CN103547500A - 制造有轨车辆的车钩型芯之间的联锁特征的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造两个关联的有轨车辆车钩型芯之间的联锁特征的系统包括芯盒（192）的第一半部、芯盒（192）的第二半部、以及松件（194），其中芯盒（192）的第一半部限定用于形成有轨车辆车钩型芯的第一半部的型腔，芯盒（192）的第二半部限定用于形成有轨车辆车钩型芯的第二半部的型腔，以及松件（194）包括位于成形为装配入所述型腔的第一侧上的延伸部。

Description

制造有轨车辆的车钩型芯之间的联锁特征的方法

技术领域

本发明总体涉及铁路车钩领域，更为具体而言，涉及用于制造铁路车钩的钩舌的内部空间的型芯和制造这些型芯的方法，以及钩舌自身的结构及其制造方法。

背景技术

有轨车辆车钩设置在有轨车辆的各端部以使所述有轨车辆的一个端部与另一有轨车辆的邻近设置的端部连接。这些车钩各自的可接合部分在有轨车辆领域已知为钩舌。例如，在美国专利第4,024,958号、第4,206,849号、第4,605,133号、和第5,582,307号中给出教导的铁路货车车钩的钩舌。

通常使用模具和制造钩舌内部空间的三个型芯，用铸钢来制造车钩钩舌。这三个型芯通常构成后型芯或“肾状”部分，中间型芯或“C-10”或“枢销”部分，以及前型芯或“指状”部分。在铸造过程本身，模具和放置在模具内的三个型芯的相互关系对制造令人满意的铁路货车车钩的钩舌至关重要。

用于生产这些元件的最常用的技术是通过砂型铸造。砂型铸造提供了一种用于形成复合中空形状（例如车钩本体、钩舌、侧架和摇枕）的低成本、高产量的方法。一般的砂型铸造操作中，（1）围绕模型灌筑砂形成模具，该模具通常具有浇注系统；（2）从模具中移除模型；（3）将型芯放置于模具中，封闭该模具；（4）通过浇注系统向模具填充炽热的液体金属；（5）使模具内的金属冷却；（6）通过脱模取下凝固的金属，所述凝固的金属被称为粗铸件；以及（7）对铸件进行研磨和清洁，其中可包括使用研磨机、焊机、热处理和机械加工。

在砂型铸造操作中，使用砂子作为基础材料来制造模具，所述砂子与粘结剂混合以保持形状。模具制造为两个半部—沿模缝线分离的上型部（顶部）和下型部（底部）。砂子围绕模型进行灌筑并在从模具中取出模型之后保持该模型的形状。在型模中切削出出模角度以确保在取出期间从模具中取出型模。在一些砂型铸造操作中，在通过浇注工艺成型过程中使用砂箱支承砂子。型芯插入模具，上型部放置于下型部上以封闭模具。

当铸造复合或中空部件时，型芯用于限定中空内部，或用于限定不能以其他方式由模型制作的复杂部分。通常通过将砂和粘合剂混合在一起，然后在成形为该型芯产生的特征的盒子内填充混合在一起的砂和粘结剂来制成这些型芯。这些芯盒可手工填塞，或者使用吹芯机制成。将型芯从芯盒中移走，并放入模具中。使用指引放置的型芯座来将型芯放置于模具中，并在灌注金属时阻止型芯移动。另外，芯撑可用于支承或抑制型芯的移动，并在凝固过程中熔合至基体金属中。

模具通常含有浇注系统，该浇注系统为熔融金属提供通道，并且控制金属向型腔的流入。这种浇注由直浇口组成，该直浇口控制金属的流速，并且与浇道连接。浇道是金属流过浇口进入型腔的通道。该浇口控制进入型腔的流速，并且防止液体扰动。

在金属灌入模具之后，随着铸件接近固态，铸件冷却并收缩。当金属收缩时，必须继续注入额外的液态金属至收缩区域，否则在最终部件将出现空隙。在具有重厚金属部分的位置，在模具中放置冒口以提供液体金属的副储液器。这些冒口是最后凝固区域，从而使得内容物保持在液态的时间比铸造的部件或型腔的时间长。当型腔的内容物冷却时，冒口补给收缩的区域，确保产生固体最终铸件。在上型模具的顶部开口的冒口，还可作为灌入和冷却期间气体溢出的出口。

在各种铸造技术中，使用不同的型砂粘合剂让砂子保持型模形状。这些粘合剂对最终产品具有很大影响，因为它们控制尺寸的稳定性、表面光洁度、以及各具体过程可完成的铸造细节。两种最典型的砂型铸造方法包括：（1）湿砂，由硅砂、有机粘结剂和水组成；以及（2）由硅砂和快速固化化学粘结剂组成的自硬或常温自硬。传统地，由于与造模材料有关的成本较低，使用湿砂工艺制作车钩本体和钩舌。尽管多年来这种方法在生产这些元件方面是有效的，但这种工艺仍有缺陷。

许多钩舌由于其金属的内部和/或外部不一致而不合格。当在铸造过程中一个或一个以上型芯移动时，可引起这些不一致，造成钩舌壁的厚度变化。这些变化可导致钩舌在使用期间偏载和失效风险增加。

传统上，所述三个型芯各自需要设定在模具内有助于保持各型芯的位置的分离的芯座内。而且，为了避免偏移，额外的支承机制（例如手动插入钉）是必要的。这些技术是劳动密集的并且考虑了人为误差。

早期的设计还可允许在灌入期间由于在一些区域的急剧过渡而导致的钢水流扰动。当金属在高速下填充模具时，这会造成扰动。模具或型芯内的任何急剧或突然过渡也会造成扰动，和/或造成使型芯偏移的压力梯度。而且，扰动或压力梯度可导致模具侵蚀、杂质和再氧化缺陷。这些问题可引发固化问题，例如收缩和多孔，这些固化问题进而导致钩舌不合格。

上述问题均可导致钩舌型芯表面的铸造不一致。所产生的部件的这些不一致和低疲劳强度的后果是极其昂贵的，如美国铁路协会(AAR)对于何时必须报废和更换部件具有严格的标准。2011Field Manual of the AAR在第16条A部分中指出“通过肉眼检查和/或通过使用AAR Specification M-220规定的非破坏性测试确定出……任何区域具有裂缝或发现折断的钩舌应当报废（着重强调）”。由于这些严格的标准，以及在野外更换这些部件的花费，当前需要改善车钩钩舌的强度和/或疲劳寿命以及需要改进用于形成钩舌的型芯的设计。

发明内容

在第一实施方式中，一种用于产生两个关联有轨车辆车钩型芯之间的联锁特征的系统包括芯盒的第一半部、芯盒的第二半部和松件，所述芯盒的第一半部限定用于形成有轨车辆车钩型芯的第一半部的型腔，所述芯盒的第二半部限定用于形成有轨车辆车钩型芯的第二半部的型腔，以及所述松件包括位于第一侧上的适合于装配入所述型腔的延伸部。

附图说明

参考下述附图和描述可以更容易理解本系统。附图中的元件不是必须成比例，而重点放在举例说明本发明的原理上。而且，在附图中，相同的附图标记在不同的视图中指代相应的部件。而且，附图中显示的测量值仅为示例，而非意欲限定权利要求的范围。

图1示出了完成的钩舌的顶视图；

图2示出了完成的钩舌的侧视图；

图3A示出了完成的钩舌的透视图；

图3B示出了从图3A的相反侧看的完成的钩舌的透视图；

图4示出了本发明的部分插入本发明的肾状/C-10型芯的指状型芯的透视图；

图5示出了图4所示的型芯完全地安装在一起；

图6示出了图4所示的型芯的剖视图；

图7示出了图4所示的型芯，其突出第一过渡部分；

图8示出了图4所示的指状型芯的侧视图；

图9示出了图4所示的C-10/肾状型芯的侧视图；

图10示出了图4所示的C-10/肾状型芯的C-10侧的侧视图；

图11示出了现有技术的C-10/肾状型芯和现有技术的指状型芯安装在一起的剖视图；

图12示出了图11所示的型芯，其突出第一过渡部分；

图13示出了图11所示的突出第一过渡部分的型芯的顶视图；

图14示出了图4所示的突出第一过渡部分的型芯的顶视图；

图15示出了钩舌型模中就位的图4所示的型芯，从而示出将围绕该型芯形成的钩舌的形状；

图16示出了钩舌型腔中就位的图11所示的型芯，从而示出将围绕该型芯形成的钩舌的形状；

图17示出了图4所示的结合后的型芯的侧视图；

图18示出了图11所示的结合后的型芯的侧视图；

图19示出了图11所示的结合后的型芯的顶视图；

图20示出了图4所示的结合后的型芯的顶视图；

图21示出了图4和图11所示的型芯在肾状/C-10型芯和指状型芯之间的第二过渡部分处的对比的顶视图；

图22示出了图4所示的对后型芯撑添加了示例性测量值的型芯的顶视图；

图23示出了图4所示的结合后的型芯的侧视图；

图24示出了图4所示的后型芯撑的近视侧视图；

图25示出了图4所示的后型芯撑的近视透视图；

图26示出了图11所示的添加了角度的结合后的型芯的顶视图；

图27示出了在钩舌型腔中就位的图11所示的型芯的顶视图，从而示出该型腔外侧的后型芯撑的延伸部；

图28示出了在钩舌型腔中就位的图4所示的型芯的顶视图，从而示出该型腔外侧的后型芯撑的延伸部；

图29是使用本发明的型芯形成的钩舌型芯的后视图；

图30是使用现有技术型芯形成的现有技术钩舌的后视图；

图31示出了图11所示的型芯的侧视图，其示出了横向模缝线；

图32示出了图4所示的型芯的顶视图，其示出了竖向模缝线；

图33是松件就位的打开的垂直分开的芯盒的顶视图；

图34是图33所示的松件的侧视图；

图35是图33所示的松件的顶视图；

图36是图33所示的松件的透视图；

图37是示出了通过现有技术肾状型芯形成的开口的现有技术钩舌的侧横截面视图；

图38是使用图4所示的型芯形成的钩舌的侧横截面视图；

图39是本发明的示出了C-10销孔的钩舌的横截面视图。

具体实施方式

本发明的第一目的是通过使用具有独特联锁特征的两个型芯减少铸造期间型芯偏移并且因此改善车钩钩舌的强度和疲劳寿命。图1-图3示出了完成的钩舌，用于参考。通过背景技术，完成的钩舌的一般部件将在此参考图1-图3进行描述。钩舌10具有缓冲台12、C-10销孔14、下垂孔16、前面18、全开止挡20、毂部22、钩锁承台24、锁面26、鼻部28、护销凸缘30、牵引面32、牵引台34、脊部36、脊部过渡38、尾部40、尾部止挡件42、锁铁垫44和钩舌内腕46。参考图4，第一特定型芯为指状型芯48，该指状型芯48形成钩舌10的前面18侧的空间，并且第二特定型芯为结合的C-10/肾状型芯50，该结合的C-10/肾状型芯50形成钩舌10的C-10销孔14和尾部40部分。

参考钩舌10的前部，本发明使用独特形状的第一型芯，称之为指状型芯48，如图4至图8所示。图5、图6和图7示出了与肾状型芯50连接的指状型芯48。图4示出了将要与第二或C-10/肾状型芯连接的指状型芯48，通过指状型芯48的壁54上限定的凸出部52和在形成C-10/肾状型芯50的C-10部分60的壁的第一壁58上限定的插槽56的相互作用将所述指状型芯48与第二或C-10/肾状型芯连接。图8仅示出了指状型芯48。

再次参考图5、图7和图14，凸出部52和插槽56的设计形成型芯48与型芯50之间的联锁特征或第一过渡部分62，这在第一过渡部分62形成从肾状/C-10型芯50到指状型芯48的平滑过渡。这种平滑过渡部分62的优势在于它减少了铸造过程中熔融金属的扰动，进而减少了金属中的固化问题（例如杂质、再氧化缺陷和多孔），并且降低了模具侵蚀的可能性。这种特征还会减少钩舌10的内部特征上热裂的发生，热裂的发生是现有铸造的一个问题。而且，它会更好地控制完成的钩舌10的C-10销孔14和牵引台34和缓冲台12之间的尺寸。

本发明所述的部分62相对于图11、图12和图13所示的现有技术过渡部分62已有所变化，从横向和竖向增加了此区域的厚度。例如，在现有技术中，如图11和图12所示，在过渡部分62的邻近C-10型芯50的端壁68的第一端66的如下位置形成锐角64，在该位置所述指状型芯48的突缘52进入C-10型芯50的插槽56。在本发明中，所述锐角被消除并由从型芯50的C-10部分60的第一垂直壁58到该型芯的C-10部分的端壁68的大约0.10"的第一半径70所代替，其被称为第一前挡块表面74并且下面将详细描述。第一半径70在附图中显示为R1。第二半径80在指状型芯48上形成并且从指状型芯48上的第二前挡块76的垂直壁向指状型芯48的外部垂直部分78延伸。第二半径80优选地测量为约0.10"或更大，并且在附图中标记为R2。第一半径70还可以描述为在型芯50的C-10部分60的第一垂直壁58和其与第二半径的切点之间测量为约0.10"。第二半径还可以描述为在指状型芯48的外部垂直部分78和其与型芯50的C-10部分的切点之间测量为约0.10"。

型芯的C-10部分60和指状型芯48之间的第一过渡部分62还通过相对于现有技术（图12和图13所示）增加所述过渡部分62的宽度W和高度H（如图7和图14所示）进行了改进。过渡部分62具有形成纵轴86的第一侧82和第二侧84（图7）并且具有形成横轴92的第三侧88和第四侧90（图14）。从半径R1和R2在过渡部分62的顶侧94上会合的点到R1和R2在过渡部分62的底侧96上会合的点形成高度H。在过渡部分62的第三侧88和第四侧90之间形成过渡部分62的宽度W，如图14所示。第三侧88形成钩舌10的内部或内腕侧98，第四侧90形成钩舌10的尾部止挡件侧100。图12和图13中示出的现有技术，相应的高度H1为约2.40"，宽度W1为约0.922"。

过渡部分62的高度H优选地大于约2.5"并且宽度W优选地大于约0.925"。作为选择，高度H可以相对于对应的现有技术高度增加至少约75%，并且宽度W可以相对于对应的现有技术宽度增加至少约50%。在优选的实施方式中，高度H为约3.98"，宽度W为约1.33"。

这些变化会产生比现有技术过渡更为平滑的从C-10/肾状型芯50到指状型芯48的过渡。消除了现有技术中的锐角64，并且这种更为平滑的过渡部分62在完成的钩舌10的相应区域104形成更为均匀的壁102厚度，如图15所示。在由过渡部分62形成的区域，钩舌10的开口优选地高约3.0"且宽约0.8"。

本发明的第一过渡部分62的设计的另外一方面为添加了前挡块。由C-10/肾状型芯50的C-10部分60和指状型芯48的对应垂直壁74、76分别形成前挡块。如图5-图7所示，前挡块构造使指状型芯48和C-10/肾状型芯50精确配合地彼此对着完全固定，进一步减少型芯的偏移。而且，前挡块表面74、76的设计产生了围绕整个连接接合点108延伸的360°半径。这会使完成的钩舌10的应力减少和固化加强并且减少热裂的可能性。这种前挡块构造还有助于形成如前所述的大半径R1和R2。较大的半径也有助于降低钩舌10中的应力，并且在填充模具时提供更为平滑并且较少扰动的金属流。这进而降低了热裂的可能性。

图4、图6和图8至图10示出了C-10/肾状型芯50的第一前挡块表面74的优选构造。插槽56限定在C-10/肾状型芯50的C-10部分60的第一壁58内并且优选地宽度可约为0.6"-1.0"之间且高度可约为2.00"-3.5"之间。插槽56优选地深度稍微大于1.0"以容纳凸出部52。然而，根据相应的凸出部52的尺寸，插槽深度可以在0.5"-2.5"之间。第一前挡块表面74限定在C-10/肾状型芯50的第一壁58上并且围绕插槽56呈360°延伸，优选地在插槽56外侧测量约0.10"-0.25"并且基本上与第一壁58平行。

相应的第二前挡块表面76（具有与第一前挡块表面74基本相同的测量值从而保持基本精确的装配）限定为围绕凸出部52呈360°延伸，从指状型芯48的壁54延伸并且基本上与指状型芯48的壁54平行。第二前挡块76优选地在凸出部52的表面外侧延伸约.10"-.35"之间。凸出部52包括顶壁110和底壁112，所述顶壁110和底壁112成锥形以便凸出部52的进入插槽56的端部114的高度小于凸缘52的另一端116的高度。凸出部52从指状型芯48的壁54到该凸出部52的端部114优选地大于约1.0"。凸出部52优选地宽约0.60"-0.90"且高约2.75"-3.25"。锥形角A优选地大于约1°。图4示出了指状型芯48插入C-10/肾状型芯50，图5示出了两个型芯48、50通过第一前挡块72和第二前挡块74齐平在一起而完全安装在一起并且示出了两个型芯48、50之间的平滑且基本连续的过渡部分62。当型芯40、50安装在一起时，联锁特征62有效地形成高度大于约2.5"且宽度大于约0.75"的过渡部分62。

较大尺寸的过渡部分形成了更为坚固的接合点，其在型芯组装之前的处理期间或在这些型芯作为组件放入模具时降低接合点断裂的可能性。

在作为选择的实施方式中（未示出），肾状型芯和C-10型芯是分离的。凸出部和第一前挡块表面限定在位于第二壁118上的C-10型芯上。在此实施方式中，插槽和第二前挡块表面限定在肾状型芯上。凸出部和插槽及其各自的挡块表面设计为以与在先实施方式中的凸出部和插槽相同的方式装配在一起。

在另外的作为选择的实施方式中（未示出），键形物限定在插槽上并且相应的孔限定在凸出部上（或反之亦然）以充当失效保护，以使型芯不能向后组装。

本发明的另一方面是对C-10/肾状型芯50的肾状部分59和C-10部分之间的第二过渡部分120（图17和图20中通常显示为阴影部分）的修改。如图11-图13所示，现有技术型芯包括在这些型芯部分59、60之间该位置处急剧的过渡122。这种过渡在铸造期间不利于金属贯穿钩舌有效流动并且在铸件冷却时可促使热裂。

当从前面18补浇铸件时，液体金属趋于在较薄的部分冷却更快。在现有设计中，此区域的壁厚度变化相当大，特别是在图16所示的急剧过渡部分122。由于液体金属在进入由急剧的过渡122建立的较厚壁之前首先必须穿过较薄的部分，它会较快冷却，这会导致在最终部件上的缺陷。

在本发明中，如图4至图7、图14、图15、图17和图20所示，材料添加至与现有技术型芯的同一区域（例如图11至图13、图16、图18和图19所示的相同区域）相比的第二过渡部分120。如图17所示，第二过渡部分120由在上部C-10型芯部分60的肾状部侧壁126和钩舌尾部侧132之间延伸的顶壁124限定。底壁128在C-10型芯的下壁和钩舌尾部侧132之间延伸；第一侧134和第二侧136分别在钩舌10的内腕侧138和钩舌10的尾部侧132之间延伸。至少约1.93"的材料已添加至该部分的竖向高度H2使其至少约3.50"，至少约0.97"的材料已添加至此部分的横向宽度W2使其宽至少约1"。这种较平滑的过渡产生厚度更为均匀的内腕侧壁140，如图15所示。

这种较平滑的过渡和更为均匀的内腕侧壁140位于钩舌10的内腕部分142并且具有最靠近钩舌尾部40的第一部分A144、最靠近钩舌牵引面32的第三部分C148、以及位于第一部分144和第三部分148之间的第二部分B146（图16示出了典型现有技术部件的相同区域，分别使用144a、146a和148a标记）。重要是的要注意，每个部分的长度为了参考目的在附图中已进行了一般化，权利要求并不限于所图示的这些部分的精确尺寸。

在一种实施方式中，第一部分144的内腕侧壁140的厚度优选地大于第二部分146的内腕侧壁140的厚度，第二部分146的内腕侧壁140的厚度优选地大于第三部分148的内腕侧壁140的厚度。而且，第一部分144中内腕侧壁140的至少一部分和第三部分148的内腕侧壁140的至少一部分之间的厚度差小于约17%，第一部分144中内腕侧壁140的至少一部分和第二部分146的内腕侧壁140的至少一部分之间的厚度差小于约11%，第二部分146中内腕侧壁140的至少一部分和第三部分148的内腕侧壁140的至少一部分之间的厚度差小于约11%。在另外的实施方式中，第一部分144中内腕侧壁140的至少一部分和第二部分146的内腕侧壁140的至少一部分之间的厚度差小于约17%，第二部分146中内腕侧壁140的至少一部分和第三部分148的内腕侧壁140的至少一部分之间的厚度差小于约30%。在又一些其他实施方式中，第一部分144中内腕侧壁140的至少一部分和第二部分146的内腕侧壁140的至少一部分之间的厚度差小于约4%，第二部分146中内腕侧壁140的至少一部分和第三部分148的内腕侧壁140的至少一部分之间的厚度差小于约11%。

作为例子，部分A144内的内腕侧壁140的至少一部分的厚度可以为至少约1.34",部分C内的内腕侧壁140的至少一部分的厚度可以为至少约1.19"。作为参照，在图16所示的现有技术钩舌中，部分A144内的内腕侧壁140的至少一部分的厚度可以为至少约1.40"，部分B内的内腕侧壁140的至少一部分的厚度可以为至少约1.69"且部分C内的内腕侧壁140的至少一部分的厚度可以为至少约1.19"。

在另外的实施方式中，第一部分144的内腕侧壁140的厚度优选地小于第二部分146的内腕侧壁140的厚度并且第二部分146的内腕侧壁140的厚度优选地小于第三部分148的内腕侧壁140的厚度。在此实施方式中，包括部分A、B和C的内腕部分的整个内腕侧壁142的壁厚度在整个内腕部分的变化小于10%。在又一些其他实施方式中，包括部分A、B和C的整个内腕侧壁140在整个尾部止挡件侧壁141的变化小于17%。在又一些另外的实施方式中，包括部分A、B和C的整个内腕侧壁140在整个尾部止挡件侧壁141的变化小于3.5%。

相似的变化已应用至型芯的尾部止挡件侧133。材料添加至该部分的纵向高度H2和横向宽度W2。这种较平滑的过渡会产生厚度更为均匀的尾部止挡件侧壁141，如图15所示。这种较平滑的过渡位于钩舌10的内腕部分的尾部止挡件侧壁141并且具有最靠近钩舌尾部40的第一部分X145、最靠近钩舌牵引面32的第三部分Z149，以及位于第一部分145和第三部分149之间的第二部分Y147（图16示出了典型现有技术部件的相同区域，分别使用145a、147a和149a标记）。重要的是要注意，每个部分的长度为了参考目的在附图中已进行了一般化，并且权利要求不限于所图示的这些部分的精确尺寸。

在一种实施方式中，第一部分145的至少一部分的尾部止挡件侧壁141的厚度优选地大于第二部分147的尾部止挡件侧壁141的厚度，并且第二部分147的尾部止挡件侧壁141的厚度优选地大于第三部分149的尾部止挡件侧壁141的厚度。而且，第一部分145的尾部止挡件侧壁141的至少一部分和第二部分147的尾部止挡件侧壁141的至少一部分之间的厚度差小于约32%，并且第二部分147的尾部止挡件侧壁141的至少一部分和第三部分149的尾部止挡件侧壁141的至少一部分之间的厚度差小于约68%。在另外的实施方式中，第一部分145的尾部止挡件侧壁141的至少一部分和第二部分147的尾部止挡件侧壁141的至少一部分之间的厚度差小于约4%，并且第二部分147的尾部止挡件侧壁141的至少一部分和第三部分149的尾部止挡件侧壁141的至少一部分之间的厚度差小于约51%。

作为例子，部分X144内尾部止挡件侧壁141的至少一部分的厚度可以为至少约1.23",部分Y内尾部止挡件侧壁141的至少一部分的厚度可以为至少约1.19"，并且部分Z内尾部止挡件侧壁141的至少一部分的厚度可以为至少约0.58"。作为参照，在图16所示的现有技术钩舌中，部分X144内尾部止挡件侧壁141的至少一部分的厚度可以为至少约1.23",部分Y内尾部止挡件侧壁141的至少一部分的厚度可以为至少约1.81",并且部分Z内尾部止挡件侧壁141的至少一部分的厚度可以为至少约0.58"。

在又一另外的实施方式中，包括部分X、Y和Z的整个尾部止挡件侧壁141在整个尾部止挡件侧壁141的变化小于32%。在又一实施方式中，包括部分X、Y和Z的整个尾部止挡件侧壁141在整个尾部止挡件侧壁141的变化小于3.2%。

而且，在另外的实施方式中，第一部分145的尾部止挡件侧壁141厚度优选地小于第二部分147的尾部止挡件侧壁141厚度，并且第二部分147的尾部止挡件侧壁141厚度优选地小于第三部分149的尾部止挡件侧壁141厚度。又一次，在这种备选的实施方式中，优选地，包括部分X、Y和Z的整个内腕部分的尾部止挡件侧壁141厚度的变化小于17%。在其他的备选实施方式中，优选地，包括部分X、Y和Z的整个内腕部分的尾部止挡件侧壁141厚度的变化小于3.5%。这些变化在铸件的应力最高的区域之一产生稍微较厚的横截面区域。较厚的区域降低了应力。

这种新设计的第二过渡部分使钩舌10具有厚度大约1.0"或更厚的壁150，如图15所示。此外，本发明的一种实施方式具有的材料比如图21所示的C-10型芯60的内腕侧138上的现有技术型芯少约0.070"，图21示出了现有技术型芯重叠在本发明型芯的实施方式上。这产生了如图21所示的从尾部止挡件侧壁152到内腕侧壁154的测量值为约2.370"的型芯。这种变化在所生成的钩舌10的C-10钩舌销孔14内产生位于中心的缓冲区域155，缓冲区域155比钩舌销孔直径的108%大，如图39所示。

在本发明的作为选择的实施方式中，如现有技术使用三个型芯，但如上面具体描述对过渡部分进行了结构变化。而且，关于使用分离的C-10型芯和肾状型芯，可预见，在各型芯的垂直壁上具有前挡块的凸出部和插槽连接结构可以以如在先描述的在C-10/肾状型芯和指状型芯之间具有前挡块的突缘和插槽连接相同的方式使用。这会在肾状型芯和C-10型芯之间的区域形成具有前挡块、凸出部和插槽的过渡结构。凸出部优选地在肾状型芯上从C-10型芯延伸入相应的插槽。

在本发明的另一方面中，重新设计了C-10/肾状型芯50的肾状部分59的后型芯撑156以改善型芯撑和减少偏移。在铸造期间，形成部件的内部空间的型芯安装在模具160的型芯座内，该模具160包括上型部和下型部，其中型芯48、50置于下型部内。重新设计的后型芯撑部分156也消除了锐角转角162，锐角转角162通常在现有技术型芯中由于在后型芯撑156退出上型部和下型部的平面166处的锐角164而形成。图26和图27示出了示例性的现有技术设计。

下面所用的术语“型腔”是指上型部和下型部的形成钩舌10的外壁168的部分。图28示出了下型部中型腔的形状，其中结合后的型芯48、50位于适当位置。后型芯撑部分156包括直部170和外展部172并且优选地在型腔的平面166外侧延伸至少0.5"，所述平面166在型芯48、50在下型部内就位时形成钩舌10的尾部40的竖向外壁168。而且，后型芯撑156的在平面166外面延伸的壁174向外展开以便在壁174与后型芯撑156的从型腔竖向退出平面166和横向退出平面178两者之间形成钝角176，如图22和图24所示。这些向外展开的壁174增强了型芯48、50的稳定性，有助于在钩舌10的这些区域的金属固化，以及减少了钩舌尾部40的孔188的边缘周围的应力集中并且减少热裂的可能性。由于消除了现有技术中的锐角，还在这些区域减少了应力冒口。

在优选的实施方式中，后型芯撑156包括外展部172和直部170。后型芯撑156的直部170的顶壁180和底壁182的宽度为至少约2.12"。后型芯撑156的直部170的侧壁184、186的高度为至少约1.76"。从退出平面166到型芯座的端部186的距离优选地至少约0.25"。后型芯撑156的直部170的转角196的半径优选地约0.3"-0.6"。后型芯撑156的宽度W3优选地为约2.12"并且高度优选地为约1.76"。而且，重要的是要注意，这些测量值可以进行改变以适应不同的型芯座尺寸。后型芯撑156的面积大约在1.5-4.0平方英寸之间。在作为选择的实施方式中，后型芯撑部分156包括位于后型芯撑156的底部上的比该后型芯撑156的顶部上的半径小的半径。

所述型芯组合48、50的使用产生了如图29所示的钩舌10，该钩舌具有位于钩舌尾部40的开口188，其高度与宽度的比例在约1:0.4和1:1.3之间，高度与最大转角半径的比例在约1:1.25和1:18之间，宽度与最大转角半径的比例在约1:1.75和1:22之间。钩舌尾部40的开口188的宽度在约1.4"-2.2"之间并且该开口的高度在约1.0"-1.8"之间。在作为选择的实施方式中，转角半径196、197大于约0.25"。在另外的备选实施方式中，所述开口的转角半径在0.1"-0.8"之间。在另外的实施方式中，上部转角半径196优选地为至少0.65"并且下部转角半径197优选地为至少0.4"。

在本发明的另外的实施方式中，提供了一种形成用于车钩钩舌的型芯的方法。传统上，型芯在模具中形成，产生具有横向模缝线199的部件，如图31所示。型芯传统上通过加热树脂工艺或Isocure形成。本发明使用壳模砂心工艺。本领域众所周知，壳模砂心工艺是使用裹贴砂的热激活系统。砂子可以使用薄的酚醛诺福克树脂通过将砂子与所述树脂混合并且随后加热、融化树脂以涂覆砂子来进行热涂覆。涂覆树脂的砂子在六次甲基四胺水溶液中冷却并且研磨直至砂体分解。随后对所述砂子充气以将其粒子化。作为选择，砂子可以温涂覆。向砂子中添加硬脂酸钙、诺福克树脂的六次粉和水/酒精溶液并且加热。这种混合物随后冷却并且充气以将其粒子化。通过这些工艺中的任意一者获得的裹贴砂随后放置于加热的芯盒并且停留至加热的芯盒中融砂的壳达到期望的厚度。在固化之后，将所述壳从芯盒中取出。通常，使用Isocure的更为传统的工艺中，这些芯盒沿着横向轴分离，形成横向模缝线并且相应地拔出壁。

本发明的方法可并入垂直取向的模缝线190，模缝线190沿型芯的从后型芯延伸部198到型芯60的C-10部分的端部延伸的近似中间设置。图32图示了完成的型芯上的模缝线190。图33示出了打开状态的芯盒192的两个半部。芯盒192的第一半部和第二半部制备为具有C-10/肾状型芯的合适的一半特征。型芯的出模角度也适当地移位以适应这种由于模缝线190的重新定位导致的变化。竖向分离的型芯的C-10部分60的所产生的出模角度优选地小于3°，这使最终的钩舌的C-10部分在铸造时具有小于3°的出模角度。另外的实施方式不具有出模角。

尽管避免了现有设计中的C-10销的装填，在钩舌10荷载表面发生磨损后，应该会发生一些装填，由于0出模角的C-10销孔14，会导致均匀装填C-10销。与之相比，横向分离的型芯的C-10孔通常具有高达3°的出模角度并且导致集中装填C-10销和钩舌C-10销孔14。C-10销的集中装填更可能导致销弯曲或销失效，销弯曲或销失效中的任意一种均会使车钩钩舌10难以或不可能正常工作。集中装填还可发生在拔模后的C-10钩舌销孔14中，这也可导致比C1-10销孔14中预期的装填条件更高的装填。与集中装填拔模后C-10销孔相比，模缝线的90°移位可使C-10销孔的尺寸非常精确。

上述方法可用于通过本领域已知的壳模砂心工艺、常温自硬工艺或任何其他型芯生产工艺形成型芯。

而且，如果型芯48、50包括诸如上述的联锁特征，分离的松件194可以用于芯盒192，放置在芯盒192的C-10部分的外侧上的凹口内，其中指状型芯48在这一侧具有相应的凸出部52。松件194在至少一侧具有延伸进入开口的延伸部198，所述延伸部198形成型芯的C-10部分。松件的延伸部198优选地测量为高至少约3.0"并且宽至少约.8"。而且，松件194包括邻接延伸部198的平坦面200，该平坦面200形成型芯的C-10部分上第一前挡块74。该平坦面测量为高至少约4.0"且宽至少约1.3"并且围绕延伸部198呈360°延伸。

钩舌顶部的牵引台34也进行了重新设计以建立与图37所示的现有技术型芯的相同区域相比更为均匀的壁厚度，如图38所示。这种变化产生在牵引台34的正面204上具有均匀壁厚度的牵引台竖向壁202的钩舌10。如图37所示，传统的牵引台表面32的壁厚度从牵引台表面32的顶部206到面32的底部208不同。在示出的例子中，壁面32从牵引台表面的顶部206处的0.560"变成牵引台表面32的底部208处的0.49"。在本发明的重新设计的钩舌10中，壁厚度从顶部206到底部208保持基本相同，如图38所示。在示例性的实施方式中，壁厚度从牵引台表面32的顶部206到从牵引台表面32的底部208保持在约0.47"-0.53"。作为选择，牵引台34的正面32的统一的壁厚度可以通过使用适当地重新设计的横向分离的型芯形成。

因为牵引台34传送施加至车钩的纵向荷载的主要部分，统一的壁厚度，特别是在顶部牵引台34的底部半径210上的统一的壁厚度，产生更强构造。均匀部分壁厚还允许更为一致的金属填充和更为一致的金属冷却，这改善了铸件在此区域的可靠性或完整性并且减低了热裂的可能性。这点非常重要，因为AAR对钩舌的这些区域应用较高的标准。要求它们通过最小极值载荷为650,000lbs的静载张力测试。必须通过这些牵引台34的大载荷可以产生非常高的应力和挠曲，更不用提该特征的重复装载产生了要求几乎完美表面和表面下的材料条件的极端疲劳条件。

意欲将上述的具体实施视为是示例性的而非限制性的，并且，应当理解，随附的权利要求（包括全部的等同体）意在限定本发明的原理和范围。

Claims (8)

1.一种用于制造两个关联有轨车辆车钩型芯之间的联锁特征的系统，所述系统包括：

芯盒的第一半部，限定用于形成有轨车辆车钩型芯的第一半部的型腔；

芯盒的第二半部，限定用于形成有轨车辆车钩型芯的第二半部的型腔；

松件，成形为装配入所述型腔，所述松件包括位于第一侧上的延伸部。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述延伸部测量为至少约3.0"高并且至少约0.8"宽。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述延伸部还包括平坦面，该平坦面被限定为邻近所述延伸部并且测量为至少约4.0"高且至少约1.3"宽。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述平坦面延伸至所述延伸部并且围绕所述延伸部360°。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述松件进一步包括从垂直于所述第一延伸部的一侧延伸的第二延伸部。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述松件进一步包括从与所述第二延伸部相反的一侧延伸的第三延伸部。

7.如权利要求5所述的系统，其中所述第二延伸部装配入所述芯盒的第一半部的凹口内。

8.如权利要求6所述的系统，其中所述第三延伸部装配入所述芯盒的第二半部的凹口内。

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