一種變截面道軌連接板的新型加工方法以及模具與流程

本發(fā)明涉及鐵路配件制造工藝領(lǐng)域，特別是涉及鐵道接頭處一種變截面道軌連接板的新型加工方法以及模具。

背景技術(shù)：

道軌連接板，也稱魚尾板或者道夾板，是用于軌道與軌道間的連接緊固件。變截面道軌連接板作為鐵路軌道系統(tǒng)中的重要部件，用在不同種軌型的鋼軌接頭部位，其規(guī)格不一，但基本結(jié)構(gòu)相近，只在外形尺寸上有所差異。因其所處位置比較特殊，對列車運(yùn)行的安全性有著很大影響，因此，其質(zhì)量要求就顯得尤為重要，其應(yīng)具有良好的力學(xué)性能，如抗沖擊、抗剪切、耐磨等。

變截面道軌連接板的傳統(tǒng)制作方法主要是：鑄造和鍛壓。1、對于鑄造而言，鑄件內(nèi)部組織致密程度相對于軋制和鍛造較差，而且常會(huì)出現(xiàn)砂眼、氣孔、澆不足、變形等缺陷問題，成品率不高，此外，鑄造易產(chǎn)生較多的氣體污染，水污染等。2、對于鍛造而言，目前加工方法是：采用標(biāo)準(zhǔn)魚尾板作為軋制坯料，然后對局部進(jìn)行位移鍛造，來實(shí)現(xiàn)異形魚尾板的加工。這種加工方法存在的問題：對普通魚尾板兩端進(jìn)行不同工藝的加工，一端為軋制，一端為鍛壓；這會(huì)使得產(chǎn)品兩端的機(jī)械性能、組織不統(tǒng)一，存在安全隱患；而且二次鍛造，增加了再次加熱的工序，造成資源、能源及人力的浪費(fèi)。

因此，從現(xiàn)有變截面道軌連接板生產(chǎn)制造技術(shù)來看，急需一種先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝，來提高變截面道軌連接板的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還要使得產(chǎn)品具有穩(wěn)定的綜合性能。這在鐵路配件生產(chǎn)上將會(huì)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決當(dāng)前制造工藝生產(chǎn)陳本高、產(chǎn)品性能不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明提供一種變截面道軌連接板的軋制模具和精整模具以及加工方法，具體技術(shù)方案如下。

一種變截面道軌連接板的軋制和精整模具，包括間歇性軋制模具和終鍛精整模具，所述間歇性軋制模具包括上模和下模，上模和下模分別為圓柱形，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，在接觸面分別設(shè)置相互配合的凹凸面，將板材放入上模和下模之間軋制，形成規(guī)定的形狀；

第一道次軋制模具型腔截面形狀為不規(guī)則四邊形，上模、下模分型面位于兩對角位置；第二道次軋制模具型腔截面形狀為變截面道軌連接板截面，上模、下模分型面位于變截面道軌連接板截面水平方向最大位移位置。

所述終鍛模具包括上模部和下模部，其中，所述上模部包括上模板、沖頭、下楔和緊固螺栓，沖頭緊固于上模中心部位；所述下模部包括下模板、定位塊、上楔、終鍛頂料桿和緊固螺栓；所述上模部和下模部中間設(shè)置凸起，上模部和下模部兩端設(shè)置凹面，上模部與下模部合攏時(shí)中間留有空腔，對放入終鍛精整模具上模部和下模部之間空腔的坯料進(jìn)行鍛壓精整，沖頭貫穿上模部和下模部。

其中，所述間歇性軋制模具和終鍛精整模具中的上模板和下模板采用普通熱作模具鋼，選自5crnimo、5crmnmo或4cr5mosiv中的一種，上模和下模采用強(qiáng)韌性模具鋼，選自h13、4cr3mo2v、4cr5w2vsi或er8中的一種。

優(yōu)選的，所述間歇性軋制模具的第一道次軋制模具和第二道次軋制模具分別沿圓柱體順次設(shè)置兩個(gè)相同截面的型腔，在一次軋制中可以同時(shí)制得兩件變截面道軌連接板，相比較“一出一”的制備效率，本方案可實(shí)現(xiàn)“一出二”，提高了生產(chǎn)效率。

更優(yōu)選的，所述間歇性軋制模具在圓柱體上橫向平行設(shè)置第一道次軋制模具和第二道次軋制模具兩個(gè)不同截面的型腔，在一次軋制中可以同時(shí)制得一件不規(guī)則四邊形連接板和一件變截面道軌連接板。

更優(yōu)選的，所述間歇性軋制模具沿圓柱體順次設(shè)置兩個(gè)相同截面的第一道次軋制模具型腔，再設(shè)置與第一道次軋制模具腔平行的兩個(gè)第二道次軋制模具型腔。在一次軋制中可以同時(shí)制得兩件不規(guī)則四邊形連接板和兩件變截面道軌連接板。本方案可實(shí)現(xiàn)“一出二”，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

更進(jìn)一步的，在一次軋制中制得兩件變截面道軌連接板時(shí)，兩變截面道軌連接板大端相連；

或者，在一次軋制中制得兩件變截面道軌連接板時(shí)，兩變截面道軌連接板小端相連；

或者，在一次軋制中制得兩件變截面道軌連接板時(shí)，兩變截面道軌連接板大小端相連。

優(yōu)選的，根據(jù)變截面道軌連接板的規(guī)格尺寸，每次可軋制數(shù)量為1-2件。

優(yōu)選的，兩個(gè)所述終鍛模具依次串聯(lián)，一次可以同時(shí)對兩件坯料進(jìn)行鍛壓精整。本方案可實(shí)現(xiàn)“一出二”，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明還提供了一種變截面道軌連接板的新型加工方法，采用間歇性軋制和精整的復(fù)合加工方法，包括如下步驟：

1.取圓鋼，用鋸床鋸成適宜長度的棒料；

2.將步驟1中棒料放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度950-1200℃，加熱時(shí)間2-5min；

3.先將第一道次軋制模具均勻預(yù)熱至220-320℃，將步驟2加熱至950-1200℃可鍛溫度的棒料放入軋輥直徑500-1200mm的軋制機(jī)里進(jìn)行初次軋制，制得不規(guī)則截面軋制坯；

4.先要將第二道次軋制模具均勻預(yù)熱至220-320℃，將步驟3制得的不規(guī)則截面軋制坯放入軋輥直徑500-1200mm的軋制機(jī)里進(jìn)行二次軋制，制得變截面道軌連接板軋制預(yù)制坯；

5.將終鍛模具溫度預(yù)熱至220-320℃，將步驟4中的軋制坯放入800-8000t壓力機(jī)內(nèi)進(jìn)行終鍛精整，包括沖孔、中間位置位移終鍛和切邊三部分，沖孔與終鍛同時(shí)進(jìn)行，而后進(jìn)行切邊，得到加工后的變截面道軌連接板。

本發(fā)明不涉及后續(xù)的熱處理工藝。

本加工方法可以避免目前鑄造和二次位移鍛造的制造工藝的缺陷；在步驟3和步驟4軋制成型過程中，軋制變形是連續(xù)的靜壓成型過程，金屬纖維組織分布均勻，纖維組織未被切斷，同時(shí)在此過程沒有沖擊與振動(dòng)，保證了產(chǎn)品的力學(xué)性能的穩(wěn)定性。在步驟5終鍛精整過程中，預(yù)制坯與模具之間的相對滑動(dòng)較小，殘余變形和附加應(yīng)力相對較小，保證了異形魚尾板尺寸的穩(wěn)定性；在鐵路配件生產(chǎn)領(lǐng)域具有十分重要的意義。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述變截面道軌連接板軋制模具結(jié)構(gòu)截面示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的間歇性軋制模具第一道次軋制模具的一種剖面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的間歇性軋制模具第一道次軋制模具的一種a-1展開圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的間歇性軋制模具第二道次軋制模具的一種剖面圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的間歇性軋制模具第二道次軋制模具的一種b-1展開圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的間歇性軋制模具第一道次軋制模具的一種展開圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的間歇性軋制模具第二道次軋制模具的一種展開圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例3的間歇性軋制模具的一種剖面圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例3的間歇性軋制模具的一種展開圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例4的間歇性軋制模具的一種展開圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例1所述變截面道軌連接板終鍛精整模具側(cè)視圖；

圖12為本發(fā)明實(shí)施例1所述變截面道軌連接板終鍛精整模具俯視圖；

圖13為本發(fā)明實(shí)施例1所述變截面道軌連接板終鍛精整模具的終鍛頂料桿結(jié)構(gòu)圖；

圖14為本發(fā)明實(shí)施例1所述變截面道軌連接板終鍛精整模具沖頭結(jié)構(gòu)圖；

圖15為本發(fā)明實(shí)施例5所述變截面道軌連接板終鍛精整模具俯視圖；

圖16為本發(fā)明提供的變截面道軌連接板加工方法的成型過程示意圖；

圖17為鍛壓金屬流線型示意圖；

圖18為間歇性軋制金屬流線型示意圖。

圖中，1-1為間歇性軋制模具上模，1-2為間歇性軋制模具下模；2-1為下模板，2-2為下楔，2-3為下模，2-4為上模，2-5為上楔，2-6為緊固螺栓，2-7為上模板，2-8為終鍛頂料桿，2-9為定位塊，2-10為沖頭。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是示例性的，旨在對本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

實(shí)施例中所述的間歇性軋制包括預(yù)軋和終軋，在軋制工序只有兩步時(shí)，分別可以敘述為第一道次軋制和第二道次軋制。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品性能無法保證的不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種變截面道軌連接板的模具以及加工方法。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種變截面道軌連接板的軋制和精整模具，包括間歇性軋制模具和終鍛精整模具，具體技術(shù)方案如下：

如圖1所示，間歇性軋制模具包括上模1-1和下模1-2，上模和下模分別為圓柱形，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，在接觸面分別設(shè)置相互配合的凹凸面，凹凸面之間具有型腔，將板材放入上模和下模之間型腔內(nèi)軋制，形成規(guī)定的形狀；如圖1～圖3所示，第一道次軋制模具型腔截面形狀為不規(guī)則四邊形，上下模分型面位于兩對角位置；如圖4和圖5所示，第二道次軋制模具型腔截面形狀為變截面道軌連接板截面，上下模分型面位于變截面道軌連接板截面水平方向最大位移位置。

如圖11～圖14所示，終鍛模具包括上模部2-4和下模部2-3，其中，所述上模部2-4包括上模板2-7、沖頭2-10、下楔2-2和緊固螺栓2-6，沖頭2-10緊固于上模部2-4中心部位；所述下模部2-3包括下模板2-1、定位塊2-9、上楔2-5、終鍛頂料桿2-8和緊固螺栓2-6；所述上模部2-4和下模部2-3中間設(shè)置凸起，上模部2-4和下模部2-3兩端設(shè)置凹面，上模部2-4與下模部2-3凹凸面合攏時(shí)中間留有空腔，對放入終鍛精整模具上模部和下模部之間空腔的坯料進(jìn)行鍛壓精整，沖頭2-10貫穿上模部2-4和下模部2-3。

其中，所述間歇性軋制模具和終鍛精整模具中的上模板和下模板采用5crnimo材質(zhì)的普通熱作模具鋼，上模和下模采用強(qiáng)韌性模具鋼，選擇h13。

實(shí)施例2：

如圖6和圖7所示，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述間歇性軋制模具的第一道次軋制模具和第二道次軋制模具分別沿圓柱體順次設(shè)置兩個(gè)相同截面的型腔，在一次軋制中可以同時(shí)制得兩件變截面道軌連接板，相比較“一出一”的制備效率，本方案可實(shí)現(xiàn)“一出二”，提高了生產(chǎn)效率。

實(shí)施例3：

如圖8和圖9所示，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述間歇性軋制模具在圓柱體上橫向平行設(shè)置第一道次軋制模具和第二道次軋制模具兩個(gè)不同截面的型腔，在一次軋制中可以同時(shí)制得一件不規(guī)則四邊形連接板和一件變截面道軌連接板。

實(shí)施例4：

如圖10所示，更優(yōu)選的，所述間歇性軋制模具沿圓柱體順次設(shè)置兩個(gè)相同截面的第一道次軋制模具型腔，再設(shè)置與第一道次軋制模具腔平行的兩個(gè)第二道次軋制模具型腔。在一次軋制中可以同時(shí)制得兩件不規(guī)則四邊形連接板和兩件變截面道軌連接板。本方案可實(shí)現(xiàn)“一出二”，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

更進(jìn)一步的，在一次軋制中制得兩件變截面道軌連接板時(shí)，兩變截面道軌連接板大端相連；“大端相連”的優(yōu)點(diǎn)在于：前窄中寬的設(shè)計(jì)，易于棒料在軋制過程中，避免擠料現(xiàn)象。

或者，在一次軋制中制得兩件變截面道軌連接板時(shí)，兩變截面道軌連接板小端相連；

或者，在一次軋制中制得兩件變截面道軌連接板時(shí)，兩變截面道軌連接板大小端相連。

優(yōu)選的，根據(jù)變截面道軌連接板的規(guī)格尺寸，每次可軋制數(shù)量為1-2件。

實(shí)施例5：

如圖15所示，兩個(gè)所述終鍛模具依次串聯(lián)，一次可以同時(shí)對兩件坯料進(jìn)行鍛壓精整本方案可實(shí)現(xiàn)“一出二”，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

實(shí)施例6～8中用到的設(shè)備包括濰坊科華電爐制造有限公司公司生產(chǎn)的型號為kgps-1250的中頻感應(yīng)電爐；中機(jī)鍛壓江蘇股份有限公司生產(chǎn)的zgd-500、zgd-800和zgd-1200軋制機(jī)；重慶江東有限公司生產(chǎn)的ysk-800的800t壓力機(jī)、濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的te4-3500的3500噸壓力機(jī)和青島宏達(dá)鍛壓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的j35-8000t壓力機(jī)。

實(shí)施例6：

本發(fā)明的一種典型的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種變截面道軌連接板的新型加工方法，采用間歇性軋制和精整的復(fù)合加工方法，如圖16所示，包括如下步驟：

1.取55#，φ70圓鋼，用鋸床鋸成長1000mm的棒料；

2.將步驟1中棒料放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度950℃，加熱時(shí)間5min；

3.先將第一道次軋制模具均勻預(yù)熱至320℃，將步驟2加熱至1200℃可鍛溫度的棒料放入軋輥直徑500mm的zgd-500軋制機(jī)里進(jìn)行初次軋制，制得不規(guī)則截面軋制坯；

4.先要將第二道次軋制模具均勻預(yù)熱至320℃，將步驟3制得的不規(guī)則截面軋制坯放入軋輥直徑500mm的軋制機(jī)里進(jìn)行二次軋制，制得變截面道軌連接板軋制預(yù)制坯；

5.終鍛模具溫度預(yù)熱至320℃，將步驟4中的軋制坯放入800t的ysk-800壓力機(jī)內(nèi)進(jìn)行終鍛精整，包括沖孔、中間位置位移終鍛和切邊三部分，沖孔與終鍛同時(shí)進(jìn)行，而后進(jìn)行切邊，得到加工后的變截面道軌連接板。

本發(fā)明不涉及后續(xù)的熱處理工藝。

實(shí)施例7：

本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，所述步驟2為將步驟1中棒料放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度1200℃，加熱時(shí)間2min；步驟3為先將第一道次軋制模具均勻預(yù)熱至220℃，將步驟2加熱至950℃可鍛溫度的棒料放入軋輥直徑1200mm的zgd-1200軋制機(jī)里進(jìn)行初次軋制，制得不規(guī)則截面軋制坯；步驟4.先要將第二道次軋制模具均勻預(yù)熱至220℃，將步驟3制得的不規(guī)則截面軋制坯放入軋輥直徑1200mm的軋制機(jī)里進(jìn)行二次軋制，制得變截面道軌連接板軋制預(yù)制坯；步驟5.終鍛模具溫度預(yù)熱至220℃，將步驟4中的軋制坯放入8000t的ysk-8000壓力機(jī)內(nèi)進(jìn)行終鍛精整，包括沖孔、中間位置位移終鍛和切邊三部分，沖孔與終鍛同時(shí)進(jìn)行，而后進(jìn)行切邊，得到加工后的變截面道軌連接板。

實(shí)施例8：

本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，所述步驟2為將步驟1中棒料放入加熱爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度1000℃，加熱時(shí)間3min；步驟3為先將第一道次軋制模具均勻預(yù)熱至320℃，將步驟2加熱至1000℃可鍛溫度的棒料放入軋輥直徑800mm的zgd-800軋制機(jī)里進(jìn)行初次軋制，制得不規(guī)則截面軋制坯；步驟4.先要將第二道次軋制模具均勻預(yù)熱至320℃，將步驟3制得的不規(guī)則截面軋制坯放入軋輥直徑800mm的軋制機(jī)里進(jìn)行二次軋制，制得變截面道軌連接板軋制預(yù)制坯；步驟5.終鍛模具溫度預(yù)熱至320℃，將步驟4中的軋制坯放入3500t的te4-3500壓力機(jī)內(nèi)進(jìn)行終鍛精整，包括沖孔、中間位置位移終鍛和切邊三部分，沖孔與終鍛同時(shí)進(jìn)行，而后進(jìn)行切邊，得到加工后的變截面道軌連接板。

本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，上述間歇性軋制模具和終鍛精整模具中的上模板和下模板采用5crmnmo材質(zhì)的普通熱作模具鋼，上模和下模采用強(qiáng)韌性模具鋼，選擇4cr3mo2v。

本發(fā)明的又一種實(shí)施例中，上述間歇性軋制模具和終鍛精整模具中的上模板和下模板采用4cr5mosiv材質(zhì)的普通熱作模具鋼，上模和下模采用4cr5w2vsi或er8中的一種強(qiáng)韌性模具鋼。并不限于上述的材料，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的鋼材料。

本加工方法可以避免目前鑄造和二次位移鍛造的制造工藝的缺陷；在步驟3和步驟4軋制成型過程中，軋制變形是連續(xù)的靜壓成型過程，金屬纖維組織分布均勻，纖維組織未被切斷，同時(shí)在此過程沒有沖擊與振動(dòng)，因此，由本加工方法加工所得產(chǎn)品具有良好的金屬流線型(見圖17為鍛造的金屬流線，圖18為軋制的金屬流線)，保證了產(chǎn)品的力學(xué)性能的穩(wěn)定性。由于在步驟3和步驟4軋制過程中已完成大部分變形，在步驟5終鍛精整過程中，預(yù)制坯與模具之間的相對滑動(dòng)較小，殘余變形和附加應(yīng)力相對較小，保證了異形魚尾板尺寸的穩(wěn)定性；在鐵路配件生產(chǎn)領(lǐng)域具有十分重要的意義。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。