一种多功能钢铝复合轨生产线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种多功能钢铝复合轨生产线，属于对轨道交通供电用的器材的生产设备。其主要采用包括主机(8)和二台牵引机(11)及若干台输料机(12)组成生产线，主机(8)中含有预复合器(1)、主复合器(2)、重复合器(3)、垂直调节器(4)及水平调节器(7)等，其特征是主机(8)中含有整形器(5)和定形器(6)，可以快速生产内包式钢铝复合轨(20)，当垂直调节器(4)更换成焊接装置(40)时可以中速生产外包式钢铝复合轨(36)。本发明生产速度快、功能多，产品直线度好，不锈钢与铝复合牢固，钢与铝接触电阻小。
【专利说明】一种多功能钢铝复合轨生产线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多功能钢铝复合轨生产线，属于对轨道交通供电用的器材的生产设备。
【背景技术】
[0002]本发明作出以前，在已有技术中，关于城市轨道交通供电系统的钢铝复合导电轨，例如专利号为201110053436.3的钢铝复合轨生产线仅能生产由工字形铝型材上部外侧二个支耳来抱紧不锈钢槽的钢铝复合轨一即“内包式”钢铝复合轨；却不能生产由二个“J”形钢带合在工字形铝型材上后中间焊接的钢铝复合轨一即“外包式”钢铝复合轨。国际轨道交通行业还没有一种“内包式”和“外包式”钢铝复合轨都能生产的新型钢铝复合轨生产线。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种多功能的钢铝复合导电轨的制造技术及其专用生产线，使不锈钢带和工字形铝型材复合成一体，完成“内包式”和“外包式”的钢铝复合导电轨的主要生产过程，优质快速地将零件变成产品。
[0004]本发明的解决方案是这样实现的:主要采用包括主机⑶和二台牵引机(11)及若干台输料机(12)组成生产线，主机(8)中含有预复合器(I)、主复合器(2)、重复合器(3)、垂直调节器(4)及水平调节器(7)等，其特征是主机(8)中含有整形器(5)和定型器(6)，可以快速生产内包式钢铝复合轨(20)，当垂直调节器(4)更换成焊接装置(40)时，可以中速生产外包式钢铝复合轨(36)。
[0005]本发明与已有技术相比，具有以下优点:
[0006]1、本发明功能多，既可生产内包式钢铝复合轨，又可生产外包式钢铝复合轨。
[0007]2、自动化程度高，工字形铝型材(24)和不锈钢槽(25)，或者工字形带孔铝型材
(37)和J形不锈钢(38)，从生产线左边进去，到生产线右边变成钢铝复合导电轨成品(20)或(36)。
[0008]3、生产速度快，由于增加了定形器出)，进一步抑制了铝合金与不锈钢的弹性回弹，在生产内包式钢铝复合轨(20)时生产线的线速度可达2?20米/分钟。由于采用了等离子焊机(42)，外包式钢铝复合轨(36)的生产速度可达0.5?5米/分钟。且节省了在J形钢38上开焊接坡口的工序。
[0009]4、钢与铝接触电阻小、成品率高，钢铝复合轨长度可达24米以上。产品直线度好。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1:本发明用于内包式钢铝复合轨生产时的主机侧视图。
[0011]图2:本发明用于内包式钢铝复合轨生产时的俯视图。
[0012]图3:用本发明加工的内包式钢铝复合轨20的产品横剖面图。[0013]图4:本发明中的重复合器3的横剖面图。
[0014]图5:本发明中的垂直调节器4的横剖面图。
[0015]图6:本发明中的整形器5的横剖面图。
[0016]图7:本发明中的整形轮31与内包式钢铝复合轨20的局部放大图。
[0017]图8:本发明中的水平调节器7的横剖面图。
[0018]图9:本发明中的水平调节器7的俯视图。
[0019]图10:本发明加工的外包式钢铝复合轨36的产品横剖面图。
[0020]图11:本发明用于外包式钢铝复合轨生产时的主机侧视图。
[0021]图12:本发明中的焊接装置40的俯视图。
【具体实施方式】
[0022]下面本发明结合附图中的实施例作进一步描述:
[0023]图1为本发明用于内包式钢铝复合轨20生产时的主机⑶的侧视图。从左至右依次为预复合器1、主复合器2、重复合器3、垂直调节器4、整形器5、定形器6、水平调节器7。主机(8)的左边三部分将内包式钢铝复合轨20的铝型材24上部二侧支耳27从外到内逐步转动而贴紧不锈钢槽25的二个弯边的外侧。中间的垂直调节器4的作用是对钢铝复合轨20的纵向直线度作垂直方向的调节。整形器5的整形轮31对铝型材支耳26施加从上向下的作用力，使铝型材支耳26更加贴紧不锈钢槽25。定形器6可消除钢铝复合轨20在前几道工序中铝合金和不锈钢在变形后的弹性回弹作用，从而使生产线速度加快至20米/分钟时保证不锈钢槽25的内表面贴紧铝型材24的上表面，钢与铝的接触电阻更小。水平调节器7则可校正钢铝复合轨在水平面内的纵向直线度。
[0024]图2是本发明用于内包式钢铝复合轨生产时的俯视图。左边的输料机12放上工字形铝型材24，扣上不锈钢槽25，在主机左侧的牵引机11主动辊转动作用下，另件铝型材24和不锈钢槽25被向右进入主机(8)。预复合器I的主动旋转的固定侧压轮17和被动旋转的活动侧压轮21虽然二者侧压轮的圆周表面是平整的，但这一对侧压轮的间隙小于复合前的铝型材支耳27的总宽度约2mm ;预复合器I的下压轮13与上压轮22之间的间隙比工字形铝型材24和不锈钢槽25的总厚度还小0.02mm,因此过预复合器I后，工字形铝型材24和不锈钢槽25在上下压紧状态下得以初步复合。在图2和图4中本发明中的预复合器
1、主复合器2、重复合器3和定型器6在机械结构上基本相同，只是后三者的固定侧压轮17和活动侧压轮21的侧压轮圆周表面开有凹槽，该凹槽的形状与预定的钢铝复合轨20的上部的侧面形状大概一致。重复合器3的侧压轮凹槽为标准形状，主复合器2的侧压轮凹槽浅0.2mm,定形器6的侧压轮凹槽比标准的深0.1mm。
[0025]在图2和图4中，每对侧压轮之间的间隙最大值，以凹槽底部计算，主复合器2为92.5mm,重复合器3为91.8mm,定形器为91.7mm,过定形器6后钢招复合轨20的宽度为92±0.1mm。而每对上下压轮之间的间隙，主复合器2为104.94mm,重复合器3为104.90mm,定形器6为104.85mm,过定形器6后钢招复合轨20的高度为105±0.15mm。
[0026]在图2中电控柜9里有同操器，可使二台牵引机11与主机8以同样的线速度运行，转速范围最快时为最慢时的10倍。动力组合10内有一台30kw的调速电机，经过二台减速箱后动力经链轮链条传到主机8上各个部分。在批量生产内包式钢铝复合轨20时，二台减速箱的传动比为I / 20和I / 10 ;而在批量生产外包式钢铝复合轨36时二台减速箱的传动比分别为I / 20和I / 40，即动力组合10共有三台减速箱，传动比I / 20的固定不动，传动比I / 10和I / 40的要替换。图2中右边的牵引机11将主机8复合好的钢铝复合轨20或36传送到最右边的输料机12上，完成产品的主要生产过程。
[0027]图3是用本发明加工的内包式钢铝复合轨20的产品横剖面图。工字形铝型材24上部外侧复合前的二个支耳27是外翻的，便于不锈钢槽25扣进去，使其内底面与铝型材24的上表面接触。复合后的铝型材支耳26则贴紧不锈钢槽25的二个弯边，由于不锈钢槽25的二个弯角处被铣出个90°直角来，复合后铝型材支耳26的内凹直角在此相配合，保证了钢与铝的主接触面贴紧，钢与铝接触电阻小。工字形铝型材24截面大，体积电阻小，可有效传输4000A电流，不锈钢槽25则可耐受大电流滑动接触产生的电火花，保证使用寿命50年。
[0028]图4是本发明中的重复合器3的横剖面图，也是主复合器2和定形器6的横剖面图，而预复合器I的横剖面图也与此图相似，仅侧压轮17和21的圆周表面无凹槽。主机8的底座上二侧各装一个支承架18，并装有水平下主轴14的轴承座。动力经链条带动链轮15和轴14转动，一对伞齿轮16使固定侧压轮组合17的竖轴同步转动，使轴14上的下压轮13与固定侧压轮17和活动侧压轮21具有相同的的线速度。下压轮13和上压轮22的直径较大，使其对钢铝复合轨20或36的压力大而压强小,压力大有利于减小钢与铝的接触电阻，压强小就不易使工字形铝型材24或37的腰部产生变形和扭曲。丝杆调节机构23在数显装置19配合下可精确控制上压轮组合22的高低位置，保证对钢铝复合轨施加压力的压强的精确度。
[0029]图5是本发明中的垂直调节器4的横剖面图，主机8的底座上装上过渡支架28，再装上支承架18，下滚轮29的上表面与整形轮31之间高度略小于钢铝复合轨20的高度约0.1mm,下滚轮29的轴的轴承座与整形轮31的轴的轴承座被连板30连结起来，左右丝杆调节机构23同步或上或下移动整形轮31和下滚轮29，就可调节钢铝复合轨的直线度。由于本发明中下压轮13主动旋转，上压轮22被动旋转，且与下压轮接触的铝型材摩擦系数约
0.2，而与上压轮接触的不锈钢摩擦系数为0.1，一般情况下会导致钢铝复合轨20右端向上挠，故整形轮31和下滚轮29应同步向下移动，从而校正钢铝复合轨的直线度。
[0030]图6是本发明中的整形器5的横剖面图。动力组合经链条带动链轮及其轴和下压轮13转动。支承架18下方的左右一对轴承座固定不动。安装整形轮31的轴的左右轴承座则随丝杆调节机构控制而上下移动，使整形轮31产生从上往下的作用力来迫使钢铝复合轨的铝型材24的二个支耳26进一步压紧不锈钢槽25。明显提高复合质量。一对侧导辊33可保证钢铝复合轨纵向中心线不偏移，避免整形轮划伤铝型材24的支耳。
[0031]图7是本发明中整形轮31与钢铝复合轨20的局部放大图。内包式钢铝复合轨20的底面被下滚轮29的上表面支承，整形轮31高度下降后整形轮的弧线34压在钢铝复合轨20的二个支耳26的外侧弧线上，使支耳26进一步贴紧不锈钢槽25的外侧面。整形轮弧线34的半径略大于支耳26的外侧弧线的半径，因而支耳26上不会留下压痕，使钢铝复合轨20外形美观。整形轮的尖角35与支耳26的内侧最高点位置重合，使复合后的铝型材支耳26与不锈钢槽25之间的间隙为零，既美观，又防止灰尘进入二者的复合面，有利于钢与铝的接触电阻保持恒定。[0032]图8是本发明中的水平调节器7的横剖面图。主机8的底座上装有支承架18。固定侧压轮17与活动侧压轮21夹住了钢铝复合轨20的上半部。左右支承架的对称中心线与钢铝复合轨的中心线相差23_。水平调节器本身无动力。
[0033]图9是本发明中的水平调节器7的俯视图。钢铝复合轨20在中间从左向右移动。上下一对支承架18上装有一对活动侧压轮21，丝杆调节机构可调节活动侧压轮21之间的间隙。由于前几道工序中主动旋转的压轮都在上方，被动旋转的侧压轮都在下方，钢铝复合轨会在右方向下弯曲。而通过力学分析和计算，二组活动侧压轮21的中心错开距离L，就能恢复钢铝复合轨20的纵向直线度。左右二对导辊32对调节钢铝复合轨的纵向直线度有一定辅助作用。
[0034]图10是本发明加工的外包式钢铝复合轨36的产品横剖面图。带孔的工字形铝型材37上部反向放置二条J型不锈钢38，其中间留有0.5至1.0mm的缝隙，由于采用等离子焊接，J形钢上不必开坡口，从而省下一道工序。焊接后焊缝内的不锈钢焊料的冷却既使左右J形钢38连成一体，又使左右J形钢38紧紧抱住铝型材37，形成外包式钢铝复合轨36。由于铝型材37上部中间开有约Φ 14的圆孔，系挤压成型时产生。在等离子焊接时，该Φ 14圆孔使多余的热能被圆孔中的气流带走，传到铝型材37的工字形腰部及下部的能量已不足以使铝型材37的弹性模量降低，从而保持其产品挠度小于标准值，即简支梁状态下支点距离5m，在中间150kg载荷下的挠度小于7mm，这是在别的生产线上用氩弧焊生产的钢铝复合轨所达不到的。
[0035]图11为本发明用于外包式钢铝复合轨生产时的主机8的侧视图。图的中间部位是焊接装置40，图的左边是预复合器1，主复合器2和重复合器3，图的右边是整形器5，定形器6和水平调节器7。重复合器3和定形器6配有数显装置19，使这二个部分的机构精度达到微米级，从而保证了钢铝复合轨36的产品精度。与图1相比，仅是图1中的垂直调节器4换成了图11中的焊接装置40。焊接装置40包括底下的十字拖板41。铣床架43。等离子焊机42。送丝机44。水箱45。氩气瓶46等。等离子焊枪固定在铣床架43的主轴上。其垂向调节机构可用手动确定等离子焊枪的高低，从而控制等离子火焰的高低，确保二条J形钢38被焊透，保证其焊接牢度。等离子焊接一般不需要焊丝，为了确保二条J形钢的焊缝无缺陷，采用送丝机44添加少量不锈钢焊丝。铣床架43的电机被拆掉，等离子焊接的冷却水源于水箱45和水泵。在外包式钢铝复合轨36的生产过程中，所有下压轮13和上压轮22及固定侧压轮17和活动侧压轮21起到将钢铝复合轨36上下左右夹紧后严格沿着预定的纵向中心线从左向右推进，从而保证等离子火焰始终喷射在二条J形钢8预留的宽
0.5?1.0mm深5?6_的缝隙内，焊接质量就有了保证。固定侧压轮17和活动侧压轮21的圆周凹槽应符合外包式钢铝复合轨36的外形尺寸，或套上使其表面平顺的轮套。
[0036]图12是本发明中焊接装置40的俯视图。主机8的底座上装置的十字拖板41相对于纵向中心线向二边垂直移动铣床架43的位置，从而确保等离子火焰不偏离二条J形钢38的0.5?1.0mm的缝隙中心位置。导辊32托住钢铝复合轨36保证其空间高度不变，等离子焊机42，送丝机44、水箱45和氩气瓶46不放在十字拖板41上，而是直接放在主机(8)的底座上或地面上。外包式钢铝复合轨36沿着焊接装置40的中心(即铣床架43的主轴中心)从左向右以0.5?5米/分钟的速度移动，J形不锈钢厚度薄一些，移动速度可快一些，在保证焊接质量的前提工艺条件下提高生产效率。
【权利要求】
1.一种多功能钢铝复合轨生产线，包括主机(8)和二台牵引机(11)及若干台输料机(12)组成生产线，主机(8)中含有预复合器(I)、主复合器(2)、重复合器(3)、垂直调节器(4)及水平调节器(7)等，其特征是主机(8)中含有整形器(5)和定形器(6)，可以快速生产内包式钢铝复合轨(20)，当垂直调节器(4)更换成焊接装置(40)时，可以中速生产外包式钢铝复合轨(36)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能钢铝复合轨生产线，其特征是焊接装置(40)中的十字拖板(41)可以调节焊接火炬的侧向位置，铣床架(43)可以调节焊接火炬的上下位置。
3.根据权利要求1所述的一种多功能钢铝复合轨生产线，其特征是主机(8)采用一套动力组合(10)经链轮(15)和链条带动预复合器(I)、主复合器(2)、重复合器(3)和定形器(6)及整形器的下压轮(13)和固定侧压轮组合17同步转动。
4.根据权利要求1所述的一种多功能钢铝复合轨生产线，其特征是整形器(5)的整形轮尖角(35)与复合后的铝型材支耳的内侧最高点位置一致。
【文档编号】B60M1/30GK103895532SQ201410148843
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】李雷 申请人:李雷