CN111300844B - 一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，包括轨枕模具、位于轨枕模具内的玻纤毡定位机构、用于向轨枕模具内添加短玻纤的浇注机构、向轨枕模具内注入聚氨酯发泡剂的聚氨酯浇注设备。本发明的目的在于提供一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法，以解决现有技术中聚氨酯复合轨枕各向异性较大，且生产过程工序复杂，效率较低的问题，实现提高聚氨酯复合轨枕的各项同性性能，简化生产工序、提高生产效率的目的。

Description

一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法

技术领域

本发明涉及复合轨枕领域，具体涉及一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法。

背景技术

聚氨酯复合轨枕在铁路领域已经得到快速发展，特别是对于高铁轨枕铺设而言，效果明显。聚氨酯复合轨枕成型过程中，需要向其中加入玻纤材料。现有技术中聚氨酯复合轨枕的成型工艺为：浸湿连续玻纤，牵引进入拉挤设备，玻纤为延长度方向挤压成型固化后，机加工外型、钻孔攻丝、喷漆、挤压。这种作业方式生产成型的复合轨枕，由于玻纤均是延长度方向布置的，后续打孔等加工过程中易产生开裂等缺陷，各向异性较大，且生产过程工序复杂，效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法，以解决现有技术中聚氨酯复合轨枕的上述问题，实现确保原料充分浸润、提高聚氨酯复合轨枕的各项同性性能的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，包括轨枕模具、位于轨枕模具内的玻纤毡定位机构、用于向轨枕模具内添加短玻纤的浇注机构、向轨枕模具内注入聚氨酯发泡剂的聚氨酯浇注设备。

本发明提出一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备其中，轨枕模具在使用时向其中逐层放入玻纤毡，即玻璃纤维毡。各层的玻纤毡都通过玻纤定位机构进行定位，相邻两层玻纤毡之间洒上短玻纤，短玻纤为传统的连续玻纤切割成短节而言，在本申请中，每铺上一层玻纤毡，则通过浇注机构洒上一层短玻纤。待模具内的玻纤毡和短玻纤均铺设成型后，由聚氨酯浇注设备进行浇注成型。本申请摒弃了现有技术中使用长玻纤进行成型的技术，而是采用玻纤毡与短玻纤逐层分布的方式设置在模具内。由于短玻纤由浇注机构洒在玻纤上，其朝向随机，因此成型后的聚氨酯复合轨枕能够满足各向同性的要求，从而解决了现有技术中聚氨酯复合轨枕各向异性过大的缺陷。此外，本申请中使用多层的玻纤毡进行浇注，同样能够保证聚氨酯复合轨枕的固有性能。此外，由于本发明是提前将玻纤毡与短玻纤设置在轨枕模具内，后期进行统一浇注，因此无需提前对玻纤进行浸湿，浇注完成后也无需进行整形，因此显著提高了生产效率。

进一步的，所述轨枕模具包括上模、下模；所述上模顶部设置排气阀；还包括抽真空装置，所述抽真空装置与下模底部可拆卸连接，抽真空装置用于抽取轨枕模具内部的空气。作为本发明的核心发明点之一，当轨枕模具内填充玻纤后，其内部非常致密，枪头注入的原料是难以自动充分浸润模具内玻纤的，现有技术还无法解决这一技术问题。为此，本申请首先在下模底部可拆卸连接抽真空装置，在注入聚氨酯发泡剂的过程中，枪头施加正压、抽真空装置从下模底部施加负压，通过正负压的同时作用，能够有效实现原料在模具内的充分浸润，确保发泡剂快速、均匀的逐层通过各层的玻纤毡、短玻纤，发泡剂快速且均匀的铺满在模具内，避免玻纤毡密度较大导致发泡剂难以充分润湿的问题，相较于现有技术中进行拉挤的方式而言，能够显著提高聚氨酯复合轨枕的成型效果。优选的，所述抽真空装置的负压设置，应满足开始反应时间之内，就能够将发泡剂从轨枕模具内最上方抽吸至最下方。此外，上模顶部设置排气阀。聚氨酯发泡过程中会产生气体，导致胀气，甚至成品上产生空洞。因此本申请通过排气阀，在浇注完成后打开排气阀，使得生成的气体自动排出，避免胀气现象产生，显著提高成型效果。

进一步的，还包括摇模机构，所述摇模机构用于驱动轨枕模具做往复摆动。通过摇模机构带动轨枕模具整体转动，从而使得其内部的发泡剂更加均匀的进行分布，进一步提高提高聚氨酯复合轨枕的成型效果。

进一步的，所述玻纤毡定位机构包括张紧导向装置、夹具，玻纤毡的相对两侧通过夹具夹持，所述夹具可拆卸连接在张紧导向装置上。首先通过两个夹具分别夹持在一张玻纤毡的两侧，使玻纤毡处于张紧状态；之后将两侧的夹具分别放置在两侧的张紧导向装置进行定位。各层玻纤毡所对应的夹具都放置在两侧的张紧导向装置上，实现各层玻纤毡的导向功能，确保各层玻纤毡依次重叠。

进一步的，所述轨枕模具包括上模、下模；所述张紧导向装置为固定在下模内的导向柱；所述夹具上开设用于所述导向柱穿过的通孔。夹具上的通孔与导向柱相匹配，当两侧夹具夹住一层玻纤毡后，将其上通孔穿过导向柱，使得夹具套在导向柱上即可实现定位与导向的效果，同时通过两个夹具保证玻纤毡处于张紧状态。

进一步的，所述夹具底部设置凸台；上下相邻的两个夹具之间，位于上方的夹具的凸台，坐落在位于下方的夹具上。通过凸台将上下两个夹具之间撑起，使得两个夹具之间具有高差，即是两层玻纤毡之间具有间隙，从而便于将该间隙作为短玻纤的填充区域，在其中洒上短玻纤。

进一步的，所述轨枕模具包括上模、下模，所述上模底部设置轨枕道钉预埋件。针对现有技术中复合轨枕成型后需要钻孔攻丝的问题，本申请在上模内壁的底面设置轨枕道钉预埋件，在浇注完成后，即可自动形成轨枕道钉孔，从而解决了现有技术中需要钻孔攻丝的问题，进一步的简化了生产工序、提高了生产效率。

进一步的，所述浇注机构包括用于输送连续玻纤的玻纤输送机构、用于将连续玻纤切割为短玻纤的玻纤切割机构、以及分散机构，所述分散机构用于将短玻纤分散至轨枕模具内。玻纤输送机构将连续玻纤不断放出，在玻纤切割机构处将其切割成短玻纤，之后通过分散机构将其洒在下层的玻纤毡上即可。本方案中的浇注机构包括有浇注和切断及分散玻纤的两种功能，在短玻纤和玻纤毡预装完成后进行浇注聚氨酯原料。

S1、在轨枕模具内壁提前上模内漆；

S2、在轨枕模具内按照一层玻纤毡、一层短玻纤的方式交替布置玻纤毡、短玻纤；其中玻纤毡通过玻纤毡定位机构进行定位并张紧；短玻纤通过浇注机构进行添加；

S3、闭合轨枕模具，通过聚氨酯浇注设备向轨枕模具内注入聚氨酯发泡剂。

本方法首先在轨枕模具内壁提前上模内漆，从而摒弃现有技术中需要在浇注完成后进行喷漆的工艺步骤，用户需要什么颜色的面漆，就提前涂覆在轨枕模具内壁，在发泡完成脱模后，模内漆会自动附着在成型的复合轨枕表面，从而减少生产步骤、提高生产效率。之后，在轨枕模具内按照一层玻纤毡、一层短玻纤的方式交替布置玻纤毡、短玻纤。最后闭合轨枕模具，通过聚氨酯浇注设备向轨枕模具内注入聚氨酯发泡剂。经过本方法制作而成的复合轨枕，无需进行后期的机加工、喷漆、挤压等工艺，能够显著提高生产效率。优选的，还可在上模底部设置轨枕道钉预埋件，在浇注完成后，即可自动形成轨枕道钉孔，从而解决了现有技术中需要钻孔攻丝的问题，进一步的简化了生产工序、提高了生产效率。

进一步的，步骤S3注入聚氨酯发泡剂的过程中，枪头施加正压、抽真空装置从下模底部施加负压；聚氨酯发泡剂注入完成后，停止抽真空装置，打开上模顶部的排气阀，同时通过摇模机构驱动轨枕模具做往复摆动。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法，在注入聚氨酯发泡剂的过程中，枪头施加正压、抽真空装置从下模底部施加负压，通过正负压的同时作用，能够有效实现原料在模具内的充分浸润，确保发泡剂快速、均匀的逐层通过各层的玻纤毡、短玻纤，发泡剂快速且均匀的铺满在模具内，避免玻纤毡密度较大导致发泡剂难以充分润湿的问题，相较于现有技术中进行拉挤的方式而言，能够显著提高聚氨酯复合轨枕的成型效果。

2、本发明一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法，摇模机构用于驱动轨枕模具做往复摆动。通过摇模机构带动轨枕模具整体转动，从而使得其内部的发泡剂更加均匀的进行分布，进一步提高提高聚氨酯复合轨枕的成型效果。

3、本发明一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法，摒弃了现有技术中使用长玻纤进行成型的技术，而是采用玻纤毡与短玻纤逐层分布的方式设置在模具内。由于短玻纤由浇注机构洒在玻纤上，其朝向随机，因此成型后的聚氨酯复合轨枕能够满足各向同性的要求，从而解决了现有技术中聚氨酯复合轨枕各向异性过大的缺陷。

4、本发明一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法，使用多层的玻纤毡进行浇注，同样能够保证聚氨酯复合轨枕的固有性能。提前将玻纤毡与短玻纤设置在轨枕模具内，后期进行统一浇注，因此无需提前对玻纤进行浸湿，浇注完成后也无需进行整形，因此显著提高了生产效率。

5、本发明一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备及方法，夹具上的通孔与导向柱相匹配，当两侧夹具夹住一层玻纤毡后，将其上通孔穿过导向柱，使得夹具套在导向柱上即可实现定位与导向的效果，同时通过两个夹具保证玻纤毡处于张紧状态。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例中浇注机构工作时的侧视图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明具体实施例中聚氨酯浇注设备工作时的主视图；

图4为本发明具体实施例中一层玻纤毡的俯视图；

图5为本发明具体实施例中一层玻纤毡的侧视图；

图6为图5中B处的局部放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-轨枕模具，2-聚氨酯浇注设备，3-张紧导向装置，4-夹具，401-通孔，402-凸台，5-玻纤输送机构，6-玻纤切割机构，7-分散机构，8-轨枕道钉预埋件，9-排气阀，10-抽真空装置，11-摇模机构，12-玻纤毡，13-短玻纤，14-玻纤卷。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图3所示的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，包括轨枕模具1、位于轨枕模具1内的玻纤毡定位机构、用于向轨枕模具1内添加短玻纤的浇注机构、向轨枕模具1内注入聚氨酯发泡剂的聚氨酯浇注设备2。

实施例2：

如图1至图3所示的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，在实施例1的基础上，所述轨枕模具1包括上模、下模，所述上模底部设置轨枕道钉预埋件8。所述浇注机构包括用于输送连续玻纤的玻纤输送机构5、用于将连续玻纤切割为短玻纤的玻纤切割机构6、以及分散机构7，所述分散机构7用于将短玻纤分散至轨枕模具1内。所述轨枕模具1包括上模、下模；所述上模顶部设置排气阀9；还设置抽真空装置10，所述抽真空装置10与下模底部可拆卸连接，抽真空装置10用于抽取轨枕模具1内部的空气。还包括摇模机构11，所述摇模机构11用于驱动轨枕模具1做往复摆动。

优选的，本实施例中，排气阀使用专用排气阀，只能够允许空气通过，而发泡剂原料无法通过。所述专用排气阀是对间隙进行适应性设置即可，优选为单边间隙2-3微米的排气阀。

实施例3：

如图1至图6所示的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，在上述任一实施例的基础上，所述玻纤毡定位机构包括张紧导向装置3、夹具4，玻纤毡的相对两侧通过夹具4夹持，所述夹具4可拆卸连接在张紧导向装置3上。所述轨枕模具1包括上模、下模；所述张紧导向装置3为固定在下模内的导向柱；所述夹具4上开设用于所述导向柱穿过的通孔401。所述夹具4底部设置凸台402；上下相邻的两个夹具4之间，位于上方的夹具4的凸台402，坐落在位于下方的夹具4上。

本实施例的具体工作过程为：

首先在轨枕模具1内壁提前上模内漆；在轨枕模具1内按照一层玻纤毡12、一层短玻纤13的方式交替布置玻纤毡12、短玻纤13；其中玻纤毡12通过玻纤毡定位机构进行定位并张紧；短玻纤13通过浇注机构进行添加；

之后闭合轨枕模具1，通过聚氨酯浇注设备2向轨枕模具1内注入聚氨酯发泡剂；在注入聚氨酯发泡剂的过程中，枪头施加正压、抽真空装置10从下模底部施加负压；聚氨酯发泡剂注入完成后，停止抽真空装置10，打开上模顶部的排气阀9，同时通过摇模机构11驱动轨枕模具1做往复摆动。摆动完成后，最后进行常规的熟化作业即可。

本实施例中，枪头施加正压压力范围为10～20MPa，抽真空装置施加的负压压力范围为-0.9bar。

本实施例中，摇模机构11的摆动幅度为120°以内，摇模机构11的工作为1～30min不等，本领域技术人员根据具体的原料配比情况进行适应性调整即可。

优选的，本实施例中，玻纤输送机构5将玻纤卷14中的连续玻纤引出至机械臂，通过玻纤切割机构6切割成短玻纤，然后通过分散机构7将短玻纤打散，使其随机掉落至下层的玻纤毡上即可。

优选的，本实施例中短玻纤的长度为10～100mm。

更优选的实施方式是，短玻纤的长度为15～40mm。

实施例4：

在实施例3的基础上，本实施例为分体式结构：包括预装工位和发泡工位，预装工位用于对轨枕模具进行前期准备、发泡工位用于注入聚氨酯发泡剂。浇注机构位于预装工位处，聚氨酯浇注机构2、抽真空装置10、摇模机构11均位于发泡工位处。轨枕模具1在预装工位处填充玻纤毡12和短玻纤13；当轨枕模具1内逐层填充好玻纤毡12和短玻纤13后，通过人力或机械方式将轨枕模具1转移至发泡工位。当轨枕模具1放置在发泡工位时，所述抽真空装置10与下模底部可拆卸连接。当然，本实施例仅为一个优选方案，不代表本申请必须采用分体式结构，本领域技术人员通过本申请记载所设置的任何一体式结构均包含在本发明的保护范围之内。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，其特征在于，包括轨枕模具（1）、位于轨枕模具（1）内的玻纤毡定位机构、用于向轨枕模具（1）内添加短玻纤的浇注机构、向轨枕模具（1）内注入聚氨酯发泡剂的聚氨酯浇注设备（2）；

所述浇注机构包括用于输送连续玻纤的玻纤输送机构（5）、用于将连续玻纤切割为短玻纤的玻纤切割机构（6）、以及分散机构（7），所述分散机构（7）用于将短玻纤分散至轨枕模具（1）内；

所述玻纤毡定位机构包括张紧导向装置（3）、夹具（4），玻纤毡的相对两侧通过夹具（4）夹持；

所述夹具（4）可拆卸连接在张紧导向装置（3）上；

所述轨枕模具（1）包括上模、下模；所述张紧导向装置（3）为固定在下模内的导向柱；所述夹具（4）上开设用于所述导向柱穿过的通孔（401）；

所述夹具（4）底部设置凸台（402）；上下相邻的两个夹具（4）之间，位于上方的夹具（4）的凸台（402），坐落在位于下方的夹具（4）上。

2.根据权利要求1所述的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，其特征在于，所述轨枕模具（1）包括上模、下模；所述上模顶部设置排气阀（9）；还包括抽真空装置（10），所述抽真空装置（10）与下模底部可拆卸连接，抽真空装置（10）用于抽取轨枕模具（1）内部的空气。

3.根据权利要求1所述的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，其特征在于，包括摇模机构（11），所述摇模机构（11）用于驱动轨枕模具（1）做往复摆动。

4.根据权利要求1所述的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备，其特征在于，所述轨枕模具（1）包括上模、下模，所述上模底部设置轨枕道钉预埋件（8）。

5.一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型方法，其特征在于，包括：

S1、在轨枕模具（1）内壁提前上模内漆；

S2、在轨枕模具（1）内按照一层玻纤毡（12）、一层短玻纤（13）的方式交替布置玻纤毡（12）、短玻纤（13）；其中玻纤毡（12）通过玻纤毡定位机构进行定位并张紧；短玻纤（13）通过浇注机构进行添加；

S3、闭合轨枕模具（1），通过聚氨酯浇注设备（2）向轨枕模具（1）内注入聚氨酯发泡剂；

所述成型方法采用权利要求1～4任意一项所述的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型设备实现。

6.根据权利要求5所述的一次成型各向同性的聚氨酯复合轨枕成型方法，其特征在于，步骤S3注入聚氨酯发泡剂的过程中，枪头施加正压、抽真空装置（10）从下模底部施加负压；聚氨酯发泡剂注入完成后，停止抽真空装置（10），打开上模顶部的排气阀（9），同时通过摇模机构（11）驱动轨枕模具（1）做往复摆动。

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