CN107901320A - 一种轮缘固体润滑块的模压模具及润滑块加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种轮缘固体润滑块的模压模具及润滑块加工方法，包括固定设置的下模和可上下移动的上模，所述上模包括上模模芯，所述下模包括下模模芯，在所述下模模芯的下方设置有可上下移动的顶针，在所述下模模芯的底部设置有用于顶针插入的通孔，所述上模模芯、顶针和下模模芯的型腔组成轮缘固体润滑块的型腔。本发明通过设置能够向上移动并对固体润滑块头部粉料施加压力的顶针，使模压模具在压制固体润滑块时，上模模芯和顶针分别向下和向上作用于固体润滑块粉料，从而有效避免只有上模模芯下压成型时存在的润滑块头部疏松易剥落的问题。

Description

一种轮缘固体润滑块的模压模具及润滑块加工方法

技术领域

本发明涉及一种模压模具，特别涉及一种轮缘固体润滑块的模压模具及润滑块加工方法。

背景技术

当列车运行到小曲线路段时，外轨侧导向轮的轮缘将与钢轨的轨距角、轨距面接触，由于接触压力大并伴随有冲击，同时接触斑内的滑动速度分量较大，因此将导致严重的轮轨磨损，同时还会增加列车运行阻力，带来噪音污染等问题。

目前普遍采用轮缘润滑的方式减小轮轨间的有害摩擦并降低磨损。轮缘润滑是指在车轮轮缘表面上涂覆润滑剂，从而降低轮轨摩擦系数，减小轮轨磨损。此外，轮缘润滑还可以显著的节约列车牵引能耗，降低轮轨噪声和车轮爬轨倾向，提高列车的运行安全性。

如果按照使用润滑剂的类型来分，轮缘润滑可分为使用润滑油或润滑脂的湿式润滑以及使用固体润滑剂的干式润滑两种。干式润滑技术可以有效解决钢轨和轮缘的疲劳剥离掉块问题，避免油脂润滑存在的致命缺陷。同时，固体润滑剂具有环境适应性好、附着力强、易成膜、抗极压和长效性好的优点。相对于湿式润滑，干式润滑因具有许多独特的优势，已经成为未来轮缘润滑技术的发展方向。

如图1所示，在干式润滑中，固体润滑剂往往被加工成具有锥形凸台和锥形凹槽的块状，使用时，若干个固体润滑块前后插接在一起，当一个润滑块磨损后，与之插接的另一个润滑块能够随时跟上，使润滑过程连续。

发明内容

本发明的主要目的是为解决现有技术中的技术问题，提供一种制备成本低、精度高的轮缘固体润滑块的模压模具。

本发明的另一个目的是提供一种轮缘固体润滑块的加工方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轮缘固体润滑块的模压模具，包括固定设置的下模和可上下移动的上模，所述上模包括上模模芯，所述下模包括下模模芯，在所述下模模芯的下方设置有可上下移动的顶针，在所述下模模芯的底部设置有用于顶针插入的通孔，所述上模模芯、顶针和下模模芯的型腔组成轮缘固体润滑块的型腔。

进一步，所述上模还包括模具盖板、上模零件，所述模具盖板、上模零件、上模模芯从上到下依次固定连接，在所述上模零件上设置有电加热棒和热电偶。

进一步，所述下模还包括第一下模零件、第二下模零件、第三下模零件、第四下模零件、顶针板、顶针板盖、模具底板，所述下模模芯、第一下模零件、第二下模零件依次固定连接，在所述第二下模零件与模具底板之间固定有第三下模零件、第四下模零件，在第三下模零件、第四下模零件之间设置有顶针板、顶针板盖，所述顶针板设置在顶针板盖上方，所述顶针与顶针板固定连接，在所述顶针板与第二下模零件之间设置有用于顶针复位的收缩装置。

进一步，所述收缩装置包括多根导柱、套设在导柱上的复位弹簧，所述导柱设置在顶针板与第二下模零件之间，所述复位弹簧底部与顶针板相抵，顶部穿过第二下模零件的孔与第一下模零件相抵。

进一步，在所述第一下模零件上设置有电加热棒和热电偶。

本发明的另一个技术方案是：

一种轮缘固体润滑块的加工方法，包括如下步骤：

步骤一，制备轮缘固体润滑块粉料；

步骤二，将粉料加入下模模芯的型腔中，上模模芯压入下模模芯的型腔中，对粉料进行加压；

步骤三，顶针向上运动，对下模模芯型腔中的粉料进行二次加压；

步骤四，脱模。

进一步，在所述步骤一中，在容器内放置树脂单体并进行加热搅拌和真空脱气，一定时间之后停止真空脱气，将固体润滑组分依次、匀速加入容器，同时保持加热和搅拌，加入完成后开启真空脱气，一定时间后停止真空脱气，将促进剂加入容器，继续加热和搅拌，加入完成后开启真空脱气，一定时间后停止真空脱气，将固化剂加入容器，继续加热和搅拌，加入完成后开启真空脱气，一定时间后停止真空脱气，将混合体系加热固化、冷却并粉碎制成轮缘固体润滑块粉料。

进一步，在所述步骤一和步骤二之间增加一个步骤，该步骤为清理模具型腔表面，在型腔表面涂抹脱模剂。

进一步，在所述步骤一和步骤二之间增加一个步骤，该步骤为对上模和下模进行加热。

进一步，在所述步骤三和步骤四之间增加一个步骤，该步骤为保持模具加压状态不变，关闭上模、下模的电加热，使模具在室温环境下自然冷却。

综上内容，本发明所述的一种轮缘固体润滑块的模压模具及润滑块加工方法，具有如下优点：

(1)、通过设置能够向上移动并对固体润滑块头部粉料施加压力的顶针，使模压模具在压制固体润滑块时，上模模芯和顶针分别向下和向上作用于固体润滑块粉料，从而有效避免只有上模模芯下压成型时存在的润滑块头部疏松易剥落的问题。

(2)、轮缘固体润滑块粉料的制备过程中采用加热、搅拌、真空脱气等方式，有效保证了操作人员的人身安全，并且加速了溶剂和气体反应物的挥发过程，加快了反应速度。

(3)、通过对树脂单体在加热搅拌的条件下真空脱气，以及在加入固体润滑组分、促进剂和固化剂时继续采用真空脱气的方法，有效的减少了粉碎后轮缘固体润滑块粉料内的微观气泡。

附图说明

图1是本发明轮缘固体润滑块的结构示意图；

图2是本发明模具的剖视图；

图3是本发明模具在油压机上的安装示意图。

如图1至图3所示，上模1、下模2、模具盖板3、上模零件4、电加热棒安装孔41、热电偶安装孔42、上模模芯5、下模模芯6、第一下模零件7、电加热棒安装孔71、热电偶安装孔72、第二下模零件8、第三下模零件9、第四下模零件10、顶针板11、顶针板盖12、顶针13、模具底板14、导柱15、复位弹簧16、上工作台面17、下工作台面18、油压机工作缸19、油压机顶出缸20。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，一种轮缘固体润滑块的模压模具，包括上模1、下模2，其中上模1可上下移动，下模2为固定设置。

上模1包括模具盖板3、上模零件4和上模模芯5，模具盖板3、上模零件4和上模模芯5从上到下依次固定连接，在上模零件4上开设有四个电加热棒安装孔41、和一个热电偶安装孔42，在安装孔内设置电加热棒和热电偶，用于给上模1加热并控制加热温度。

下模2包括下模模芯6、第一下模零件7、第二下模零件8、第三下模零件9、第四下模零件10、顶针板11、顶针板盖12、顶针13、模具底板14，下模模芯6、第一下模零件7、第二下模零件8件依次固定连接，在第二下模零件8与模具底板14之间固定有第三下模零件9、第四下模零件10，在第三下模零件9、第四下模零件10之间设置有顶针板11、顶针板盖12，顶针板11设置在顶针板盖12上方，顶针13与顶针板11固定连接。

顶针板11、顶针板盖12、顶针13可上下移动，设置在下模模芯6的下方，在下模模芯6的底部设置有用于顶针13插入的通孔，上模模芯5、顶针13和下模模芯6的型腔组成轮缘固体润滑块的型腔。

在顶针板11与第二下模零件8之间设置有用于顶针13复位的收缩装置，收缩装置包括多根导柱15、套设在导柱15上的复位弹簧16，导柱15设置在顶针板11与第二下模零件8之间。在顶针板11底部开设有阶梯孔，导柱15穿过阶梯孔并且导柱15下端与阶梯孔配合安装，导柱15下端面与顶针板11下端面平齐，通过顶针盖板12与顶针板11之间的压紧配合将导柱15下端面压紧，导柱15顶端穿过第二下模零件8，并从第一下模零件7穿出。复位弹簧16底部与顶针板11相抵，顶部穿过第二下模零件8的孔与第一下模零件7相抵。通过收缩装置，顶针13可自行向下移动，在顶针13上下移动时，导柱15起到导向作用。

在第一下模零件7上开设有四个电加热棒安装孔71和一个热电偶安装孔72，在安装孔内设置电加热棒和热电偶，用于给下模2加热并控制加热温度。

如图3所示，采用油压机作为模压模具的加压设备。在上、下模闭合的状态下，将上模1的模具盖板3固定在油压机的上工作台面17上，将下模2的模具底板14固定在油压机的下工作台面18上。上、下模分别与油压机的上、下工作台面固定在一起，在后续的模压过程中上、下模能够保证较高的合模精度。

在上、下模闭合的过程中，上模模芯5在油压机工作缸19的推动下向下压入下模模芯6的型腔中，顶针13在油压机顶出缸20的推动下向上压入下模模芯6的型腔中，由上模模芯5、顶针13和下模模芯6的型腔共同构成了固体润滑块的型腔。

由于固体润滑块粉料较为松散，在模压成型过程中的压缩比较大，因此，为了得到形状规则、尺寸准确并且材料密实的固体润滑块，就需要根据粉料在实际模压力作用下的压缩比来确定下模模芯6的型腔尺寸。

采用上述模压模具压制固体润滑块时，由于上模模芯5和顶针13分别向下和向上作用于固体润滑块粉料，因此能够有效避免只有上模模芯5下压成型时存在的润滑块头部疏松易剥落的问题。

采用上述模压模具压制固体润滑块时，能够一次成型出形状规则、尺寸准确、表面光洁并且材料密实的固体润滑块，而且润滑块的密度分布更加均匀。

一种轮缘固体润滑块的加工方法，包括如下步骤：

步骤一，制备轮缘固体润滑块粉料。

本发明中轮缘固体润滑块的粉料以一种或者几种树脂为基材，在其中加入多种固体润滑组分，经过粉料制备以及对粉料进行模压后制得。其中树脂可以为酚醛树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂等。固体润滑组分为二硫化钼、石墨、铜粉、铝粉、滑石粉、碳纤维、玻璃纤维、石蜡、聚四氟乙烯粉、二硫化钨、氧化铅、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、氮化硼、碳酸钙、碳化硅、云母粉、陶土和白黏土等，其中，所添加的粉体粒径应在0.5-10μm之间。

制备轮缘固体润滑块粉料的过程如下：称取一定量的树脂单体置于三口烧瓶中，将三口烧瓶放入电热套中，以50-80℃的恒温加热。将机械搅拌器的搅拌棒从烧瓶的一个瓶口深入到树脂单体中，并将该瓶口密封，持续机械搅拌。在三口烧瓶的另一个瓶口上安装排气阀。在三口烧瓶的第三个瓶口上安装真空抽气装置，对树脂单体进行真空脱气处理，真空度为0.07-0.09Mpa，脱气时间为10-60min，以排除树脂单体中的气体成分。

停止真空脱气，打开三口烧瓶的排气阀，将固体润滑组分依次、匀速加入树脂单体中，同时保持加热和搅拌，使每一种固体润滑组分充分分散于体系中。关闭排气阀，继续加热和搅拌，开启真空脱气，脱气时间为1-2h，以排除混合体系中的气体成分。

停止真空脱气，打开排气阀，向混合体系中缓慢加入促进剂(如环烷酸钴、二乙烯三胺、异辛酸钴、环烷酸铜和异辛酸钙等)，继续加热和搅拌，使促进剂充分分散于混合体系中。待促进剂加入完毕后，关闭排气阀，开启真空脱气，脱气时间为1-5min。

停止真空脱气，打开排气阀，向混合体系中缓慢加入固化剂(如过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰、六次甲基四胺和对羟基苯磺酸等)，继续加热和搅拌，使固化剂充分分散于混合体系中。待固化剂加入完毕后，关闭排气阀，开启真空脱气，脱气时间为5-10min。

停止真空脱气，打开排气阀，移除真空抽气装置和机械搅拌装置，将混合体系倒入玻璃烧杯中。

将盛有混合体系的玻璃烧杯置于烘箱中，根据不同混合体系的固化特征选择合适的固化温度和固化时间(例如，固化温度为100℃，固化时间为3h)。通过混合体系的硬度值来判断烘烤终点，混合体系的硬度不易太软，也不易太硬，一般选择30HBa为宜。待加热结束后，关闭烘箱，使混合体系自然冷却到40℃以下。取出混合体系，将预聚的固体润滑块体进行切割处理，得到体积较小的块体，块体体积小于1cm³，然后置于不锈钢粉碎机中进行粉碎，粉碎3-5次，每次2min。

将粉碎机中的粉料取出，先过80目筛网除去较大的颗粒，然后过250目筛网除去大部分较小的颗粒，最后将剩余粉料作为模压原材料。

轮缘固体润滑块粉料的制备过程中采用加热、搅拌、真空脱气等方式，有效保证了操作人员的人身安全，并且加速了溶剂和气体反应物的挥发过程，加快了反应速度。

通过对树脂单体在加热搅拌的条件下真空脱气，以及在加入固体润滑组分、促进剂和固化剂时继续采用真空脱气的方法，有效的减少了粉碎后轮缘固体润滑块粉料内的微观气泡。

步骤二，清理模具型腔表面，在型腔表面涂抹脱模剂。用丙酮、酒精等有机溶剂清洗构成固体润滑块型腔的各个表面，包括上模模芯5和顶针13的外表面以及下模模芯6的型腔表面，去除表面的油污、灰尘、残留的脱模剂和固体润滑材料等。用毛刷在上模模芯5和顶针13的外表面以及下模模芯6的型腔表面涂刷脱模剂(如滑石粉和微晶蜡等)，确保涂刷均匀。

步骤三，通过电加热棒、热电偶对上模1和下模2进行加热，分别控制上、下模的加热温度，使上、下模的温度稳定在130℃左右。

步骤四，将粉料加入下模模芯6的型腔中，使粉料充满整个型腔。设定油压机工作缸19的工作压力，缓慢降下油压机的上工作台面17，使上模模芯5缓慢压入下模模芯6的型腔中，对固体润滑块粉料进行加压。

步骤五，待上模模芯5压入到位后，设定油压机顶出缸20的工作压力，使油压机的顶出缸20动作，活塞杆推动顶针板盖12、顶针板11和顶针13向上运动，对下模模芯6型腔中的固体润滑块粉料进行二次加压。

步骤六，保持模具加压状态不变，关闭上模1、下模2的电加热，使模具在室温环境下自然冷却至60℃以下。

步骤七，降下油压机顶出缸20的活塞杆，顶针13、顶针板11和顶针板盖12在四个复位弹簧16的作用下向下移动，使顶针13脱离固体润滑块，缓慢升起油压机的上工作台面17，分开上模1和下模2。再次启动油压机的顶出缸20，使活塞杆推动顶针13向上运动，顶出固体润滑块。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轮缘固体润滑块的模压模具，其特征在于：包括固定设置的下模和可上下移动的上模，所述上模包括上模模芯，所述下模包括下模模芯，在所述下模模芯的下方设置有可上下移动的顶针，在所述下模模芯的底部设置有用于顶针插入的通孔，所述上模模芯、顶针和下模模芯的型腔组成轮缘固体润滑块的型腔。

2.根据权利要求1所述的一种轮缘固体润滑块的模压模具，其特征在于：所述上模还包括模具盖板、上模零件，所述模具盖板、上模零件、上模模芯从上到下依次固定连接，在所述上模零件上设置有电加热棒和热电偶。

3.根据权利要求1或2所述的一种轮缘固体润滑块的模压模具，其特征在于：所述下模还包括第一下模零件、第二下模零件、第三下模零件、第四下模零件、顶针板、顶针板盖、模具底板，所述下模模芯、第一下模零件、第二下模零件依次固定连接，在所述第二下模零件与模具底板之间固定有第三下模零件、第四下模零件，在第三下模零件、第四下模零件之间设置有顶针板、顶针板盖，所述顶针板设置在顶针板盖上方，所述顶针与顶针板固定连接，在所述顶针板与第二下模零件之间设置有用于顶针复位的收缩装置。

4.根据权利要求3所述的一种轮缘固体润滑块的模压模具，其特征在于：所述收缩装置包括多根导柱、套设在导柱上的复位弹簧，所述导柱设置在顶针板与第二下模零件之间，所述复位弹簧底部与顶针板相抵，顶部穿过第二下模零件的孔与第一下模零件相抵。

5.根据权利要求3所述的一种轮缘固体润滑块的模压模具，其特征在于：在所述第一下模零件上设置有电加热棒和热电偶。

6.一种轮缘固体润滑块的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，制备轮缘固体润滑块粉料；

步骤二，将粉料加入下模模芯的型腔中，上模模芯压入下模模芯的型腔中，对粉料进行加压；

步骤三，顶针向上运动，对下模模芯型腔中的粉料进行二次加压；

步骤四，脱模。

7.根据权利要求6所述的一种轮缘固体润滑块的加工方法，其特征在于：在所述步骤一中，在容器内放置树脂单体并进行加热搅拌和真空脱气，一定时间之后停止真空脱气，将固体润滑组分依次、匀速加入容器，同时保持加热和搅拌，加入完成后开启真空脱气，一定时间后停止真空脱气，将促进剂加入容器，继续加热和搅拌，加入完成后开启真空脱气，一定时间后停止真空脱气，将固化剂加入容器，继续加热和搅拌，加入完成后开启真空脱气，一定时间后停止真空脱气，将混合体系加热固化、冷却并粉碎制成轮缘固体润滑块粉料。

8.根据权利要求6所述的一种轮缘固体润滑块的加工方法，其特征在于：在所述步骤一和步骤二之间增加一个步骤，该步骤为清理模具型腔表面，在型腔表面涂抹脱模剂。

9.根据权利要求6所述的一种轮缘固体润滑块的加工方法，其特征在于：在所述步骤一和步骤二之间增加一个步骤，该步骤为对上模和下模进行加热。

10.根据权利要求6所述的一种轮缘固体润滑块的加工方法，其特征在于：在所述步骤三和步骤四之间增加一个步骤，该步骤为保持模具加压状态不变，关闭上模、下模的电加热，使模具在室温环境下自然冷却。