軌道板模具主要技術(shù)難點

十多家鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)生產(chǎn)廠家先后歷時三個月、千方百計想盡辦法加工出來的模板，經(jīng)博格公司專家檢測無一合格，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。在這一點上，我們的認識初期并不充足，而是在研制過程中隨著工作進展和技術(shù)難點、要點的一個個暴露，一個個解決而逐漸深入和不斷提高的。

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

2、承軌臺模型部分，其難點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、檢測手段的工具;

3、上檔板的制做其難點在于軌道生產(chǎn)線為預(yù)應(yīng)力長線臺座法布置，每個上檔板上有6個預(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，采用機加工的方法速度太慢、成本太高，采用熱撥壓制進行加工;

模板輪廓尺寸為:長*寬*深=6950mm*2590mm*861mm;

模板內(nèi)腔尺寸:長*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;

承軌臺殼體定位孔孔距精度:誤差≤0.2 mm;

承軌臺殼體安裝平面度:誤差≤0.15mm;

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

每模板20件承軌臺殼體安裝平面機加工后平面度:誤差≤0.2 mm;

每模板20件承軌臺殼體安裝后平面平面:誤差≤0.3 mm;

每列承軌臺殼體定位孔直線度:誤差≤0.2 mm;

四列承軌臺殼體定位孔中心線平行度:誤差≤0.3 mm;

每列承軌臺殼體安裝后直線度:誤差≤0.2 mm;

兩列承軌臺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)計給定的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

1.側(cè)模和端模采用抽拉方式，開合僅需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(德國博格板式)，軌道板起吊后，定位銷留在模具上。省時省力且安全性能高，不用人站在軌道板下面再起出定位銷。

6.根據(jù)振搗器振動力的傳遞方式設(shè)計模具，使振動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，在研制過程中，根據(jù)不同的工況要求，設(shè)計最佳的振搗器。

(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

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

-- 運用日本NEC公司開發(fā)的計算軟件，建立精準的力學(xué)模式進行嚴格的科學(xué)計算，使軌道板模具的各部強度和剛度及材料的運用都達到最理想的狀態(tài)。

-- 設(shè)計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，并且在使用過程中，由于上下剛度相等不會發(fā)生變形。

-- 制造焊接時采用計算機溫度控制系統(tǒng)，在焊接部件上設(shè)立溫度控制點，焊接時根據(jù)金屬材料的特性使焊接點的溫度不超過300℃。當達到300℃特定值后，此處停止焊接，等溫度降低后再返回焊接，嚴格控制溫度所產(chǎn)生的熱變形。

-- 整體表面不平度不超過±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，時效消除應(yīng)力后表面不平度不超過±0.25mm，機加工后，表面不平度達到±0.025mm，無需熱較正，無熱應(yīng)力使軌道板制品不會產(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。

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軌道板的生產(chǎn)質(zhì)量、數(shù)控磨床的打磨進度產(chǎn)生影響，是極為復(fù)雜的系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵子系統(tǒng)。經(jīng)認真分析研究，制定了如下研究路線:

1、認真對博格公司專家進行學(xué)習(xí)，理解、領(lǐng)會德國專家對模型各編細部設(shè)計的意義和目的，對各部制造精度要求的依據(jù)和原因，不放過任何一個小的環(huán)節(jié)。

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

3、根據(jù)中國國家標準，對博格公司提供模型圖進行重新設(shè)計，主要原材料國內(nèi)選擇，以國內(nèi)相近且主要性能指標不低于原使用材料;局部優(yōu)化設(shè)計，

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

5、先保證制造精度，再進行、對模型進行堆沙震動試驗，確定電機數(shù)量。

根據(jù)對模型加工進行分析，確定了模型制造總的加工工藝過程，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。為保證模板長期使用中，能夠經(jīng)受混凝土灌注成型時劇烈振動的嚴酷作業(yè)要求，德方設(shè)計焊逢厚且長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)過反復(fù)研究，在征得博格公司認可后，對軌道板模板原設(shè)計進行優(yōu)化，將兩模板側(cè)邊板下方各增加一水平筋板，適當加強了模板垂向剛度;借鑒隧道管片模具制作方法，自行設(shè)計并采用了博格式軌道板模板拼焊專用胎具(見模板拼焊專用胎具示意圖);實施軌道板模板拼;摸索并制定出整體振動時效方案和最佳變頻振動時效工藝(振動頻率、振動幅度、振動時間匹配控制程序)。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)控銑床對模型進行加工，確保20個與承軌臺成型殼體接觸面的平面誤在0.20mm以內(nèi)，需設(shè)計專門的模架來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個承軌臺安裝平面和40個安裝定位孔，首先必須選用加工范圍不小于6500*2500的大型數(shù)控加工機床進行，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、高精度等級的合金加工刀具。加工過程中要經(jīng)常檢測刀具磨耗情況，刀具磨耗到一定程度時應(yīng)及時更換--但更換要盡量避免在加工過程之中進行。如非在加工過程之中更換不可時，則該模板機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)計適用的、具有足夠剛度的、可以防止機床進行切削加工時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。我們設(shè)計的機械加工專用裝卡工裝采用了20點定靠、8處測力絲杠框架式結(jié)構(gòu)，配合以3m大型鑄鐵彎板一并使用，效果很好。

為保證承軌臺安裝平面及定位孔機械加工精度不損失，不能在機械加工后再對模板主體進行任何熱加工;吊運及碼放時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6449mm拼焊成型后進行機械加工的細長桿件。德國原設(shè)計每件上擋板需要用71個零件組裝拼焊成型。由于零件眾多，組裝、拼焊時各零件定位精度很難保證。經(jīng)博格公司認可同意，我們對原圖紙進行了優(yōu)化設(shè)計，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、拼焊時各零件定位精度的保證難度。

由于工件細長比大，縱、側(cè)向剛度很低，因此，下料、拼焊及加工過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)計制作了上擋板專用組裝拼焊胎、卡具進行組裝拼焊。

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

d.采用人工整體時效方法在上擋板組裝拼焊后、胎卡具放松之前對工件進行嚴格的時效處理。

f.精確下料、精確組裝拼焊、有效減少焊接變形，減少了機械加工的加工余量，再采用半自由裝卡狀態(tài)下進行機械加工，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。三角壓條實際形狀為長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、刨等機械加工方法制作，不僅加工時間長、費用高，材料浪費大，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)過幾十次反復(fù)實驗，采用冷拔成型方法很好的解決了這個問題。

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

由于對模型按國內(nèi)標準進行了重新設(shè)計，模型的重量、剛度等與博格公司原設(shè)計均有變化，經(jīng)采用多次堆砂震動試驗，確定每套模板設(shè)置震動電機數(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電機，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。

我們實施的振動電機控制方式為:將每條生產(chǎn)線27套模板的變頻振動電機的控制電路組成一個網(wǎng)絡(luò)、共用一條電源線路和一臺變頻器。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)備操作臺面上，由混凝土澆注操作人員進行控制?？朔瞬└窆镜拿?套模板為一組，每組模板各振動電機各自配備一臺變頻器耦合在一起，由一套控制裝置進行操作的控制方式帶來的投資大、控制單元和控制線路過多，維修、操作困難等問題。

現(xiàn)在，德國博格板模具承擔(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)過一年生產(chǎn)實用檢驗，研制的模板生產(chǎn)出的軌道板外觀尺寸準確，成型漂亮，混凝土密實氣孔少，內(nèi)在質(zhì)量好。模板自身耐用、無故障，至今狀態(tài)完好。

由于在軌道板模板研制過程中，不是簡單地照圖施工，而是在認真學(xué)習(xí)、消化、吸收的基礎(chǔ)上對原設(shè)計進行了較大的優(yōu)化、改進;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)濟效益。

通過此次軌道板模板研制過程，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)會了德國先進的混凝土模板設(shè)計思路、開闊了視野;提升了國內(nèi)制造大型、復(fù)雜模型的能力，為其它類型板式無碴軌道模型的制做打下了堅實的基礎(chǔ)。