拼裝轍叉叉心間隔鐵加工專用胎型的設(shè)計(jì)

李國瑞，張亮

（中鐵山橋集團(tuán)有限公司，河北 秦皇島 066200）

1 引言

轍叉是指使車輪由一股鋼軌越過另一股鋼軌的設(shè)備，按機(jī)構(gòu)可分為整鑄式和拼裝式。本文所講的拼裝式轍叉主體結(jié)構(gòu)為含部分翼軌的錳鋼叉心與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌加工的翼軌及叉跟軌通過高強(qiáng)度螺栓副栓聯(lián)接拼裝的結(jié)構(gòu)，其中叉心與鋼軌貼合的部位為間隔鐵（見圖1），間隔鐵與心軌設(shè)計(jì)為一體，主要起定位和聯(lián)接鋼軌的作用，保證鋼軌的工作邊與叉心的工作邊在一條直線上，所以間隔鐵的加工為拼裝轍叉叉心加工中的最重要的工序。

圖1 拼裝轍叉結(jié)構(gòu)示意圖

間隔鐵通用加工胎型采用普通壓板結(jié)構(gòu)，間隔鐵加工以叉心中心線找正，由于叉心中心線和叉心工作邊之間存在一定的誤差，導(dǎo)致間隔鐵至叉心工作邊的距離產(chǎn)生了累計(jì)誤差。每次叉心加工前都需要再重新找正，并且在壓板的夾緊過程中，叉心容易發(fā)生位移，并且受刀具行走空間的限制，夾板設(shè)計(jì)單薄，加工過程中叉心受切削力作用產(chǎn)生振動(dòng)及位移，很難保證加工精度，為此需設(shè)計(jì)專用胎型。

2 間隔鐵加工專用胎型的功能分析

根據(jù)叉心間隔鐵的加工和使用要求，結(jié)合車間生產(chǎn)需求，間隔鐵專用加工胎型應(yīng)具備以下功能特征。

2.1 精確定位功能

在拼裝轍叉的叉心與鋼軌拼裝后，必須保證叉心工作邊與鋼軌的工作邊在一條直線上，所以叉心間隔鐵的位置與叉心工作邊的距離必須保證在一定的公差范圍內(nèi)，加工胎型要求直接以叉心工作邊為定位基準(zhǔn)進(jìn)行定位。

2.2 快速定位、夾緊功能

為提高間隔鐵加工效率，降低輔助時(shí)間，需要減少胎型使用過程中叉心找正、夾緊及裝卸的時(shí)間。

2.3 防止叉心加工工程中移動(dòng)的功能

叉心在加工過程中，受力發(fā)生位移，會(huì)直接導(dǎo)致間隔鐵尺寸超差，無法滿足使用要求，因此，胎型應(yīng)保證叉心在加工過程中不會(huì)發(fā)生位移。

3 間隔鐵加工專用胎型的設(shè)計(jì)

間隔鐵加工胎型由底胎、定位裝置、夾緊裝置等組成。

為了保證拼裝轍叉叉心的精確定位，利用叉心的工作邊（設(shè)計(jì)和測(cè)量基準(zhǔn)）做為定位基準(zhǔn)進(jìn)行定位，由于轍叉叉心的工作邊在轍叉工作平面內(nèi)為兩條相對(duì)于叉心中心線對(duì)稱的交叉線，在叉心各個(gè)端面的水平位置不同，并且在叉心后端與叉跟軌相連的部位無工作邊[1]，因此，將胎型的找正方式設(shè)計(jì)為前后兩個(gè)部分：將叉心前端端頭、咽喉、理論尖端、心軌50斷面及出水口處斷面等5個(gè)特殊位置按斷面尺寸的不同設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的壓板，壓板一端作用面直接與叉心工作邊貼合進(jìn)行定位，保證各壓板對(duì)應(yīng)的叉心兩工作邊的實(shí)際中心線在一條直線上，壓板的另一端通過定位軸直接定位在胎型的底座上。圖3將叉心后端無工作邊的位置設(shè)置兩個(gè)壓板，壓板的中心固定，壓板的端頭直接對(duì)應(yīng)轍叉的中心線位置，對(duì)轍叉進(jìn)行輔助定位。

圖2 轍叉前端50斷面加工示意圖

圖3 轍叉后端加工示意圖

為了保證叉心加工的快速定位及裝卸，根據(jù)胎型壓板結(jié)構(gòu)的不同，胎型的夾緊裝置設(shè)計(jì)為2種方式，叉心前端的5個(gè)壓板由于與工作邊貼合，水平方向無法旋轉(zhuǎn)，壓板設(shè)計(jì)為翻轉(zhuǎn)方式（見圖2），叉心定位后，將壓板中間的螺母旋緊，即可實(shí)現(xiàn)叉心的夾緊，加工完成后，旋松螺母，將螺栓連同壓板翻轉(zhuǎn)至另一側(cè)，叉心即可卸下。叉心后端的2個(gè)壓板不與工作邊接觸，可以自由旋轉(zhuǎn)，壓板設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)方式（見圖3），壓板中心設(shè)計(jì)一孔，與胎型底胎上的固定軸配合，將壓板旋轉(zhuǎn)至與叉心垂直的位置，壓板端頭對(duì)準(zhǔn)轍叉的中心線，旋緊胎型固定軸上多的螺母，即可將叉心夾緊，加工完成后，將螺母旋松，將壓板旋轉(zhuǎn)至與叉心平行的位置，即可將叉心快速卸下。

壓板與叉心接觸的部位設(shè)計(jì)為全斷面接觸，與工作邊的斜度保持一致，并且與整個(gè)工作邊貼合，保證叉心在水平位置與壓板保持相對(duì)固定，實(shí)現(xiàn)叉心快速、精準(zhǔn)定位的同時(shí)，增加了作用面積，保證了叉心在間隔鐵加工過程中的穩(wěn)定。

另外，壓板形狀在設(shè)計(jì)上充分考慮刀具的結(jié)構(gòu)尺寸、行走空間等因素，在叉心各個(gè)斷面位置仿真刀具與壓板干涉情況，設(shè)計(jì)各個(gè)斷面壓板的形狀[2]。

4 間隔鐵專用胎型的應(yīng)用效果

胎型的裝夾采用了翻轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)方式，轍叉裝卸過程中，壓板不需要重新移動(dòng)、定位，只需松開螺栓，翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)壓板即可，大大提高了轍叉裝卸的效率。

壓板直接以轍叉間隔鐵的設(shè)計(jì)、加工基準(zhǔn)定位，保證了轍叉的定位精度，提高了間隔鐵的加工精度，加工后，間隔鐵的尺寸符合適用要求。

胎型夾緊采用全斷面接觸，保證夾緊力，確保了轍叉在加工過程中不發(fā)生位移。該胎型在轍叉間隔鐵加工上的應(yīng)用滿足了加工要求，保證了間隔鐵的加工質(zhì)量。

5 結(jié)語

車間應(yīng)用此胎型加工高錳鋼拼裝轍叉叉心間隔鐵以來，加工效率和加工質(zhì)量明顯提高，在組裝過程中，叉心和鋼軌的一次組裝合格率達(dá)到95%以上。現(xiàn)階段，公司生產(chǎn)的高錳鋼拼裝轍叉已在朔黃、蒙華等線路大量上道使用，運(yùn)行效果良好。隨著拼裝轍叉在線路上的推廣應(yīng)用，此胎型必將得到更廣的推廣和應(yīng)用。