200kmh單開道岔轉轍器直線尖軌的加工工藝和數(shù)控加工

1、 畢 業(yè) 論 文課題名稱200km/h單開道岔轉轍器直線尖軌的加工工藝和數(shù)控加工系/專 業(yè) 機械工程學院/數(shù)控技術班 級數(shù)控0817學 號0801092134學生姓名張營周指導教師：徐堅 2010 年 06 月 01 日摘要機械制造業(yè)是國民經濟的重要基礎和支柱產業(yè)，其發(fā)展的規(guī)模和水平是反映一個國家經濟實力和科學技術水平的重要標志。而數(shù)控技術的發(fā)展，給機械制造業(yè)帶來許多新的發(fā)展，是產品的質量和生產效率大大提高。數(shù)控技術已成為機械制造業(yè)不可缺少的部分。鐵路是交通運輸?shù)闹匾M成部分，道岔又是鐵路必不可少的部分。道岔對列車的行駛速度有很大的影響。在中國鐵路大提速的背景下，中國鐵路在未來幾十年將會出現(xiàn)質

2、量和速度的雙重發(fā)展，這就對道岔的設計和加工的要求越來越高。本課題通過對200km/h-60kg/m鋼軌12號可動心軌轍叉單開道岔轉轍器直線尖軌的數(shù)控加工過程的概述，主要介紹了該直線尖軌的加工工藝和西門子840D的基本操作以及數(shù)控機床的故障診斷。關鍵詞：道岔 轉轍器 直線尖軌 加工工藝 數(shù)控加工AbstractMachinery manufacturing industry is the important foundation and pillar industries, the scale and level of development to reflect a country's

3、 economic strength and scientific and technological level of the important signs. The CNC technology to machine manufacturing industry has brought many new developments, is the product quality and production efficiency is improved. CNC technology has become an indispensable part of the machinery man

4、ufacturing industry. Rail is an important part of transportation, turnout is an essential part of the railway. Turnout on the train speed has a great influence. Speed in the background of China Railway, China Railway in the coming decades there will be double the quality and speed of development, wh

5、ich on the turnout in the design and processing have become increasingly demanding. Track this topic on 200km/h-60kg/m 12 Movable frog single turnout switches tip rail line overview of the NC machining process, we introduce the main rail line tip the processing and the basic Siemens 840D operation a

6、nd fault diagnosis of CNC machine tools. Keywords: turnout switches line tip rail processing numerical control machining目錄第一章緒論1.1數(shù)控技術的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 數(shù)控與數(shù)控機床 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 國內數(shù)控機床的發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1.2數(shù)控技術發(fā)展的意義第二章鐵路道岔的介紹2.1 我國高速鐵路事業(yè)的發(fā)展 高速鐵路的發(fā)展歷史 我國高速鐵路的發(fā)展現(xiàn)狀和總體規(guī)劃2.2鐵路道岔的介紹概述 普通單開道岔的構造第三章直線尖軌加工工藝的分析 3.1 分析加工零件的圖紙。 3.2 制

7、定數(shù)控加工路線，確定數(shù)控加工方法。 3.3 確定工件的定位與裝夾方法，確定刀具夾具。 3.4 調整數(shù)控加工工序。 3.5 分配數(shù)控加工中的加工余量，確定各工序的切削參數(shù)。 3.6 填寫數(shù)控加工工藝卡片。 3.7 填寫數(shù)控加工刀具卡片。第四章直線尖軌的數(shù)控加工 4.1 西門子840D數(shù)控銑床的基本操作簡介 4.2 根據(jù)圖紙確定編制加工程序 4.3 進行模擬加工第五章 總結致謝附錄第一章緒論1.1數(shù)控技術的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢數(shù)控技術是20世紀40年代后期發(fā)展起來的一種自動化加工技術，它綜合了計算機、自動控制、電機、電氣傳動、測量、監(jiān)控和機械制造等學科的內容，目前在機械制造業(yè)中已得到了廣泛的應用。科

8、學技術的發(fā)展以及世界先進制造技術的興起和不斷成熟，對數(shù)控加工技術提出了更高的要求：超高速切削、超精密加工等技術的應用，對數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)、伺服性能、主軸驅動、機床結構等提出了更高的性能指標；FMS的迅速發(fā)展和CIMS的不斷成熟，又將對數(shù)控機床的可靠性、通信功能、人工智能和自適應控制等技術提出更高要求。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的性能日臻完善，數(shù)控技術的應用領域日益擴大。 數(shù)控與數(shù)控機床（1）數(shù)字控制（Numerical Control）:是一種用數(shù)字化信號對控制對象進行自動控制的技術簡稱NC。（2）數(shù)控技術：是指用數(shù)字、字母和符號對某一工作過程進行可編程自動控制的技術（3）數(shù)控系

9、統(tǒng)：是指實現(xiàn)數(shù)控技術相關功能的軟硬件模塊的有機集成系統(tǒng)，是數(shù)控技術的載體。(4)計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）：是指以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。(5)數(shù)控機床（NC Machine）：是指應用數(shù)控技術對加工過程進行控制的機床。(6)控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)：前者指數(shù)控系統(tǒng)可控制的、按加工要求運動的坐標軸數(shù)量，后者指數(shù)控系統(tǒng)可同時控制的、按加工要求運動的坐標軸數(shù)量。 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展是隨著數(shù)控技術的發(fā)展而發(fā)展的。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展經歷了電子管分立式晶體管小規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路小型計算機超大規(guī)模集成電路微機式的數(shù)控系統(tǒng)等幾個發(fā)展階段。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展階段見表1-1表1-1發(fā)展階段控制系統(tǒng)的發(fā)展產生年

10、代硬件數(shù)控第一代電子管數(shù)控系統(tǒng)1952年第二代晶體管數(shù)控系統(tǒng)1959年第三代集成電路數(shù)控系統(tǒng)1965年軟件數(shù)控第四代小型計算機數(shù)控系統(tǒng)1968年第五代微處理器數(shù)控系統(tǒng)1974年第六代基于工控PC機的通用CNC系統(tǒng)1990年 國內數(shù)控機床的發(fā)展我國是世界上機床產量最多的國家，但數(shù)控機床的產品競爭力在國際市場中仍處于較低水平，即使在國內市場也面臨著嚴峻的形勢。中國從1958年開始研究數(shù)控技術，到20世紀60年代中期處于研制、開發(fā)階段。1965年進入晶體管數(shù)控裝置的研制。60年代末70年代初研制成功了數(shù)控銑床。 從20世紀70年代開始，數(shù)控技術在車、銑、磨等領域全面展開。但由于電子元器件的質量和制造

11、工藝水平低，致使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性問題沒有解決，因此未能推廣。 20世紀80年代，中國先后從日本、美國等國家引進了部分數(shù)控裝置和伺服單元技術，并于1981年開始批量生產數(shù)控系統(tǒng)，包括數(shù)控裝置和伺服單元。在此期間，中國在引進、消化吸收的基礎上，跟蹤國外先進技術的發(fā)展，開發(fā)出了一些高檔的數(shù)控系統(tǒng)。為了適應機械工業(yè)生產不同層次的需要，還開發(fā)出多種經濟型數(shù)控系統(tǒng)，并得到了廣泛的應用?，F(xiàn)在，中國已建立了以中、低檔數(shù)控機床為主的產業(yè)體系數(shù)控機床的發(fā)展趨勢隨著科學技術的發(fā)展，制造技術的進步，以及社會對產品質量和品種多樣化的要求越來越強烈。中小批量生產的比例明顯增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機床成為一種精密、高效、

12、復合、集成功能和低成本的自動化加工設備。同時，為滿足制造業(yè)向更高層次發(fā)展，為柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)，以及計算機集成制造系統(tǒng)提供基礎設備，也要求數(shù)控機床向更高水平發(fā)展。當前，數(shù)控機床技術呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：高精度化。運動高速化。高柔性化。高自動化。高可靠性。智能化。復合化。網(wǎng)絡化。開放式體系結構。1.2數(shù)控技術發(fā)展的意義數(shù)控加工在制造業(yè)中的作用與地位制造業(yè)是國民經濟的命脈，機械制造業(yè)又是制造業(yè)中的支柱與核心。在現(xiàn)代社會生產領域中，計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助管理以及將它們有機地集成起來的計算機集成制造(CIM)已經成為現(xiàn)代企業(yè)科技進步和實現(xiàn)現(xiàn)代化的標志。用計算機輔助制造工程技術對

13、我國傳統(tǒng)產業(yè)進行改造，是我國制造業(yè)走向世界、走向現(xiàn)代化的必由之路。在國際競爭日益激烈的今天，作為計算機輔助制造工程技術基礎的數(shù)控加工技術在機械制造業(yè)中的地位顯得愈來愈重要?，F(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達國家的數(shù)控化率可達30%以上，數(shù)控機床已成為機械制造業(yè)的主要設備。我國從1958年開始研制和使用數(shù)控機床，至今在數(shù)控機床的品種、數(shù)量和質量等方面得到了長足的發(fā)展。特別是在改革開放以來，我國數(shù)控機床的總擁有量有了顯著的增加。數(shù)控加工技術的應用和普通機床的數(shù)控化改造已成為傳統(tǒng)機械制造企業(yè)提高競爭力、擺脫困境的有效途徑。進入20世紀90年代后，國家科委、各工業(yè)部門都十分重視先進制造技術的應用，積極鼓勵和扶持制造企業(yè)

14、采用數(shù)控加工技術進行技術改造，提高企業(yè)工藝技術水平。經國務院批準，自2000年9月1日起執(zhí)行的當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄是國家引導經濟結構戰(zhàn)略性調整，改善投資結構以及審批投資項目的主要依據(jù)之一，其中確定CAD、CAT、CAM、CAE系統(tǒng)，高速、精密數(shù)控機床等為國家重點鼓勵發(fā)展的產品和技術?？梢灶A見，在今后幾年，適合我國國情的數(shù)控加工技術將形成一個新興的高科技產業(yè)，成為新的經濟增長點。我國數(shù)控加工現(xiàn)狀及發(fā)展據(jù)了解，2001年我國機床產值為世界第5名，機床消費額在世界排名第3位，達47.4億美元，僅次于德國和美國，消費額比上一年增長25%。數(shù)控機床消費量從1991年的4113臺增長

15、到2000年的23482臺，年均增長25%。據(jù)權威人士預測，今后510年，我國數(shù)控機床消費將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，數(shù)控機床將成為市場需求的主流?？v觀改革開放20年，我國機床消費額大致和國民經濟GDP增長值同步，十年翻了一番。我國將有可能在2005年成為世界機床第一消費大國?？梢哉f，我國還處于數(shù)控機床普遍應用到提高的過渡期，隨著我國制造業(yè)的振興，數(shù)控技術將得到更快的發(fā)展，前景廣闊。另一方面，雖然我國的數(shù)控機床總擁有量有較大的提高，各種類型、不同檔次的數(shù)控機床在企業(yè)得到了廣泛的使用，其中不乏世界領先的數(shù)控機床,但使用情況不容樂觀。主要表現(xiàn)在數(shù)控機床功能未得到充分發(fā)揮，數(shù)控機床的實際開機率低,數(shù)控機床加

16、工效率低，技術準備工作周期長、反復多，加工質量不穩(wěn)定，總體的技術應用水平還比較低。其主要原因是數(shù)控加工技術人員的素質、數(shù)量、結構還不適應數(shù)控加工技術發(fā)展的要求，我國迫切需要大量的從研究開發(fā)到使用、維修的各個層次的數(shù)控技術人才。第二章鐵路道岔的介紹2.1 我國高速鐵路事業(yè)的發(fā)展高速鐵路的發(fā)展歷史鐵路是人類發(fā)明的首項公共交通工具，在十九世紀初期在英國出現(xiàn)。直至二十世紀初發(fā)明汽車，鐵路一直是陸上運輸?shù)闹髁Α８鶕?jù)UIC(國際鐵路聯(lián)盟)的定義，高速鐵路是指通過改造原有鐵路（直線化、軌距標準化），使營運速率達到每小時200公里以上或者專門修建新的“高速新線”使營運速率達到每小時250公里以上的鐵路系統(tǒng)。世

17、界上首條出現(xiàn)的高速鐵路是日本的新干線，于1964年正式營運，營運速度每小時210公里，此后，法、德、西、意、韓、中國臺灣等國家地區(qū)紛紛修建高速客運專線，設計速度從210km/h到270、300、350km/h。客運專線運量大，效能高，社會經濟效益顯著。客運專線列車最小行車間隔可達三分鐘，列車密度可達每小時20列，列車定員可達16001800人/列，理論上每小時最大運輸能力可達2*320002*36000人，能夠實現(xiàn)大量、快速和高密度的運輸。從發(fā)達國家實踐來看，客運專線取得了非常好的社會和經濟效益。如法國的三條客運專線每年輸送旅客各2千多萬人次，均取得盈利。日本四條客運專線自開業(yè)以來客運量增加6

18、倍多，被日本人譽為“經濟起飛的脊梁”。高鐵的建造地區(qū)很多，日本、法國、中國及美國的高鐵發(fā)展都是首先連接人口密集的大城市：日本的東京至京都；法國的巴黎至里昂；中國的北京至天津，武漢至廣州，鄭州至西安；美國的波士頓至紐約、華盛頓。這樣可以減少投資，需要時亦可以將原有的路軌改良后使用。高速鐵路的顧客對象多數(shù)是以商務旅客為主。旅游旅客是第二主要客戶。以法國高速鐵路為例，它連接了海岸的度假區(qū)，并且在長程路線上減價以跟飛機競爭。因為高速鐵路的出現(xiàn)，不少以離巴黎現(xiàn)在低于一小時車程的地區(qū)開始成為通勤的住宅區(qū)。不少本來是偏遠的地區(qū)也得到較快的發(fā)展。西班牙及荷蘭的高速鐵路亦是希望得到這種效果。我國高速鐵路的發(fā)展現(xiàn)

19、狀和總體規(guī)劃1.我國鐵路的提速歷史1997年4月1日，我國鐵路實施了第一次大面積提速，京滬、京廣、京哈三大干線全面提速，開行了最高時速140公里、平均時速90公里的快速列車，使用了國產化的25K型提速客車，其最高運行速度為160km/h。1998年10月1日至2004年4月18日，鐵路又相繼進行了第二次至第五次提速，不但最高運營時速達到了160km/h，還實施了長途旅客列車“夕發(fā)朝至”的運行模式。每次大提速都伴隨著客車車輛的升級換代，從第一次提速的25K型到后幾次提速使用的25Z、25T型，可以說每次提速都標志著鐵路管理、技術、服務的顯著進步。2007年4月18日，鐵路進行了第六次提速，200

20、至250公里時速的動車組，在既有提速線路上大量投入運營。作為這次提速的關鍵裝備和標志，動車組以其安全、便捷、舒適的特性樹立了中國高速鐵路的良好形象。2客運專線運行狀況2008年4月18日合寧客運專線開通運營：合寧客運專線2008年4月18日開通運營。開通后，南京至合肥由原來的4小時縮短至1小時25分；將來開行動車組列車后，旅客從南京到合肥將由目前的4 小時縮短至45分。合寧客運專線是滬漢蓉快速通道的重要組成部分，自合肥三十里鋪站引出，經肥東縣、巢湖市、全椒縣至南京市，于京滬鐵路既有線的永寧鎮(zhèn)站北端接入南京樞紐，跨越安徽、江蘇兩省四市四區(qū)(縣)，全長166公里，其中江蘇境內47公里，安徽境內11

21、9公里。2008年7月20日膠濟鐵路客運專線東段開通運營：膠濟鐵路客運專線2008年7月20日順利實現(xiàn)東段(臨淄至青島)開通運營。北京奧運會期間，來自全球的參賽選手和觀眾將乘坐這條客運專線直抵位于青島市的奧帆賽場。西起山東省省會濟南，向東途經淄博、濰坊等地，直抵奧帆賽舉辦城市青島。全線于2007年1月8日開工建設，共設13個車站，設計行車時速 250公里，濟南到青島的行車時間僅需2小時。2009年10月18日福廈鐵路全線鋪通：2009年10月18日福廈鐵路全線鋪通。福廈鐵路是福建省繼溫福鐵路開通運營以來的第二條城際間快速客貨運通道。該鐵路北接溫福鐵路，南接既有的電氣化鐵路鷹廈線與向莆、龍廈、廈

22、深鐵路，全長274.9公里。全線共有橋梁166座、隧道39座，橋隧比占45.8%，路基及附屬工程4343萬立方米。設計旅客列車時速為200公里。 2008年8月1日京津城際鐵路通車：2008年8月1日，我國第一條擁有自主知識產權的高速城際鐵路京津城際鐵路通車運營。京津城際鐵路以大運量、高密度、公交化為特色，不僅使北京和天津這兩大城市間形成“半小時經濟圈”，實現(xiàn)了“同城化”，而且將極大地完善京津兩城綜合交通運輸體系，促進環(huán)渤海地區(qū)經濟交流和人員往來，在加快京津經濟一體化進程、推動環(huán)渤海地區(qū)經濟協(xié)調快速發(fā)展中發(fā)揮重要作用。京津城際鐵路是我國鐵路建設史上的又一座里程碑。它匯集了當今世界高速鐵路建設的

23、最新科技成果，標志著我國已經系統(tǒng)掌握了時速350公里高速鐵路技術，對加快建設我國綜合交通運輸體系具有重大意義，同時還將為我國京滬高速鐵路等客運專線建設提供示范和借鑒。2009年4月1日石太客運專線開通運營：2009年4月1日，石太客運專線開通運營，石家莊到太原只要要59分鐘。石太客運專線是實施中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃以來首批開工建設的客運專線之一。石太鐵路客運專線有限責任公司也是我國鐵路客運專線第一家引入社會資本、第一家有民營企業(yè)參股的合資公司。全長189.9公里的石太客運專線共有橋梁94座，隧道32座，橋梁隧道共長115.5公里，占線路的60.8%，其中亞洲第一長隧道-太行山隧道全長27.893公里

24、，是迄今為止我國自行設計的最長的山嶺鐵路隧道。 2009年4月1日合肥至武漢客運專線開通運營：2009年4月1日，合肥至武漢客運專線開通運營，由合肥至武漢的運行時間僅為1小時55分。合武鐵路客運專線是實施中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃以來首批開工建設的客運專線之一，是滬漢蓉鐵路通道的組成部分，自2005年開工建設。合武鐵路客運專線為國家I級雙線電氣化鐵路，位于安徽省中西部、湖北省東部，屬規(guī)劃中滬漢蓉通道的中段，與上海-南京-合肥鐵路、武漢-重慶-成都鐵路相銜接，連接合肥、武漢兩個省會城市，穿越京九鐵路和大別山腹地，是國家規(guī)劃的“四縱四橫”快速客運網(wǎng)的重要組成部分。2009年10月1日甬臺溫、溫福鐵路開通運營

25、：2009年10月1日，甬臺溫、溫福鐵路開通運營。溫福鐵路是我國中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃“四縱四橫”客運快速通道之一，北起浙江省溫州南站，經瑞安、平陽、蒼南，穿越分水關，進入福建省的福鼎、霞浦、福安、寧德、羅源、連江、福州等縣市，新建線路全長298.4公里(其中福建段229.1公里)。該線為國家 級雙線電氣化干線，設計時速200公里(預留提速250公里/小時條件)。2009年12月26日武廣客運專線開通運營：2009年12月26日，世界上里程最長、運營速度最快的高速鐵路-武廣高速鐵路今天投入運營，武廣高速鐵路縱跨湖北、湖南、廣東三省，運營里程 1069公里，運營時速達350公里。這條高速大動脈將廣州至

26、武漢間旅客列車運行時間由目前的11小時縮短至3小時，將極大緩解既有京廣鐵路特別是武漢至廣州間運輸緊張狀況。開工于2005年6月23日的武廣高鐵，是國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中京廣高速鐵路的重要組成部分，是世界上第一條時速350公里的長大客運干線。作為我國長大高速鐵路的示范性工程，它在充分吸收借鑒京津城際鐵路建設經驗的基礎上，適應長大高速鐵路特點，在高速鐵路關鍵技術領域取得了一系列重大突破，具有我國完全自主知識產權，是目前我國高速鐵路技術的集大成者。無論是從建設難度、線路質量還是高速列車的運行品質上看，這條鐵路都堪稱世界一流。2010年2月6日鄭西高鐵開通：中國西部首條時速達350公里的河南鄭州至陜西

27、西安的高速鐵路(簡稱鄭西高鐵)6日運行，首班列車于上午10時50分在西安火車站首發(fā)。這是中國中西部地區(qū)第一條高速鐵路，也是世界上首條修建在大面積濕陷性黃土地區(qū)的高速鐵路，有望成為該地區(qū)綠色發(fā)展的推進器。隨著鄭西高鐵的開通，河南和陜西將聯(lián)手推出以歷史文化游為核心的2小時旅游圈，沿線近50家景區(qū)也展開優(yōu)惠活動。鄭西高鐵全長505公里，列車運行時速達350公里，每天開行7對動車組列車，鄭州至西安列車直達最短時間由6個多小時縮短至2小時以內。鄭西高速鐵路是中國又一條具有世界一流水準的長距離干線高速鐵路，全線廣泛應用了具有世界先進水準的技術。動車組作為發(fā)達國家鐵路高速運行裝備，在歐洲和日本廣泛使用。我們

28、與國際知名公司合作，通過“引進、消化、吸收、再創(chuàng)新”，生產出了具有自主知識產權的國產化CRH系列高速動車組。國內生產廠家共四家：一是四方機車車輛股份公司與加拿大龐巴迪公司合資成立的四方龐巴迪公司（BST），引進龐巴迪技術，制造車型為CRH1型動車組。其原型車為瑞典的Regina動車組，在北歐使用廣泛，技術成熟，運營時速可達250公里，是理想的中短途客運和城際交通用車。目前主要用于廣深客運專線和長三角地區(qū)。二是四方機車車輛股份公司引進日本川崎重工技術，制造車車型為CRH2型動車組，其原型車為E2-1000動車組，代表日本新干線最先進的動車組技術，運營時速275公里。目前主要用于長三角、膠濟、合寧

29、等線路。 三是唐山軌道客車有限責任公司引進德國西門子技術，制造車型為CRH3型動車組，其原型車為西班牙生產的Velaro-E動車組，代表西門子最先進的動車組技術，運營時速350公里。目前主要應用于京津城際客運專線，武廣客運專線也使用此型動車組。四是長春軌道客車股份有限公司引進法國阿爾斯通技術，制造車型為CRH5型動車組，其原型車為SM3動車組，屬于Pendolino動車組系列，在歐洲廣泛使用，技術成熟，速度可達時速250公里，適合高寒地區(qū)。目前主要應用于京哈、京廣、石太客運專線等線路。 我國高速鐵路的總體規(guī)劃根據(jù)中國鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃，到2020年，為滿足快速增長的旅客運輸需求，建立省會城市及

30、大中城市間的快速客運通道，規(guī)劃“四縱四橫”鐵路快速客運通道以及四個城際快速客運系統(tǒng)。建設客運專線1.2萬公里以上，客車速度目標值達到每小時200公里及以上?！八目v”客運專線：北京上海（京滬高速鐵路）、北京武漢廣州深圳香港（京港高速鐵路）、北京沈陽哈爾濱（大連）、杭州寧波福州深圳（沿海高速鐵路）、北京蚌埠合肥福州臺北（京臺高速鐵路，大陸段叫“京福高速鐵路”）?！八臋M”客運專線：徐州鄭州蘭州、杭州南昌長沙昆明（滬昆高速鐵路）、青島石家莊太原、上海南京武漢重慶成都（滬漢蓉高速鐵路）。五大城際客運系統(tǒng)：環(huán)渤海地區(qū)：北京天津，天津秦皇島，北京秦皇島，天津保定環(huán)鄱陽湖經濟圈地區(qū)：南昌九江，九江景德鎮(zhèn)長株潭

31、地區(qū)：長沙株洲，長沙湘潭長江三角洲地區(qū)：南京上海，杭州上海，南京杭州，杭州寧波珠江三角洲地區(qū)：廣州深圳，廣州珠海，廣州佛山 中投顧問認為：中國高速鐵路建設進程正在不斷加快，目前，武漢及周邊城際圈，鄭州及周邊城際圈，成都及周邊城際圈，沈陽及周邊城際圈，長沙-株州-湘潭地區(qū)，長春-吉林地區(qū)，贛江經濟區(qū)，皖江經濟區(qū)等經濟集中帶或經濟據(jù)點，均將規(guī)劃修建城際鐵路。除此之外，廣州至南寧，成都至蘭州，成都至西安，成都至貴陽，太原至西安等等重要省會之間或重大城市之間，將來隨著經濟規(guī)模的擴大和客運需求的增加，都將陸續(xù)修建時速200公里及以上的高速鐵路或高速客運鐵路專線。預計到2020年，中國200公里及以上時速

32、的高速鐵路建設里程將超過1.8萬公里，將占世界高速鐵路總里程的一半以上。北京與省會城市 火車8小時內抵達2008年中國擁有了第一條時速超過300公里的高速鐵路京津城際鐵路，2009年中國又擁有了世界上一次建成里程最長、運營速度最高的高速鐵路武廣客運專線。而2010年2012年，中國將建成以北京為中心的8小時高速鐵路交通圈。按照新調整的中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到2012年，中國鐵路營業(yè)里程將由目前的8萬公里增加到11萬公里，其中高速鐵路客運專線建成1.8萬公里。乘高速列車從北京出發(fā)，1小時內到達天津、石家莊、唐山、秦皇島、張家口、承德等城市；2小時到達沈陽、濟南、鄭州，太原等城市；3小時能到達長春、大

33、連、南京、合肥，呼和浩特等城市；48小時能到達哈爾濱、西安、上海、杭州、武漢、南昌，福州等城市。除烏魯木齊、拉薩等個別城市外，北京到全國各省會城市都將在8小時以內。中國高鐵改變世界 2008年3月31日，時速350公里的首列國產化CRH3高速動車組在“唐車”下線，進入測試運行。之前有外國宣稱試驗了500公里的高速列車，但目前全世界投入實際運營的最高速度，仍是京津城際高鐵的350公里。事實上，中國的高鐵速度代表了目前世界的高鐵速度。作為中國第一條真正意義上的高速鐵路，京津高鐵從一問世就站在世界前沿，創(chuàng)造了運營速度、運量、節(jié)能環(huán)保、舒適度四個世界第一。中國僅僅用了5年時間，就跨越了發(fā)達國家半個世紀

34、的高速鐵路發(fā)展歷程。2.2鐵路道岔的介紹概述1.道岔的用途把兩條或兩條以上的軌道，在平面上進行相互連接或交叉的設備，在我國鐵路上統(tǒng)稱為道岔。道岔是鐵路軌道中不可缺少的重要組成部分，根據(jù)用途和條件的不同，可以利用道岔把許多平行股道組合成各種不同形式的車站或車場，其目的是使機車車輛從一股軌道轉入另一股軌道，以滿足鐵路運輸中的各種作業(yè)需要。2.道岔的分類根據(jù)道岔的用途和構造形式的不同，基本上可分為連接設備、交叉設備和連接與交叉組成設備。鐵路上常用的線路連接設備有各種類型的單式道岔和復式道岔；交叉設備有直角叉和菱形交叉；連接和交叉的組合有交分道岔和渡線等。根據(jù)用途和平面形狀，道岔有如下幾種標準類型。普

35、通單開道岔；對稱道岔；三開道岔；交分道岔；交叉渡線。3.道岔的構成特征（1）普通單開道岔：是將一條鐵路線分為兩條，其中主線為直線，側線為向主線的左側或右側分開的道岔，如圖2-1所示。圖2-1（2）對稱（雙開）道岔：是將主線向左、右兩側對稱分開的道岔，如圖2-2所示。圖2-2（3）三開道岔：是將一條線分為三條線，其中主線為直線，側線為向左、右兩側對稱分開的道岔，如圖2-3所示。圖2-3（4）交分道岔：兩直線在平面斜交成菱形交叉的基礎上，增設兩組雙轉轍器和兩條不同方向的側線，使機車車輛既可順交叉軌道直向運行，也可沿曲線轉入側線運行的道岔，如圖2-4所示。圖2-4（5）交叉渡線：有四組相同號數(shù)的單開

36、道岔和一組菱形交叉所構成。、即是兩組方向相反的單渡線交叉重疊在一起的設備，供兩條鐵路線上的列車雙向串線之用，如圖2-5所示圖2- 普通單開道岔的構造（如圖2-6） 圖2-6單開道岔是一種常見的道岔，為便于分析理解，將幾個基本概念作以下解釋。道岔始端（或稱岔頭）與道岔終端（或稱岔尾）：尖軌尖端前基本軌端軌縫中心處稱道岔始端，而轍叉跟端軌縫中心處則稱道岔終端。左開道岔與右開道岔：站在岔頭面向岔尾，凡側線位于直線左方的稱左開道岔，位于直線右方的稱右開道岔。順向過岔與逆向過岔：列車通過道岔時，凡由道岔終端駛向道岔始端時，稱順向通過道岔，反之由始端駛向終端時，稱逆向通過道岔。一組單開道岔，主要由轉轍器、

37、連接部分、轍叉及護軌以及岔枕等組成。本節(jié)主要介紹轉轍器。1轉轍器轉轍器是引導列車進入道岔不同方向的設備，其作用是將尖軌扳動到不同的位置，是列車沿直線或側線運行。轉轍器中的主件有基本軌和尖軌，聯(lián)接零件，跟端結構以及轍前墊板、轍后墊板等。此外，轉轍器中還包括有轉轍機械等設備。（1）基本軌基本軌的作用除承受車輪的垂直壓力外，還與尖軌共同承受車輪的橫向水平力，并保持尖軌位置的穩(wěn)定。（2）尖軌尖軌是轉轍器中的重要部件之一。尖軌是用與基本軌同類型的標準鋼軌或特種斷面鋼軌刨制而成。尖軌的作用是依靠其被刨尖的一端與基本軌緊密貼靠，以正確引導車輪的運行方向，列車靠它引進直股或側股線路上。尖軌按平面形狀分為直線尖

38、軌和曲線尖軌兩種。直線尖軌工作邊與基本軌工作邊所成的夾角稱為轉轍角，也是尖軌的沖擊角。沖擊角愈大，車輪撞擊尖軌的水平力和動能損失也愈大，不但增加了列車進入側線時的搖晃，而且也限制了列車側向通過道岔的速度。由于直線尖軌制造加工簡單，更換使用方便，左、右開道岔皆可互換使用，尖軌尖端刨削部分短，橫向剛度大，尖軌擺度與跟端輪緣槽小，故目前大部分道岔多采用直線尖軌。如需減小尖軌的沖擊角、提高列車的側向通過速度以及縮短道岔長度時，則宜采用曲線尖軌。尖軌按斷面形狀和特征分為普通斷面尖軌、高型特種斷面尖軌和矮型特種斷面尖軌三種。（3）跟端結構尖軌跟端結構是轉轍器中的一個重要連接點，應保證尖軌由一個位置扳動到另

39、一個位置時擺動靈活，還要保證與基本軌的連接牢固可靠，在列車通過時穩(wěn)定而無變位和跳動，并且構造簡單、維修方便。目前我國的單開道岔上所采用的尖軌跟端結構大多為夾板間隔鐵式。此外，在列車高速通過的道岔上看，為了加強跟端結構，可配合特種斷面尖軌采用彈性可彎式跟端結構。（4）其他零件其他零件包括連接桿、頂鐵、軌撐、滑床板、轍前墊板、轍后墊板、平墊板和扳道器。這里不做詳細介紹。2.轍叉及護軌轍叉及護軌包括轍叉、護軌、主軌及其他聯(lián)結零件。轍叉與護軌組成一個整體，共同配合發(fā)揮作用。轍叉是道岔中兩股線路相交處的設備。其作用是使列車能夠按確定的行駛方向，跨越線路正常的通過道岔。轍叉是由翼軌和心軌組成。轍叉號數(shù)也即

40、是道岔號數(shù)，在我國，鐵道部規(guī)定用轍叉角的余切表示。轍叉按構造材料可分為有錳鋼整鑄式和鋼軌組合式；按翼軌與心軌的固定關系可分為固定式和可動心軌式。護軌與轍叉的配合有以下兩方面作用：一方面是控制車輪的運行方向，使之正常通過有害空間而不錯入輪緣槽；另一方面是保護轍叉尖端不被輪緣沖擊撞傷。3連接部分連接部分是轉轍器和轍叉之間的連接線路，它包括四股鋼軌，即兩股直線鋼軌和兩股曲線鋼軌重疊組成。4岔枕單開道岔使用的岔枕有兩種：木岔枕和混凝土岔枕。前者廣泛應用各種線路的道岔上，后者多鋪設在中間站的正線道岔上。第三章直線尖軌加工工藝的分析3.1 分析加工零件的圖紙。分析零件圖是工藝制訂中的首要工作。它主要包括以

41、下內容：1.零件結構工藝性分析：是指零件對加工方法的適應性，即所分析的零件結構應便于加工成型。通過對直線尖軌圖紙的分析。2.輪廓幾何要素分析：零件輪廓是數(shù)控加工的最終軌跡，也是數(shù)控編程的依據(jù)。在分析零件圖時，要分析零件輪廓的幾何要素的給定條件是否充分。通過對直線尖軌圖紙（圖3-13-13）的分析，可以確定該零件輪廓的幾何要素的給定條件充分。便于手工編程。3.精度及技術要求分析：對被加工零件的精度及技術要求進行分析，是零件工藝性分析的重要內容，只有在這個基礎上，才能對加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量進行正確而合理的選擇。主要包括以下內容分析精度及各項技術要求是否齊全、是否合理；分析每道工序的加

42、工精度能否達到圖樣要求，并確定是否給后道工序留有余量；找出圖樣上有位置精度要求的表面，這些表面在一次裝夾下完成加工；對表面粗糙度要求較高的表面，應確定相應的工藝措施（如磨削）。通過對直線尖軌圖紙（圖3-13-13）的分析，可以得知該直線尖軌精度要求在±0.5之間，表面粗糙度為25，說明該直線尖軌的精度和表面粗糙度要求不是很高。4.零件圖的數(shù)學處理：零件圖的數(shù)學處理主要是計算零件加工軌跡的尺寸，即計算零件加工輪廓的基點和節(jié)點的坐標，或刀具中心輪廓的基點和節(jié)點的坐標，以便編制程序。根據(jù)圖紙可以進行手工編程，數(shù)學處理比較簡單。3.2 制定數(shù)控加工路線，確定數(shù)控加工方法。1.加工路線的確定在

43、數(shù)控加工中，刀具（嚴格說是刀位點）相對與工件的運動軌跡稱為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起，直至加工程序結束所經過的路徑，包括切削加工的路徑和刀具快退及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質量，其次考慮數(shù)值計算簡單，走刀路線短，效率較高等。2.加工方法的確定常用的數(shù)控加工方法有以下幾種：（1）平面孔系零件：常用點位、直線控制數(shù)控機床（如數(shù)控鉆床）加工，選擇加工方法時，主要考慮加工精度和加工效率兩個原則。（2）旋轉體類零件：常用數(shù)控車或數(shù)控磨床加工。選擇加工方法時，主要考慮加工效率和刀尖強度兩個原則。（3）平面輪廓零件：常用數(shù)控銑床加工。選擇加工方

44、法時，主要考慮加工精度和加工效率兩個原則，在確定加工方法時應注意刀具的切入與切出方向的控制一次逼近方法的選擇。（4）立體輪廓零件：常用多坐標軸聯(lián)動數(shù)控機床（加工中心）加工。選擇加工方法時，主要考慮加工精度和加工效率兩個原則，在確定加工方法時應注意工件強度及表面質量機床的插補功能。 該直線尖軌屬于平面輪廓零件，所以用數(shù)控銑床來進行加工。由于該零件具有一定的特殊性，即長度較長，為14250mm，為提高加工效率，選擇雙軸龍門銑床進來行加工。3.3 確定工件的定位與裝夾方法，確定刀具夾具。1.工件的定位、安裝與夾具的選擇為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的高速度、高精度和自動化的效能，還應有相應的數(shù)控夾具進行配合。

45、（1）工件定位安裝的基本原則力求設計基準、工藝基準與編程計算的基準統(tǒng)一。盡量減少工件的裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。避免采用占機人工調整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。（2）選擇夾具的基本原則當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調式夾具及其它通用夾具，以縮短生產準備時間，節(jié)省生產費用。零件在夾具上的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停機時間。夾具上各零部件應不妨礙機床對零件加工表面的加工，即夾具要開敞，其定位夾緊元件不能影響加工中的走刀。根據(jù)以上原則和加工零件的實際形狀鋼軌下大上小，成“工”字形，加工時，應先加工下表面 ，再加工上表面。橫向定位應采用頂

46、鐵進行固定，縱向定位應采用磁力吸盤來進行固定。該直線尖軌的裝夾順序是：放置工件在磁力吸盤上用頂鐵進行夾緊給磁力吸盤上磁松開頂鐵并再次夾緊。夾緊要從一個方向依次夾緊，這樣保證工件所受的力向一個方向走，才會使工件底部不會有縫隙；充磁在第一次充磁保證加緊密貼，第二次在松開的基礎上更一步使裝夾更加牢固穩(wěn)定。2.刀具的選擇與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅要求刀具的剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷削和排削性能好；同時還要求安裝調整方便。由于鋼軌的加工比較特殊，刀具的選擇不同于一般的銑刀，采用的是鑲嵌式的銑刀，即在一定直徑和形狀的刀盤上按一定的順序和加工要求固定一定

47、的刀片。采用這種銑刀，用不斷更換刀片的方法確保刀具的剛性和精度。3.4 調整數(shù)控加工工序。 調整數(shù)控加工工序，主要包括對刀點、換刀點的選擇和刀具補償?shù)葘Φ饵c與換刀點的確定：（1）刀位點，在進行數(shù)控加工編程時，往往是將整個刀具濃縮視為一點，這就是刀位點，它是在加工上用于表現(xiàn)刀具位置的參照點。（2）對刀點，對刀操作就是測定出在程序起點處刀具刀位點相對于機床原點以及工件原點的坐標位置，即確定對刀點。正確選擇對刀點的原則是： 便于用數(shù)學處理和簡化程序編制；在機床上找正容易，加工中便于檢查；引起的加工誤差小。對刀點可以設置在零件上、夾具上或機床上，對刀點盡可能設在零件的設計基準或工藝基準上。在該直線尖軌

48、的加工中，用刀盤的表面和鋼軌的始端面的切點作為對刀點。（3）換刀點，換刀點是指加工過程中需要換刀時刀具與工件的相對位置點。換刀點往往設在工件的外部，離工件有一定的換刀安全距離，以能順利換刀、不碰撞工件和其他部件。在銑床上，常以機床參考點為換刀點。（4）刀具補償，由于在該直線尖軌的加工中，對刀點的選擇不同，故無刀具的半徑補償。3.5 分配數(shù)控加工中的加工余量，確定各工序的切削參數(shù)。 數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中，切削用量的選擇原則是，在粗加工時，應在保證質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削

49、效率、經濟性和加工成本。從刀具的耐用度出發(fā)，切削用量的選擇順序是：先確定背吃刀量，其次確定進給量，最后確定切削速度。1.背吃刀量的確定，背吃刀量有機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產效率。2.進給量的確定，進給量主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制當工件的質量要求能保證，為提高生產效率時，可選擇較高的進給速度（100200m/min）；在切斷、加工深孔或加工精度表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些（2050m/min）。3.主軸轉速的確定，主軸

50、轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件直徑來選擇。其計算公式為：n=1000v/D 其中v(m/min)為切削速度,n（r/min）為主軸轉速,D（mm）為工件直徑或刀具直徑。3.6 填寫數(shù)控加工工藝卡片。工步號工步內容加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉速進給量背吃刀量備注1軌底加工軌底右邊一號刀盤刀盤直徑480mm8002軌頂非工作面二號刀盤刀盤直徑360mm8003軌頂工作面三號刀盤刀盤直徑3608004軌頂銑軌頂五號到盤刀盤直徑600800表3-13.7 填寫數(shù)控加工刀具卡片。工步號刀具號刀具名稱刀具型號刀片型號刀片牌號刀尖半徑備注1一號刀盤刀盤直徑480mmN18-1/1372二號刀盤刀盤直徑360m

51、m137 N18-1 1353三號刀盤刀盤直徑360mm134 N18-1/1374五號到盤刀盤直徑600mmR80 137 135表3-2第四章直線尖軌的數(shù)控加工4.1 西門子840D數(shù)控銑床的基本操作簡介操作面板的介紹圖4-1操作面板由四部分組成：監(jiān)視器CRT，是人機對話的窗口。MDI鍵盤，由字母鍵、數(shù)字鍵、編輯鍵等組成，實現(xiàn)MDI操作。機床操作面板，由監(jiān)控燈和控制鍵組成，實現(xiàn)對機床的控制。輔助功能區(qū)，由急停鍵、倍率鍵、啟停鍵等組成。實現(xiàn)對系統(tǒng)的干預。部分鍵的解釋說明：JOG 機床手動模式TEACHIN 手動數(shù)據(jù)輸入MDA 調用程序AUTO 機床自動模式RESET 機床總停SINGLE B

52、LOOK 機床單段模式CYCLE STOP 循環(huán)結束ALARM CANCEL 報警取消SHIFT 上檔鍵FEED STOP /START進給停止 進給開始BACXSACE 刪除輸入字中的值 刪除光標前面的符號CTRL 在加工計劃中和G代碼中的XF組合中使用INSERT 激活插入模式或計算器OFFSET 補償（刀具、零偏）操作區(qū)WCS MCS 在機床坐標和工件坐標中的切換INPUT 插入字母或數(shù)字基本操作介紹1.開機與停機開機時，在按啟動按鈕之前，先要檢查急停鍵是否壓下，在急停鍵壓下的條件下，按啟動按鈕，機床通電，完成開機。停機時，在按停止按鈕之前，先要檢查急停鍵是否壓下，在急停鍵壓下的情況下，

53、按停止按鈕，機床斷電，完成停機。2.機床回參考點機床上電后會自動轉入回零模式，X、Y、Z三個軸回參考點方法相同，按“Z”按鈕，再按“+”按鈕，Z軸將回到參考點，完成之后CRT界面上Z回零燈亮。Y、X同上操作。3.編輯程序按軟鍵“Program”，顯示數(shù)控程序目錄，按上下方向鍵移動光標，移動到要選擇的程序名上按“”，即可進行編輯。若要刪除一個程序，則先選定要刪除的程序，按軟鍵“Manage program”再按“Delete”軟鍵，再按“OK”?；氐匠绦蚴撞?，按“”鍵，進行復位操作。若要搜索一個指定的代碼，則按軟鍵Search，輸入要搜索的字母或代碼，按在當前程序中搜索。4.自動加工先選擇程序，

54、然后按“AUTO”鍵，進行準備，再按啟動鍵進行自動加工4.2 根據(jù)圖紙和加工工藝編制加工程序. 數(shù)控加工零件程序的結構 數(shù)控加工零件程序是一組被傳送到數(shù)控系統(tǒng)中去的指令和數(shù)據(jù)。 （1） 程序的一般結構 一個零件程序是由遵循一定結構、句法和格式規(guī)則的若干個程序段組成的，而每個程序段是由若干個指令字組成的。%*為起始符；中間有程序段；M30為結束符。一個零件程序必須包括起始符和結束符。有需要注釋的用注釋符 （2）程序段和指令字的格式程序段的格式：它是程序段中的字、字符、和數(shù)據(jù)的安排形式，即排列書寫方式和順序。不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的程序段格式。常用的程序段格式有兩類：地址符可變程序段格式，程序段中每

55、個字都以地址符開始，其后跟有符號和數(shù)字，代碼字的排列順序沒有嚴格要求。這種格式的程序簡單易懂，可讀性強，易于檢查，現(xiàn)代數(shù)控機床廣泛采用。格式如下：N順序號G準備功能X±坐標運動尺寸Y±坐標運動尺寸Z±坐標運動尺寸F進給速度S主軸轉速M輔助功能附加指令LF例如：N20G01X20Y30Z10F120S500LF分隔符固定程序段格式，這種格式不太直觀，只用于功能不多的數(shù)控機床。指令字的格式：一個指令字是由地址符和帶符號（如定義一尺寸的字）或不帶符號（如準備功能字G代碼）的數(shù)字組成的。程序段中不同的指令字符及其后續(xù)數(shù)值確定了每個指令字的含義。表4-1是數(shù)控系統(tǒng)指令字符一覽表。表4-1機能地址意義零件程序號%或O或P程序編號：序段號N程序段編號：N04294967295準備機能G指令動作方式（直線圓弧等）G00-99