高速磁懸浮道岔梁整體形位公差的控制

郭江海

（中鐵寶橋股份有限公司，陜西 寶雞 721006）

1 引言

上海磁浮道岔是由一根鋼結構梁構成，它借助電機的伺服驅動實現彈性彎曲，并在終端位置用鎖銷機構鎖定，道岔位置的改變由運行控制系統啟動和監控。可見，磁浮道岔與常規鐵路道岔最大區別在于：鐵路道岔只動尖軌和心軌，基本軌保持不動，而磁浮道岔是整根軌道梁一起移動，高速磁浮道岔研制項目是上海磁懸浮工程國產化的瓶頸項目，保證道岔梁的制造精度是高速磁懸浮道岔研制成功的關鍵技術。道岔梁整體形位公差在78m全長上要求極高。傳統工藝方法為拼裝-焊接-機加工，用機加工作為最后一道工序控制其形位公差。但存在兩個問題：（1）超出國內現有機加工設備加工范圍；（2）在78m全長上，加工過程中產生的熱變形及找正、定位誤差等綜合誤差達不到設計要求。為此我們采用了新的工藝方法：單件機加工-拼裝-焊接-火焰精調，研制完畢后達到了設計要求。

2 功能件的精度控制及道岔梁節段形位公差的控制

2.1 功能件技術要求

如圖1所示，在機加工過程中重點控制上滑撬板3與側面導向板1的垂直度在0.2mm以內。同時定子組π型鋼件2在第一次粗機加工時要給精加工留足夠的加工余量。在精加工功能件燕尾槽時要保證燕尾槽與直槽及6-φ22孔群之間的相互位置精度，同時還需保證燕尾槽底面至滑撬板頂面270.4±0.03mm尺寸。

2.2 道岔梁節段焊接后形位公差的控制

道岔梁節段各部斷面形狀尺寸如圖3：道岔梁節段整體焊接后經火焰調直要保證上蓋板1、下蓋板4、腹板2的平面度、直線度、垂直度、扭曲等四項精度均≤1mm。我們在實際施工中，經過兩次火焰調直后才達到了上述技術要求，為下一步焊接后整體精度的保證提供了可靠的基準。

圖1 功能件斷面圖

圖2 道岔梁節各部斷面形狀尺寸圖

3 道岔梁與功能件及肋板進行焊接連接

3.1 整體道岔梁的斷面圖形尺寸及精度要求

如圖3，道岔梁整體焊接后按設計要求最重要的控制尺寸是2800±1mm、2220±0.3mm及形位公差。筋板與道岔梁節段的焊接形式為熔透焊，坡口尺寸為8mm×9mm，焊肢高度8mm，且為一級焊縫，需全部進行超聲波探傷。而功能件與筋板的焊接形式為角焊縫，焊肢高度10mm，焊接過程中變形大，尺寸公差及形位公差很難保證，因此如何解決焊接過程中所產生的變形問題至關重要。

3.2 解決方法

（1）首先預留焊接收縮量后在基準平臺上進行精密布線，將自制L型工裝固定于基準平臺上，保證L型工裝內側面的直線度、平面度≤0.1mm。

（2）以B面為基準面（將上述工件倒置于基準平臺上），利用縱、橫向滑移機構保證梁段的劃線基準與基準平臺的定位基準相重合，以保證各相鄰梁段的標高尺寸及相互位置精度。單面預留收縮量為1mm。

（3）按設計要求將26根功能件分別以B面和L型工裝的內側面為基準緊固在基準平臺上，以滿足垂直要求。

（4）配切肋板。利用自制配切、劃線工裝以功能件腹板與梁段腹板之間的距離為依據，對筋板進行劃線作業，然后利用刨床進行配切機加工。

（5）碼板焊接固定在梁段及肋板上，將配切好的筋板與主梁段進行定位焊接。利用碼板控制筋板焊接后產生的變形、扭曲。然后進行立焊熔透焊焊接，焊接完畢全部進行超聲波探傷檢驗，確認焊縫全部合格后轉入下道工序作業。

（6）將功能件與筋板施焊在一起。將梁段與筋板焊接后產生的橫向變形及收縮量全部置于預留的功能件與筋板的間隙間，這樣就確保了最重要的控制尺寸2800±1mm。利用其它自制工裝控制各部位的尺寸公差及形位公差。

（7）將分為三段制造的78m梁，每段之間用高強螺栓進行連接定位。利用自制樣板工裝對連接孔群進行精確定位后，進行連接作業，將三段梁栓接成一體。

（8）全部作業完成后，在78m全長上對道岔梁進行立體三維空間測量。對道岔梁中心線在全長上進行直線度測量，在全長上對兩滑撬板進行平面度測量。在控制了上述兩項精度指標后也同時控制了軌道梁在全長上的扭曲度。經過多次測量、精調，最后道岔梁中心的直線度小于2mm、兩滑撬板進行平面度小于2.8mm，達到了設計要求。

4 結語

高速磁懸浮道岔的研制采用了集新工藝、新方法為一體的現代機械制造技術。在軌道梁這樣大型機械產品的研制過程中對焊接變形及焊接變形后收縮量的控制積累了寶貴的經驗。在定位、測量過程中采用了新的方法。利用基準平臺和L型工裝控制了功能件導向板與滑撬板的垂直度，控制了功能件燕尾槽底面和直槽底面與滑撬板的平行度。在全長上利用機加工手段與各種控制工裝及精調相互配合控制軌道梁的形位公差。大型軌道梁研制成功，對提高我國機械制造業的加工制造水平和加快新產品開發具有十分重要的指導意義。?