CN204413024U - 一种三工位成型模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种三工位成型模具，包括依次串联设置的预锻轨腰型腔、预锻轨肢型腔和终锻型腔；预锻轨肢型腔包括第一上模和第一下模，第一上模包括第一上模段以及可拆卸式的第二上模段或第三上模段，第一上模段为台阶式结构；终锻型腔包括第二上模以及第二下模；第二上模以及第二下模上分别设有呈凹腔形状且相对设置的第一过渡部位以及第二过渡部位，凹腔处分别可拆卸式的第一预锻镶块、第一终锻镶块、第二预锻镶块或者第二终锻镶块。本实用新型三工位成型模具整体结构精简；预锻轨肢型腔内的第二上模段等以及终锻型腔内的第一预锻镶块等均采用可拆卸式结构，满足两次锻压过程对三工位成型模具的不同要求，组装方便，实用性强。

Description

一种三工位成型模具

技术领域

本实用新型涉及铁路道岔尖轨领域，特别地，涉及一种三工位成型模具。

背景技术

国内高速、提速和大多数普速铁路道岔尖轨均采用非对称断面钢轨制造，与铁路线路标准轨连接就要求连接段加工成标准轨形，于是产生了非对称断面钢轨热模锻压尖轨，最终将非对称断面钢轨锻压成150mm长的过渡段部分，450mm长的标准断面钢轨。

无缝线路是当今轨道结构的一项重要新技术。无缝线路尖轨跟端采用焊接方式将尖轨与导轨相连，设计时由于目前工艺水平限制，尖轨跟端焊接位置设置于两岔枕中间位置。实际使用过程中由于尖轨的转辙角较大，列车对尖轨的冲击力大，尖轨尖端易于磨耗、损伤、侧弯等病害。无缝线路中尖轨寿命明显低于与其对接的基本轨。通常情况，尖轨使用一段时间后需要更换，但与其对焊的导轨还可以继续使用。目前尖轨更换会连同其后的导轨一同更换。若有跟端成型段长度加长的尖轨产品，更换尖轨时可以直接将导轨保留。采用此种尖轨可以节省成本，减少线路维护工作量，减少线路焊接次数。若导轨上设置有胶结绝缘，则可以减少胶结绝缘工序。

国内道岔厂家设备能力均按满足现有钢轨跟端成型段长度锻压成型而配置，现有钢轨跟端锻压成型压力机最大吨位为5000t左右，成型段加长后，若整体一次成型，模具型腔纵向不封闭，成型后钢轨端头会必然存在料头，成型段长度达到1050mm，则模具型腔必然要大于1050mm，并且包含料头的长度，模具长度过长，成型的钢轨长度过长，变形金属量大，金属变形抗力剧增，设备吨位不够。

为实现铁路现代化和跨越式发展，适应运速的提高、运量的增长、运行平稳安全性和舒适性的要求，综合各种因素，迫切需要开发非对称断面钢轨跟端锻压段长度加长的产品，因此，设计一种能实现生产出加长的钢轨跟端产品三工位成型模具具有非常重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于公开一种三工位成型模具，包括依次串联设置的预锻轨腰型腔、预锻轨肢型腔以及终锻型腔；

所述预锻轨肢型腔包括第一上模以及与所述第一上模相匹配且设置在其正下方的第一下模；沿其长度方向所述第一上模包括第一上模段以及与所述第一上模段依次串联且为可拆卸式的第二上模段或者第三上模段，所述第一上模段为由第一级台阶段、过渡连接段以及与所述第一级台阶段之间的最大落差为5mm-10mm的第二级台阶段依次串联形成的台阶式结构，所述第一级台阶段的长度为390-440mm，其型腔面包括沿其宽度方向依次并列设置的第一平面、凸面以及第二平面，所述第一平面与所述第二平面之间的落差为2mm-4mm，所述凸面与所述第二平面的最大落差为2mm-4mm；所述过渡连接段的长度为50mm-100mm；所述第二级台阶段的长度为450-500mm；所述第二上模段型腔面的倾斜度为11.5°，所述第三上模段型腔面的倾斜度为7.8°；

所述终锻型腔包括第二上模以及与所述第二上模相匹配且设置在其正下方的第二下模；所述第二上模以及所述第二下模上分别设有呈凹腔形状且相对设置的第一过渡部位以及第二过渡部位，所述凹腔处分别设有与所述第一过渡部位相匹配且为可拆卸式的第一预锻镶块或者第一终锻镶块以及与所述第二过渡部位相匹配且为可拆卸式的第二预锻镶块或者第二终锻镶块。

以上技术方案中优选的，所述第一预锻镶块以及第一终锻镶块均包括左右平行设置且均为平面的第一左表面和第一右表面、均与所述第一左表面垂直设置且均为平面的第一下表面和第一后表面、与第一过渡部位的型腔槽底面相配合且从左至右由a1面和b1面串联形成的第一上表面以及从左至右由c1面和d1面串联形成的且与所述第一后表面相对设置的第一型腔面，在所述第一预锻镶块中所述c1面与所述第一左表面之间的夹角为77°，在所述第一终锻镶块中所述c1面与所述第一左表面之间的夹角为81°；

所述第二预锻镶块以及第二终锻镶块均包括左右平行设置且均为平面的第二左表面和第二右表面、均与所述第二左表面垂直设置且均为平面的第二上表面和第二后表面、与第二过渡部位的型腔槽底面相配合且从左至右由a2面和b2面串联形成的第二下表面以及从左至右由c2面和d2面串联形成的且与所述第二后表面相对设置的第二型腔面，在所述第二预锻镶块中所述c2面与所述第二左表面之间的夹角为77°，在所述第二终锻镶块中所述c2面与所述第二左表面之间的夹角为81°。

以上技术方案中优选，所述第一预锻镶块、第一终锻镶块、第二预锻镶块以及第二终锻镶块均通过高强度螺钉固定在所述终锻型腔内。

以上技术方案中优选，所述预锻轨腰型腔、预锻轨肢型腔以及终锻型腔的总长度为1360-1420mm；所述预锻轨腰型腔的最大宽度为205-210mm，其上型腔顶部内表面到下型腔底部内表面的距离比预锻跟端轨中轨底的最大宽度大于等于40mm。

应用本实用新型的三工位成型模具，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的三工位成型模具包括依次串联设置的预锻轨腰型腔、预锻轨肢型腔以及终锻型腔，整体结构精简；预锻轨肢型腔内第一上模中的第二上模段与所述第三上模段均为可拆卸结构，且终锻型腔内的第一预锻镶块、第一终锻镶块、第二预锻镶块以及第二终锻镶块均采用可拆卸安装结构，便于适应两次锻压过程中三工位成型模具的组装，实用性强；预锻轨肢型腔内的第一上模采用一定的台阶式结构，避免第二段在第二步锻压过程中进行轨底展宽。

(2)本实用新型中第一预锻镶块、第一终锻镶块、第二预锻镶块以及第二终锻镶块的结构精简，且能很好地满足两次锻压过程对其型腔的不同要求，节省成本；第一预锻镶块、第一终锻镶块、第二预锻镶块以及第二终锻镶块均通过高强度螺钉固定在模具型腔内，安装和拆卸方便，实用性强且稳定性好。

(3)本实用新型中所述预锻轨腰型腔、预锻轨肢型腔以及终锻型腔的总长度为1360-1420mm，预锻轨腰型腔的最大宽度为205-210mm，其上型腔顶部内表面到下型腔底部内表面的距离比预锻跟端轨中轨底的最大宽度大于等于40mm，满足实现本实用新型方法生产加长钢轨跟端产品的需求，实用性强。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是通过本实用新型优选实施例1的三工位成型模具进行锻压得到的钢轨跟端产品的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例1中三工位成型模具的侧视图；

图3是本实用新型优选实施例1三工位成型模具中第一上模段的俯视图；

图31是图3的A向视图；

图32是图3的B-B剖视图；

图4是本实用新型优选实施例1三工位成型模具中第三上模段的俯视图；

图41是本实用新型优选实施例1三工位成型模具中第三上模段的后视图；

图5是本实用新型优选实施例1三工位成型模具中第二上模段的后视图；

图6是本实用新型优选实施例1三工位成型模具中终锻型腔内第二上模的第一过渡部位以及第一预锻镶块的局部结构示意图；

图61是图6中第一预锻镶块的结构示意图；

图62是本实用新型优选实施例1三工位成型模具中终锻型腔内第二预锻镶块的结构示意图；

图7是本实用新型优选实施例1三工位成型模具中终锻型腔的第二下模的结构示意图；

图71是图7的F-F局部断面图；

01-预锻跟端，011-第一段，012-第二段，013-第三段，02-终锻跟端，021-第四段，022-第五段；

1-预锻轨腰型腔，2-预锻轨肢型腔，21-第一上模，211-第一上模段，2111-第一级台阶，21111-第一平面，21112-凸面，21113-第二平面，2112-过渡连接段，2113-第二级台阶，212-第二上模段，213-第三上模段，22-第一下模，3-终锻型腔，31-第二上模，311-第一过渡部位，A1-第一预锻镶块，A2-第二预锻镶块，32-第二下模。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

一种三工位成型模具，包括依次串联设置的预锻轨腰型腔1、预锻轨肢型腔2以及终锻型腔3，其左视图详见图2，所述预锻轨腰型腔1与现有技术的结构相同。

所述预锻轨肢型腔2包括第一上模21以及与所述第一上模21相匹配且设置在其正下方的第一下模22；沿其长度方向所述第一上模21包括第一上模段211以及与所述第一上模段211依次串联的且为可拆卸式的第二上模段212或者第三上模段213，详见图3、图31、图32、图4、图41以及图5，所述第二上模段212型腔面斜度t1为11.5°，详见图5，所述第三上模段213的型腔面斜度t2为7.8°，详见图41，在实际使用过程中第二上模段212型腔面斜度t1以及第三上模段213的型腔面斜度t2的取值还可以根据实际需求进行相应的设计。

沿其长度方向上述第一上模段211为由第一级台阶2111、过渡连接段2112以及第二级台阶2113依次串联形成的台阶式结构，所述过渡连接段2112以及所述第二级台阶2113的型腔面均为平面，详见图3以及图31，所述第一级台阶2111的长度为390-440mm，其型腔面包括沿其宽度方向依次并列设置的第一平面21111、凸面21112以及第二平面21113，详见图3以及图32，所述第一平面21111与所述第二平面21113之间的落差为2-4mm，所述凸面21112与所述第二平面21113的最大落差为2mm-4mm，所述过渡连接段2112的长度为50-100mm，所述第二级台阶2113的长度为450-500mm，所述第一级台阶2111与所述第二级台阶2113之间的最大落差为5-10mm。

所述终锻型腔3包括第二上模31以及与所述第二上模31相匹配且设置在其正下方的第二下模32；所述第二上模31以及所述第二下模32上分别设有呈凹腔形状且相对设置的第一过渡部位311以及第二过渡部位，所述凹腔处分别设有与所述第一过渡部位311相匹配且为可拆卸式的第一预锻镶块A1以及第一终锻镶块以及与所述第二过渡部位相匹配且为可拆卸式的第二预锻镶块A2以及第二终锻镶块，详见图6。

所述第一预锻镶块A1以及第一终锻镶块均包括左右平行设置且均为平面的第一左表面A11和第一右表面A12、均与所述第一左表面A11垂直设置且均为平面的第一下表面A13和第一后表面A14、与第一过渡部位311的型腔槽底面相配合且从左至右由a1面和b1面串联形成的第一上表面A15以及从左至右由c1面和d1面串联形成的且与所述第一后表面A14相对设置的第一型腔面A16，在所述第一预锻镶块A1中所述c1面与所述第一左表面A11之间的夹角为77°，在所述第一终锻镶块中所述c1面与所述第一左表面A11之间的夹角为81°，详见图61。

所述第二预锻镶块A2以及第二终锻镶块均包括左右平行设置且均为平面的第二左表面A21和第二右表面A22、均与所述第二左表面A21垂直设置且均为平面的第二上表面A23和第二后表面A24、与第二过渡部位的型腔槽底面相配合且从左至右由a2面和b2面串联形成的第二下表面A25以及从左至右由c2面和d2面串联形成的且与所述第二后表面A24相对设置的第二型腔面A26，在所述第二预锻镶块A2中所述c2面与所述第二左表面A21之间的夹角为77°，在所述第二终锻镶块中所述c2面与所述第二左表面A21之间的夹角为81°，详见图62。

第一预锻镶块A1与第一终锻镶块两者之间以及第二预锻镶块A2与第二终锻镶块两者之间的型腔面角度均不同，满足两次锻压过程对终锻型腔3的不同要求，实用性强。

所述第一预锻镶块A1、第一终锻镶块、第二预锻镶块A2以及第二终锻镶块均通过高强度螺钉固定在模具型腔内，安装和拆卸方便，实用性强且稳定性好。

所述终锻型腔3的端头轨腰部分的结构详见图7以及图71，其中表面321沿其宽度方向由依次串联的第一段弧形面3211、第二段弧形面3212以及第三段弧形面3213组成，在其断面图中，详见图71，所述第一段弧形面3211采用半径R1为20毫米的圆弧面，所述第二段弧形面3212采用半径R2为400毫米的圆弧面，所述第三段弧形面3213采用半径R3为15毫米的圆弧面。沿其长度方向端头轨腰部分的上表面321的端头O1至距离端头一定距离的部位O2(例如450-650mm的位置)存在一定的倾斜度，此倾斜处的倾斜角度的正切值为1：120-180，最好为1：150，主要减少第一次成型后第二段部位在模具型腔内接触，避免其继续发生变形，进一步降低变形力，同时减少因轨腰变形展宽而导致的第二段部位的鱼尾空间偏大的现象。

上述三工位成型模具中预锻轨腰型腔1、预锻轨肢型腔2以及终锻型腔3的总长度为1360-1420mm，所述预锻轨腰型腔1的最大宽度为205-210mm，其上型腔顶部内表面到下型腔底部内表面的距离比预锻跟端轨中轨底的最大宽度大于等于40mm(即上型腔顶部内表面到距离其最近的预锻跟端轨中轨底侧面的距离以及下型腔底部内表面到距离其最近的预锻跟端轨中轨底侧面的距离均大于等于20毫米)。

采用上述三工位成型模具进行锻压得到的钢轨跟端产品，其结构详见图1，其包括预锻跟端01以及终锻跟端02，所述预锻跟端01包括依次串联的第一段011、第二段012以及第三段013，所述第一段011的长度为100mm-200mm，所述第二段012的长度为450-650mm，所述第三段013的长度为150-200mm；所述终锻跟端02包括依次串联的第四段021以及第五段022，且所述第四段021与所述第三段013连接，所述第四段021的长度为400-600mm，所述第五段022的长度为150-200mm，第五段022连着原料段00。

具体锻压过程如下：

第一步：将第一段011、第二段012以及第三段013在电感应加热炉内加热至1100-1160℃；

第二步：将第一步中加热后的第一段011、第二段012以及第三段013在压力机上的三工位成型模具进行第一步锻压，得到预锻钢轨跟端，其中，将所述第一段011、第二段012进行锻压成型，将所述第三段013进行预锻使其产生预变形(预变形指此段钢轨已经发生变形，但变形没有最终成型到位)。第一步锻压过程具体是：采用预锻轨腰型腔1锻压第一段011、第二段012以及第三段013，采用预锻轨肢型腔2中第一上模21中的第一上模段211和第二上模段212以及第一下模22锻压第一段011、第二段012以及第三段013，采用终锻型腔3中第二上模31内的第一预锻镶块A1以及第二下模32内的第二预锻镶块A2进行锻压第一段011、第二段012以及第三段013；

第三步：将所述第二步得到的预锻钢轨跟端进行调直处理、锯切料头处理以及去除飞边处理，所述调直处理具体为：将经过第二步后发生弯曲的钢轨通过校正，保持整根钢轨纵向平直，便于进入步骤四加热炉及步骤五三工位成型模具内；所述锯切料头处理具体为：将第二步得到的预锻跟端第一段011锯切掉；所述去除飞边处理具体为：去除第二步得到的第二段012以及第三段013轨底飞边；

第四步：将第三段013、第四段021以及第五段022在电感应加热炉内加热至1100-1160℃；

第五步：先将预锻轨肢型腔2中第一上模21中的第二上模段212、第一预锻镶块A1以及第二预锻镶块A2拆卸下来，再将预锻轨肢型腔2中第一上模21中的第三上模段213、第一终锻镶块以及第二终锻镶块安装好，最后将第四步中加热后的第三段013、第四段021以及第五段022在压力机上的三工位成型模具进行第二步锻压，得到终锻跟端产品，第二步锻压过程具体为：采用预锻轨腰型腔1锻压第三段013、第四段021以及第五段022，采用预锻轨肢型腔2中第一上模21中的第一上模段211和第三上模段213以及第一下模22锻压第三段013、第四段021以及第五段022，采用终锻型腔3中第二上模31内的第一终锻镶块以及第二下模32内的第二终锻镶块进行锻压第三段013、第四段021以及第五段022。

通过本实用新型的锻压方法以及锻压三工位成型模具获得加长的钢轨跟端产品，跟端锻压段加长后可以实现尖轨的焊缝能实现600mm后移，方便现场焊接；铁路线路更换尖轨时能够实现尖轨跟端均匀截面后延，相应的垫板等零部件均不发生变化，具有简单、便捷的特点，尤其为现场线路救援抢修时提供完美解决方案。

应用本实用新型的三工位成型模具以及此锻压方法，具有以下技术效果：

(1)模具端头轨腰部分沿其长度方向存在一定倾斜角度，主要减少第一次成型后第二段部位在模具型腔内接触，避免继续变形，进一步降低变形力，同时减少轨腰变形展宽导致第二段部位鱼尾空间偏大现象。

(2)预锻轨肢工步上模型腔采用台阶式结构，满足不再对已成型的轨底进行展宽的需求。

(3)预锻轨腰工步模具型腔的宽度需要加大，保证已成型的第二段部位在第二次成型过程中不会发生与模具干涉情况。

(4)采用分段成型，第一次成型后的料头可以通过锯切掉，保证成型段前部分的尺寸；第三段成型的部位受到已成型部位的限制，封闭在模具型腔内变形，不会形成料头，模具成型段型腔仅需1050mm即可，型腔还可以增加，从而采用此方式可以成型超过1050mm的钢轨跟端。

(5)分段成型时，仅将第三段进行预锻，具有两个技术效果：a、变形金属减少一倍多，金属变形抗力大大减少，从而解决了跟端锻压整体成型变形力的问题；b、第一次成型时，第三段若终锻成型到位，多余金属量形成飞边损耗，第三段部位在第二次成型时，由于第三段终锻成型后截面金属量小于成型段截面金属量，成型后由于金属量不够会在此部位充填不足，成型尺寸不合格，因此，采用第一次成型时第三段部位仅预锻而不成型到位，预留一定的金属量，便于第二次成型时终锻成型，确保跟端产品的质量。

(6)第一次锻压成型后成型的钢轨需要进行调直、锯切料头、去除飞边处理，主要解决第二次锻压成型过程中所出现的钢轨与模具干涉、啃伤、折叠问题，具体原理是：第一次成型后钢轨跟端由于变形，钢轨产生弯曲，影响进模，在模具型腔内会有干涉，锻压过程中会有局部啃伤现象；第一次锻压成型过程中形成的飞边需要进行清理，避免第二次压型时被压入，形成折叠。

(7)采用两次加热，克服加热次数过多出现的问题，很好地利用分段锻压方式，进行钢轨跟端产品的锻压成型，主要原因是：现有比较先进的钢轨跟端锻压工艺对钢轨进行一次加热，采用三工步模具进行一次锻压成型，该方法在加长后的钢轨跟端产品的锻压时很难实现，即一次加热基本不可能完成加长后的钢轨跟端锻压，但是，若加热次数过多，会造成钢轨跟端产品脱碳、氧化严重，已成型部位内部晶粒组织粗大，大大降低钢轨跟端产品的质量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三工位成型模具，其特征在于：包括依次串联设置的预锻轨腰型腔(1)、预锻轨肢型腔(2)以及终锻型腔(3)；

所述预锻轨肢型腔(2)包括第一上模(21)以及与所述第一上模(21)相匹配且设置在其正下方的第一下模(22)；沿其长度方向所述第一上模(21)包括第一上模段(211)以及与所述第一上模段(211)依次串联且为可拆卸式的第二上模段(212)或者第三上模段(213)，所述第一上模段(211)为由第一级台阶段(2111)、过渡连接段(2112)以及与所述第一级台阶段(2111)之间的最大落差为5mm-10mm的第二级台阶段(2113)依次串联形成的台阶式结构，所述第一级台阶段(2111)的长度为390-440mm，其型腔面包括沿其宽度方向依次并列设置的第一平面(21111)、凸面(21112)以及第二平面(21113)，所述第一平面(21111)与所述第二平面(21113)之间的落差为2mm-4mm，所述凸面(21112)与所述第二平面(21113)的最大落差为2mm-4mm；所述过渡连接段(2112)的长度为50mm-100mm；所述第二级台阶段(2113)的长度为450-500mm；所述第二上模段(212)中型腔面的倾斜度(t1)为11.5°，所述第三上模段(213)中型腔面的倾斜度(t2)为7.8°；

所述终锻型腔(3)包括第二上模(31)以及与所述第二上模(31)相匹配且设置在其正下方的第二下模(32)；所述第二上模(31)以及所述第二下模(32)上分别设有呈凹腔形状且相对设置的第一过渡部位(311)以及第二过渡部位，所述凹腔处分别设有与所述第一过渡部位(311)相匹配且为可拆卸式的第一预锻镶块(A1)或者第一终锻镶块以及与所述第二过渡部位相匹配且为可拆卸式的第二预锻镶块(A2)或者第二终锻镶块。

2.根据权利要求1所述的三工位成型模具，其特征在于：所述第一预锻镶块(A1)以及第一终锻镶块均包括左右平行设置且均为平面的第一左表面(A11)和第一右表面(A12)、均与所述第一左表面(A11)垂直设置且均为平面的第一下表面(A13)和第一后表面(A14)、与第一过渡部位(311)的型腔槽底面相配合且从左至右由a1面和b1面串联形成的第一上表面(A15)以及从左至右由c1面和d1面串联形成的且与所述第一后表面(A14)相对设置的第一型腔面(A16)，在所述第一预锻镶块(A1)中所述c1面与所述第一左表面(A11)之间的夹角为77°，在所述第一终锻镶块中所述c1面与所述第一左表面(A11)之间的夹角为81°；

所述第二预锻镶块(A2)以及第二终锻镶块均包括左右平行设置且均为平面的第二左表面(A21)和第二右表面(A22)、均与所述第二左表面(A21)垂直设置且均为平面的第二上表面(A23)和第二后表面(A24)、与第二过渡部位的型腔槽底面相配合且从左至右由a2面和b2面串联形成的第二下表面(A25)以及从左至右由c2面和d2面串联形成的且与所述第二后表面(A24)相对设置的第二型腔面(A26)，在所述第二预锻镶块(A2)中所述c2面与所述第二左表面(A21)之间的夹角为77°，在所述第二终锻镶块中所述c2面与所述第二左表面(A21)之间的夹角为81°。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的三工位成型模具，其特征在于：所述第一预锻镶块(A1)、第一终锻镶块、第二预锻镶块(A2)以及第二终锻镶块均通过高强度螺钉固定在所述终锻型腔(3)内。

4.根据权利要求3所述的三工位成型模具，其特征在于：所述预锻轨腰型腔(1)、预锻轨肢型腔(2)以及终锻型腔(3)的总长度为1360-1420mm；所述预锻轨腰型腔(1)的最大宽度为205-210mm，其上型腔顶部内表面到下型腔底部内表面的距离比预锻跟端轨中轨底的最大宽度大于等于40mm。