一種鐵路道岔清篩機挖掘裝置的底梁制作工藝研究

摘 要：本文從理論和實際工業(yè)生產(chǎn)出發(fā)，對鐵路清篩機挖掘裝置的底梁分別進行展開下料、卷圓制作、整體焊裝等工業(yè)制作的工藝研究。此制作工藝不僅可以保證嚴格的平面度、平行度、垂直度等形位公差要求以滿足裝置的裝配要求，而且能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：清篩機;底梁;焊接工藝

中圖分類號：U216.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）25-0136-03

在我國，鐵路線路結(jié)構(gòu)復雜，國內(nèi)現(xiàn)有的大中型養(yǎng)路機械并不能完全滿足線路養(yǎng)護現(xiàn)場的作業(yè)需求。尤其是在隧道內(nèi)，清篩作業(yè)環(huán)境差，效率低，人工勞動強度大且作業(yè)質(zhì)量難以保證。側(cè)切式清篩機能完成隧道內(nèi)道砟清篩作業(yè)，國外已經(jīng)研制使用了相關(guān)技術(shù)[1]。斗輪挖掘裝置總成是道岔清篩機挖掘裝置最主要的工作部分，但其各部件結(jié)構(gòu)比較復雜，加工難度較大，所以解決該問題是本次試制工作的重點。斗輪挖掘裝置總成主要由斗輪支架總成、斗輪總成、刀板懸掛總成和內(nèi)擋板總成等組成。

斗輪支架總成中的底梁總成、立柱總成、上梁總成、伸縮筒安裝柱總成相互連接構(gòu)成了斗輪裝置總成的主體框架，各部件等有嚴格的平面度、平行度、垂直度等形位公差要求，以滿足裝置的裝配要求，各部分需首先解決焊接技術(shù)的難題，若焊接工藝不合理，則易產(chǎn)生較大的焊接變形，且矯正十分困難，沒有過多的修正余地，嚴重時可致使結(jié)構(gòu)報廢。而底梁是基礎(chǔ)，直接影響整個支架的穩(wěn)定性，因此對其的研究制作具有極其重要的意義。

1 原材料及設(shè)備

1.1 原材料

本次試制產(chǎn)品用的原材料主要為Q235A、Q345A、Q420A等型號的鋼板，其成分及力學性能見表1、2、3、4、5、6。

經(jīng)復檢（外觀檢測，物理檢測）后可知，上述原材料表面沒有麻點、凹坑、銹斑等缺陷，力學性能符合要求，厚度及其他也符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》（GB/T 3274—2007）標準的要求。

1.2 設(shè)備

本次產(chǎn)品試制所投入的生產(chǎn)設(shè)備清單及檢測設(shè)備清單見表7及表8。

2 底梁的制作

2.1 底梁的板材下料

底梁總成由下板、側(cè)板、上板、側(cè)連接板、中間連接板組成。在板材下料前，必須把鋼材表面清理干凈，去除油污、銹蝕等，并進行裂紋、銹蝕、平面度的檢查。對于平面度不符合要求的板材，需用平板機校平。該組件的板材均采用數(shù)控下料機進行下料，其中，中間連接板、側(cè)連接板需留加工余量。各零件下料完成后均要進行尺寸檢查，各板材通過壓力機校平，各件的平面度要保持在±1mm之間。

2.2 底梁的卷圓制作

卷板前要保證板料表面清潔，并嚴格保證板材卷制工序，其精確度必須達到所要求的技術(shù)規(guī)范。板料必須作壓頭處理以確保有足夠的有效長度及弧度，否則容易造成成型效果不佳，嚴重時可能會導致成型尺寸不夠而報廢。此外，保證圓弧板任一局部表面的凹凸度，如圖1表示。本次板材板厚為10mm，查圓弧板任意局部表面凹凸度要求表可知，dl=300mm，dx=2mm。

為了保證滿足上文提出的卷板要求，提出如下所示的卷板工藝工序。

①補償材料的彈性回復變形。板材在外載荷作用下發(fā)生的變形主要包括塑性變形和彈性變形。釋放外載力后，塑性變形后保存殘余變形而使板材成形。但是，板材在彈性變形內(nèi)會發(fā)生彈性回復，導致板材的尺寸及形狀發(fā)生相應回復變化，板材會回復到之前未施加外載荷時的狀態(tài)，這就是彈性回復變形。板料卷圓主要是以彎曲變形為主，由于彎曲變形導致的板料截面內(nèi)（沿厚度切向）應力分布不均勻，從而產(chǎn)生材料的彈性回復。由于彈性回復在數(shù)值計算上非常復雜，因此，可以根據(jù)回彈率與彎曲半徑的經(jīng)驗公式反推出板材卷圓的彎曲半徑，進而調(diào)節(jié)外載荷和下壓量，以補償板材的回彈變形量[3，4]，從而在一定程度上保證弧板的圓度，為后期的卷制工作奠定基礎(chǔ)。

②卷制成型。根據(jù)工藝指定要求，共分為以下幾步[5]。

第一，送給板材并保證送給時的板材與托輥圓切面平齊。提前在卷板機上設(shè)定兩個校準擋塊，通過測量擋塊到送進板材端部的距離，保證即將進入的板材端部平行于托輥圓的卷制切線，避免卷制成型時板材寬度出現(xiàn)向上側(cè)彎。

第二，下降上托輥，使板材卷制成型。開始卷制時，第一次下壓量為20mm，下輥轉(zhuǎn)動，板材從頭到尾依次卷制成型。

第三，下托輥反向轉(zhuǎn)動，使板材前端傳送至兩下托輥之間的相應位置。

第四，反復，直到卷曲成型。在卷制過程中，要使用準備好的圓弧靠板的樣板來測量卷制的圓弧，確保卷制尺寸達標。

第五，托輥停止轉(zhuǎn)動，上托輥上升退出，板材卷制完成。

2.3 組焊

圖2為底梁的結(jié)構(gòu)圖。由于底梁總成下部為弧形結(jié)構(gòu)，對后續(xù)的焊接及機加工造成較大加工難度。本廠針對此結(jié)構(gòu)制定焊接工藝，具體如下。

②在固定好的兩側(cè)板中畫好上板的位置，將上板放入并定位好，通過點焊固定，將上端面與側(cè)板滿焊。先在兩側(cè)連接板上畫出焊接位置，再將兩側(cè)連接板定位點焊固定。其中側(cè)連接板焊接前需用水平儀找平。

③將之前焊接好的底梁從工裝底托中取出并倒扣放置，先完成上板內(nèi)部焊接位置的滿焊工作，然后在兩側(cè)板上劃線，將底板定位后點焊固定;尺寸檢查符合要求后，最后分別將兩側(cè)板和中間連接板的中間位置畫出，將此三中心線對齊，用水平儀找平后，將中間連接板與側(cè)板電焊固定。待該件焊接完成后及時處理，校正焊接變形。

④將底梁總成點焊與底托工裝上轉(zhuǎn)機加工車間上鏜銑床進行整體銑面和鉆孔，嚴格保證保證中間連接板與側(cè)連接板之間距離為（184±0.2）mm。

以上所有的焊縫采手工二保焊（GMAW，焊絲為ER55-G）角焊縫，焊接高度為6～8mm。

3 結(jié)論

焊接變形直接影響道岔清篩機挖掘裝置的制作質(zhì)量，因此焊接變形的控制也成為道岔清篩機挖掘裝置制作構(gòu)成中的關(guān)鍵，焊接嚴格按照《美國鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（AWS—D1.1M：2002）的要求執(zhí)行。關(guān)鍵注意點如下：①焊接時嚴格控制變形及焊接缺陷;②計算槽體圓弧板展開長度時，必須考慮卷制過程中的碾長量、焊縫對接間隙長度及焊縫橫向收縮量;③底梁總成的中間連接板與側(cè)連接板之間距離為（184±0.5）mm。

此制作工藝不僅可以保證嚴格的平面度、平行度、垂直度等形位公差要求以滿足裝置的裝配要求，而且能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

參考文獻：

[1]楊斌，王發(fā)燈，王鵬.側(cè)切式清篩技術(shù)分析及應用展望[J].鐵道建筑，2015（7）：130-133.

[2]賈耀卿.常用金屬材料手冊[M].北京：中國標準出版社，1999.

[3]張軍英. 鍋筒環(huán)縫對接焊縫邊緣偏差超標分析及對策[J].長春工程學院學報（自然科學版），2009（10）：46-48.

[4]鄧兆虎，張祖軍，胡衛(wèi)才，等.板料卷圓回彈分析及數(shù)值模擬[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006（1）：51-54.

[5]唐家偉，潘鑫.KYF- 100浮選機槽體工業(yè)制作工藝研究[J].有色金屬，2012（4）：59-63.