯模和底模之間均采用定位銷，以保證軌道板制品的精度。

3.模具采用固定卡進(jìn)行固定，快捷方便。

4.模板中心線及軌道中心線均采用暗線，不影響軌道板制品的精度。

5.軌道預(yù)埋件定位銷采用固定式(德國(guó)博格板式)，軌道板起吊后，定位銷留在模具上。省時(shí)省力且安全性能高，不用人站在軌道板下面再起出定位銷。

6.根據(jù)振搗器振動(dòng)力的傳遞方式設(shè)計(jì)模具，使振動(dòng)力傳遞通暢且振搗均勻。本模具采用側(cè)振式，能節(jié)省振搗器數(shù)量。

7.本模具的側(cè)模、底模、端模全部采用數(shù)控機(jī)床加工，加工精度高。

8.如有預(yù)應(yīng)力軌道板，本公司將設(shè)計(jì)制造出非預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力兼用的軌道板模具。

9.振搗器采用專用振搗器，在研制過(guò)程中，根據(jù)不同的工況要求，設(shè)計(jì)最佳的振搗器。

模板輪廓尺寸為:長(zhǎng)*寬*深=6950mm*2590mm*861mm;

模板內(nèi)腔尺寸:長(zhǎng)*寬*深=6450mm *2550mm *200mm;

模板底板上平面平面度:誤差≤2 mm;

模板內(nèi)腔未注公差尺寸精度:誤差≤1.5 mm;

承軌臺(tái)殼體定位孔孔距精度:誤差≤0.2 mm;

承軌臺(tái)殼體安裝平面度:誤差≤0.15mm;

軌臺(tái)殼體未注尺寸(形位)公差各部技術(shù)要求:精度誤差≤0.5mm;各曲面過(guò)渡圓滑，無(wú)明顯棱角、突起、褶皺;無(wú)劃痕、裂紋;

每模板20件承軌臺(tái)殼體安裝平面機(jī)加工后平面度:誤差≤0.2 mm;

每模板20件承軌臺(tái)殼體安裝后平面平面:誤差≤0.3 mm;

每列承軌臺(tái)殼體定位孔直線度:誤差≤0.2 mm;

四列承軌臺(tái)殼體定位孔中心線平行度:誤差≤0.3 mm;

每列承軌臺(tái)殼體安裝后直線度:誤差≤0.2 mm;

兩列承軌臺(tái)殼體安裝后中心線平行度:誤差≤0.3 mm;

每列尼龍?zhí)坠芏ㄎ谎b置中心線直線度:誤差≤0.2 mm;

四列尼龍?zhí)坠芏ㄎ谎b置中心線平行度:誤差≤0.3 mm;

三角壓條表面光潔度:6.3 μm;

三角壓條直線度:誤差≤1 mm;

三角壓條安裝孔距精度:誤差≤0.5 mm;

上擋板縱、側(cè)向直線度:誤差≤1.5 mm;

上擋板預(yù)應(yīng)力鋼筋定位孔距精度:誤差≤0.5 mm;

上擋板預(yù)應(yīng)力鋼筋定位孔與板縱、側(cè)向垂直度:誤差≤0.3 mm;

上擋板拉桿掛板間距尺寸公差:≤1 mm;

上擋板拉桿掛板孔位尺寸公差:≤0.5 mm;

下?lián)醢蹇v、側(cè)向直線度:誤差≤1 mm;

下?lián)醢孱A(yù)應(yīng)力鋼筋定位孔距精度:誤差≤0.5 mm;

支座彈性體硬度:邵氏硬度58-60度;符合設(shè)計(jì)給定的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

十多家鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)生產(chǎn)廠家先后歷時(shí)三個(gè)月、千方百計(jì)想盡辦法加工出來(lái)的模板，經(jīng)博格公司專家檢測(cè)無(wú)一合格，全部予以否定。它比常規(guī)混凝土構(gòu)件模板的加工精度、制造難度高得多。模板主體結(jié)構(gòu)、承軌臺(tái)殼體、梯形擋板、三角壓條、彈性支座等，都是技術(shù)難度很高的科研課題。在這一點(diǎn)上，我們的認(rèn)識(shí)初期并不充足，而是在研制過(guò)程中隨著工作進(jìn)展和技術(shù)難點(diǎn)、要點(diǎn)的一個(gè)個(gè)暴露，一個(gè)個(gè)解決而逐漸深入和不斷提高的。

1、模型主體結(jié)構(gòu)部分，其難點(diǎn)在整體平面度的控制、20個(gè)承軌臺(tái)模型安裝面平面工的控制、20個(gè)承軌臺(tái)模型的定位孔位置工控制;

2、承軌臺(tái)模型部分，其難點(diǎn)在于選擇適宜的金屬材料、選擇合適的設(shè)備、制造合適的模具、合適的壓制工藝、檢測(cè)手段的工具;

3、上檔板的制做其難點(diǎn)在于軌道生產(chǎn)線為預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)線臺(tái)座法布置，每個(gè)上檔板上有6個(gè)預(yù)應(yīng)力鋼筋定位槽，一條生產(chǎn)線上有27套模型、有54塊檔板，必須保證每個(gè)定位槽在一條直線上;

4、三角壓條，其難度在于數(shù)量大，采用機(jī)加工的方法速度太慢、成本太高，采用熱撥壓制進(jìn)行加工;

博格式軌道板模型組成復(fù)雜、技術(shù)要求高、制造精度要求高，其質(zhì)量控制的好壞直接對(duì)軌道板的生產(chǎn)質(zhì)量、數(shù)控磨床的打磨進(jìn)度產(chǎn)生影響，是極為復(fù)雜的系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)。經(jīng)認(rèn)真分析研究，制定了如下研究路線:

1、認(rèn)真對(duì)博格公司專家進(jìn)行學(xué)習(xí)，理解、領(lǐng)會(huì)德國(guó)專家對(duì)模型各編細(xì)部設(shè)計(jì)的意義和目的，對(duì)各部制造精度要求的依據(jù)和原因，不放過(guò)任何一個(gè)小的環(huán)節(jié)。

2、根據(jù)模型的組成和相互關(guān)系情況，先對(duì)模型進(jìn)行大的條塊分割，從而找出保證模型質(zhì)量的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分別進(jìn)行專項(xiàng)攻關(guān)。根據(jù)對(duì)模型的條塊分割，對(duì)各條塊進(jìn)行細(xì)部分析，找出保證各主要部分質(zhì)量的控制要點(diǎn)。

3、根據(jù)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)博格公司提供模型圖進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，主要原材料國(guó)內(nèi)選擇，以國(guó)內(nèi)相近且主要性能指標(biāo)不低于原使用材料;局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)，

4、采用專業(yè)協(xié)作與自主研發(fā)相結(jié)合的方式，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外專業(yè)技術(shù)單位聯(lián)合進(jìn)行研制。

5、先保證制造精度，再進(jìn)行、對(duì)模型進(jìn)行堆沙震動(dòng)試驗(yàn)，確定電機(jī)數(shù)量。

根據(jù)對(duì)模型加工進(jìn)行分析，確定了模型制造總的加工工藝過(guò)程，方框圖如下:

模板主體是鋼結(jié)構(gòu)組件，每件模板由27件事先加工成型后的型鋼和鋼板再焊接而成。為保證模板長(zhǎng)期使用中，能夠經(jīng)受混凝土灌注成型時(shí)劇烈振動(dòng)的嚴(yán)酷作業(yè)要求，德方設(shè)計(jì)焊逢厚且長(zhǎng)且模板各部尺寸精度及批量產(chǎn)品的互換性要求非常高，超出一般鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品精度要求，使得模板主體焊接變形很難控制。如底板，材料為厚度10mmQ235鋼板，焊后6450mm*2550mm范圍內(nèi)平面度精度要求2mm，常規(guī)焊接工藝方法難以保證。

在認(rèn)真分析失敗教訓(xùn)基礎(chǔ)上，川榮重工日本工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，在征得博格公司認(rèn)可后，對(duì)軌道板模板原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，將兩模板側(cè)邊板下方各增加一水平筋板，適當(dāng)加強(qiáng)了模板垂向剛度;借鑒隧道管片模具制作方法，自行設(shè)計(jì)并采用了博格式軌道板模板拼焊專用胎具(見(jiàn)模板拼焊專用胎具示意圖);實(shí)施軌道板模板拼;摸索并制定出整體振動(dòng)時(shí)效方案和最佳變頻振動(dòng)時(shí)效工藝(振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度、振動(dòng)時(shí)間匹配控制程序)。成功地解決了軌道板模板焊接變形控制問(wèn)題。應(yīng)用此工裝及加工方法拼焊成型的軌道板模板比德國(guó)博格公司模板的質(zhì)量(各部尺寸精度及批量產(chǎn)品的一致互換性)還要高出很多。

利用大型數(shù)控銑床對(duì)模型進(jìn)行加工，確保20個(gè)與承軌臺(tái)成型殼體接觸面的平面誤在0.20mm以內(nèi)，需設(shè)計(jì)專門的模架來(lái)固定待加工的模板主體加工。

為保證模板精度要求，每件模板上的20個(gè)承軌臺(tái)安裝平面和40個(gè)安裝定位孔，首先必須選用加工范圍不小于6500*2500的大型數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)行，以保證在一次裝卡下加工完成。其次，要選擇低磨耗、高耐用度、高精度等級(jí)的合金加工刀具。加工過(guò)程中要經(jīng)常檢測(cè)刀具磨耗情況，刀具磨耗到一定程度時(shí)應(yīng)及時(shí)更換--但更換要盡量避免在加工過(guò)程之中進(jìn)行。如非在加工過(guò)程之中更換不可時(shí)，則該模板機(jī)械加工工作需重新從頭做起。

由于模板是一種板式結(jié)構(gòu)，面積大、豎向剛度低，必須設(shè)計(jì)適用的、具有足夠剛度的、可以防止機(jī)床進(jìn)行切削加工時(shí)切削力使工件變形造成加工精度損失、裝卡牢靠而又不致因裝卡使模板產(chǎn)生變形的專用工裝。我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械加工專用裝卡工裝采用了20點(diǎn)定靠、8處測(cè)力絲杠框架式結(jié)構(gòu)，配合以3m大型鑄鐵彎板一并使用，效果很好。

為保證承軌臺(tái)安裝平面及定位孔機(jī)械加工精度不損失，不能在機(jī)械加工后再對(duì)模板主體進(jìn)行任何熱加工;吊運(yùn)及碼放時(shí)須防止模板主體水平方向受力不均，產(chǎn)生變形。

上擋板是一種上底寬60mm，下底寬50mm，高96mm梯形截面、長(zhǎng)6449mm拼焊成型后進(jìn)行機(jī)械加工的細(xì)長(zhǎng)桿件。德國(guó)原設(shè)計(jì)每件上擋板需要用71個(gè)零件組裝拼焊成型。由于零件眾多，組裝、拼焊時(shí)各零件定位精度很難保證。經(jīng)博格公司認(rèn)可同意，我們對(duì)原圖紙進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證使用功能和外觀尺寸不變的前提下，大大減少了零件數(shù)量，增加了工件的整體性，降低了組裝、拼焊時(shí)各零件定位精度的保證難度。

由于工件細(xì)長(zhǎng)比大，縱、側(cè)向剛度很低，因此，下料、拼焊及加工過(guò)程中的工件變形非常難以控制。為保證上擋板制作精度，我們逐漸在下料、拼焊、消除焊接應(yīng)力、機(jī)械加工各工序環(huán)節(jié)摸索出如下有效控制措施:

a.各主要工件采用等離子切割方法下料。

b.設(shè)計(jì)制作了上擋板專用組裝拼焊胎、卡具進(jìn)行組裝拼焊。

c.制定出嚴(yán)格精細(xì)、科學(xué)合理的焊接工藝方法，并嚴(yán)格貫徹執(zhí)行。

d.采用人工整體時(shí)效方法在上擋板組裝拼焊后、胎卡具放松之前對(duì)工件進(jìn)行嚴(yán)格的時(shí)效處理。

f.精確下料、精確組裝拼焊、有效減少焊接變形，減少了機(jī)械加工的加工余量，再采用半自由裝卡狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械加工，防止加工變形。

每套模板設(shè)9根三角壓條，其作用是為了軌道板預(yù)裂縫成型。三角壓條實(shí)際形狀為長(zhǎng)2.5m;截面為頂寬4mm、底寬28mm、高38mm的等腰梯形;兩端為與底邊呈28°角的斜面;底面有9個(gè)φ10mm的裝配用螺栓孔。三角壓條所有表面光潔度要求6.3μmm，直線度誤差≤1 mm;材質(zhì)Q235。

如用常規(guī)銑、刨等機(jī)械加工方法制作，不僅加工時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，材料浪費(fèi)大，而且由于切削量大，切削熱使工件產(chǎn)生變形，很難保證工件直線度要求，成品率很低 。我們經(jīng)過(guò)幾十次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，采用冷拔成型方法很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。

博格式軌道板是采用在模板設(shè)置附著式變頻振動(dòng)電機(jī)使混凝土振動(dòng)成型的。振動(dòng)電機(jī)激振力大小、振動(dòng)頻率高低、振動(dòng)電機(jī)設(shè)置的數(shù)量多少、在模板各處位置設(shè)置的不同，對(duì)混凝土成型的密實(shí)程度、氣泡多少、振實(shí)效率高低及最終混凝土產(chǎn)品質(zhì)量具有重要影響。

由于對(duì)模型按國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，模型的重量、剛度等與博格公司原設(shè)計(jì)均有變化，經(jīng)采用多次堆砂震動(dòng)試驗(yàn)，確定每套模板設(shè)置震動(dòng)電機(jī)數(shù)量、位置，最終確定每套模型設(shè)9只ZKF150型高頻快裝附著式振動(dòng)電機(jī)，其參數(shù)為:功率1.5Kw、振幅1.3mm、激振力9KN、變頻范圍50-150Hz、電源240V。

我們實(shí)施的振動(dòng)電機(jī)控制方式為:將每條生產(chǎn)線27套模板的變頻振動(dòng)電機(jī)的控制電路組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、共用一條電源線路和一臺(tái)變頻器。在每套模板一側(cè)池壁上安裝滑觸線，將控制按扭設(shè)置在混凝土澆注設(shè)備操作臺(tái)面上，由混凝土澆注操作人員進(jìn)行控制?？朔瞬└窆镜拿?套模板為一組，每組模板各振動(dòng)電機(jī)各自配備一臺(tái)變頻器耦合在一起，由一套控制裝置進(jìn)行操作的控制方式帶來(lái)的投資大、控制單元和控制線路過(guò)多，維修、操作困難等問(wèn)題。

現(xiàn)在，德國(guó)博格板模具承擔(dān)的京津城際鐵道工程軌道板預(yù)制任務(wù)已順利完成。經(jīng)過(guò)一年生產(chǎn)實(shí)用檢驗(yàn)，研制的模板生產(chǎn)出的軌道板外觀尺寸準(zhǔn)確，成型漂亮，混凝土密實(shí)氣孔少，內(nèi)在質(zhì)量好。模板自身耐用、無(wú)故障，至今狀態(tài)完好。

由于在軌道板模板研制過(guò)程中，不是簡(jiǎn)單地照?qǐng)D施工，而是在認(rèn)真學(xué)習(xí)、消化、吸收的基礎(chǔ)上對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了較大的優(yōu)化、改進(jìn);采用或創(chuàng)新了大量新技術(shù)、新工藝，不僅使模板質(zhì)量得到充分保證，制造成本也降低了近30%，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)此次軌道板模板研制過(guò)程，使我們深入掌握了博格式軌道板模具的制造技術(shù);全面領(lǐng)會(huì)了德國(guó)先進(jìn)的混凝土模板設(shè)計(jì)思路、開(kāi)闊了視野;提升了國(guó)內(nèi)制造大型、復(fù)雜模型的能力，為其它類型板式無(wú)碴軌道模型的制做打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。