CN104368657A - 高铁用弹条缠绕加工成型设备及其工作方法 - Google Patents

高铁用弹条缠绕加工成型设备及其工作方法 Download PDF

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张磊
李敏
王立士
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00—Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
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Abstract

本发明公开了一种高铁用弹条缠绕加工成型设备，包括旋转主轴，和设置于所述旋转主轴端面且位于所述旋转主轴轴心处的缠绕模具，所述缠绕模具包括用于插放棒料的棒料固定槽和设置于所述棒料固定槽两侧的第一凸块和第二凸块，所述第一凸块朝向所述旋转主轴轴心的一侧与所述棒料固定槽的侧壁为弧形过渡，且所述第一凸块背向所述旋转主轴的一侧设置有弧形凹槽；还包括设置于所述缠绕模具两侧的收边压头和压弯压头，所述收边压头和所述压弯压头均设置于直线运动执行机构上，可以进行直线往返运动。本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备，能够达到减少弹条成型工序、设备、模具，提高产品尺寸的稳定性、产品质量和降低生产成本的目的。

Description

高铁用弹条缠绕加工成型设备及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种高铁用弹条缠绕加工成型设备及其工作方法，具体地涉及高速铁路“e”型弹条缠绕加工成型设备及其工作方法，属于高铁轨道组件生产制造技术领域。
背景技术
弹条IV型扣件***是我国自主研发的高速铁路客运专线的一种扣件***。其中C4型弹条(由于外形结构为“e”形，因此又被称为“e”型弹条)是弹条IV型扣件的核心部件，与其他相似的弹条相比，其在扣压力保持、疲劳寿命、与基础的可靠联接和减振性能等方面，都具有更好的表现。弹条棒料的直径为20毫米，目前国内采用的成型工艺主要为四次冲压成型，需要四台冲床和四套模具，四次冲压成型后工件的外形依次如后文附图1至4所示。
采用上述成型工艺加工弹条存在的不足在于：
1、成型工序多，受人为因素、模具的调整、多次成型定位基准不同的影响，产品的尺寸波动大、一致性差，产品一次合格率低。
2、冲床成型速度快，棒料容易拉细，产品的力学性能下降。
3、成型工序多，棒料温度下降的多，不利于余热淬火，有时必须重新加热淬火，能量消耗大。
4、成型操作复杂，模具调整不方便。
5、生产工序多，设备、模具投入大，操作人员多，生产成本高。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种高铁用弹条缠绕加工成型设备，能够将前三次冲压成型改为一次缠绕成型，以达到减少弹条成型工序、设备、模具，提高产品尺寸的稳定性、产品质量和降低生产成本的目的。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种高铁用弹条缠绕加工成型设备，包括：旋转主轴，和设置于所述旋转主轴端面且位于所述旋转主轴轴心处的缠绕模具，所述缠绕模具包括用于插放棒料的棒料固定槽和设置于所述棒料固定槽两侧的第一凸块和第二凸块，所述第一凸块朝向所述旋转主轴轴心的一侧与所述棒料固定槽的侧壁为弧形过渡，且所述第一凸块背向所述旋转主轴的一侧设置有弧形凹槽；还包括设置于所述缠绕模具两侧的收边压头和压弯压头，所述收边压头和所述压弯压头均设置于直线运动执行机构上，可以进行直线往返运动。
作为上述技术方案的改进，所述棒料固定槽的一端设置有棒料止位凸块，所述棒料止位凸块包括朝向所述旋转主轴轴心一侧的凸起部和背向所述旋转主轴一侧的安装部，所述凸起部位于所述棒料固定槽内。
作为上述技术方案的改进，所述压弯压头的运动轨迹与所述旋转主轴的轴心共线，所述收边压头的运动轨迹与所述旋转主轴的轴心不共线。
作为上述技术方案的改进，所述收边压头和所述第一凸块均位于所述旋转主轴轴心的顺时针侧或逆时针侧。所述结构使所述收边压头弯折棒料的力臂增长，在弯折力矩一定的情况下，从而有利于降低所述收边压头的弯折作用力，从而降低能耗并提高了所述收边压头的使用寿命。
作为上述技术方案的改进，所述收边压头包括支撑部件和滚动部件，所述滚动部件轴设于所述支撑部件的自由端。所述结构使所述收边压头与棒料为滚动接触，从而将滑动摩擦改进为滚动摩擦，提高了缠绕作业的平稳性，降低了所述收边压头对棒料的磨损，提高了产品质量，同时降低了棒料对所述收边压头的磨损，提高了所述收边压头的使用寿命。
本发明的另一个目的在于提供上述高铁用弹条缠绕加工成型设备的工作方法，包括以下步骤：
步骤一、将棒料一端***所述棒料固定槽中，然后所述收边压头工进(即朝向所述缠绕模具运动)，所述旋转主轴匀速旋转直至形成共面的内侧直边、中部直边、外侧直边、大弧形边和小弧形边；
步骤二、所述收边压头工退(即背向所述缠绕模具运动)，所述旋转主轴旋转，直至所述第一凸块的所述弧形凹槽朝向所述旋转主轴轴心，然后所述压弯压头工进，形成中部直边的凹陷弯折。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备，可以将现有技术中前三次冲压成型改为一次缠绕成型，即采用本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备只需要通过一次缠绕成型合和一次冲压成型两个步骤，即可实现“e”型弹条的成型加工。其具有以下优点：
1、由于旋转主运动匀速转动，各曲线间采用圆滑过渡，棒料直径被拉细的尺寸较小，而且均匀，因此产品的力学性能好。
2、减少二道工序，使用的操作人员、设备、工装、模具减少，减少人为因素和工序的累积误差，产品尺寸的一致性更易得到保证。
3、成型过程热量损失小，便于使用余热淬火工艺。
附图说明
图1为现有技术中的“e”型弹条第一次冲压后的结构示意图；
图2为现有技术中的“e”型弹条第二次冲压后的结构示意图(左侧为工件的正视图，右侧为工件的左视图)；
图3为现有技术中的“e”型弹条第三次冲压后的结构示意图；
图4为现有技术中的“e”型弹条第四次冲压后的结构示意图(上方左侧为工件的正视图，上方右侧为工件的左视图，下方为工件的俯视图)；
图5为本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备结构示意图；
图6为本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备工作时第一阶段的状态结构示意图；
图7为本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备工作时第二阶段的状态结构示意图；
图8为本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备工作完成时的状态结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
如图1至图4所示，为现有技术加工“e”型弹条时，在四次冲压成型后的工件外形：
通过第一次冲压形成“e”型弹条的内侧直边11和小弧形边12。
通过第二次冲压形成“e”型弹条的外侧直边14、中部直边15和大弧形边13，且所述外侧直边14、所述中部直边15和所述大弧形边13共面，而使所述内侧直边11通过所述小弧形边12的过渡，与所述外侧直边14、所述中部直边15和所述大弧形边13不共面。
通过第三次冲压使“e”型弹条的所述中部直边15向所述外侧直边14方向凹陷弯折；
通过第四次冲压使“e”型弹条的所述大弧形边13向上翻折形成立体结构，即所述外侧直边14和所述中部直边15共面，所述大弧形边13两端与所述外侧直边14和所述中部直边15共面，所述大弧形边13中部向上翻折，所述内侧直边11位于所述外侧直边14和所述中部直边15下方。
如图5至图8所示，为本发明所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备结构示意图及工作状态结构示意图。本发明所述高铁用弹条缠绕加工成型设备，包括：旋转主轴21，和设置于所述旋转主轴21端面且位于所述旋转主轴21轴心处的缠绕模具，所述缠绕模具包括用于插放棒料3的棒料固定槽22和设置于所述棒料固定槽22两侧的第一凸块23和第二凸块24，所述第一凸块23朝向所述旋转主轴21轴心的一侧与所述棒料固定槽22的侧壁为弧形过渡25，且所述第一凸块23背向所述旋转主轴21的一侧设置有弧形凹槽26；还包括设置于所述缠绕模具两侧的收边压头4和压弯压头5，所述收边压头4和所述压弯压头5均设置于直线运动执行机构上，可以进行直线往返运动。具体地，所述棒料固定槽22的一端设置有棒料止位凸块6，所述棒料止位凸块6包括朝向所述旋转主轴21轴心一侧的凸起部61和背向所述旋转主轴21一侧的安装部62，所述凸起部61位于所述棒料固定槽22内。进一步优选地，所述压弯压头5的运动轨迹与所述旋转主轴21的轴心共线，所述收边压头4的运动轨迹与所述旋转主轴21的轴心不共线。具体地，所述收边压头4和所述第一凸块23均位于所述旋转主轴21轴心的顺时针侧或逆时针侧。所述收边压头4包括支撑部件41和滚动部件42，所述滚动部件42轴设于所述支撑部件41的自由端。
本发明的高铁用弹条缠绕加工成型设备包括缠绕成型合和冲压成型两个步骤：
所述缠绕成型即使用上述高铁用弹条缠绕加工成型设备将棒料直接加工成如图3所示的结构，包括共面的内侧直边11、小弧形边12、外侧直边14、中部直边15和大弧形边13。
所述冲压成型即冲压经所述缠绕成型加工的工件的所述内侧直边11，并冲压所述大弧形边13，从而形成图4所示的结构：所述外侧直边14和所述中部直边15共面，所述大弧形边13两端与所述外侧直边14和所述中部直边15共面，所述大弧形边13中部向上翻折，所述内侧直边11位于所述外侧直边14和所述中部直边15下方。
具体地，所述缠绕成型工作过程为：将棒料3一端***所述棒料固定槽22中，然后所述收边压头4工进(即朝向所述缠绕模具运动)，如图6所示，所述旋转主轴21匀速旋转，直至图7所示位置，从而形成共面的内侧直边11、中部直边15、外侧直边14、大弧形边13和小弧形边12；然后所述收边压头4工退(即背向所述缠绕模具运动)，所述旋转主轴21旋转直至所述第一凸块23的所述弧形凹槽26朝向所述旋转主轴21轴心，然后如图8所示，所述压弯压头5工进，形成中部直边15的凹陷弯折，即完成了缠绕成型作业。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种高铁用弹条缠绕加工成型设备，其特征是，包括旋转主轴(21)，和设置于所述旋转主轴(21)端面且位于所述旋转主轴(21)轴心处的缠绕模具，所述缠绕模具包括用于插放棒料(3)的棒料固定槽(22)和设置于所述棒料固定槽(22)两侧的第一凸块(23)和第二凸块(24)，所述第一凸块(23)朝向所述旋转主轴(21)轴心的一侧与所述棒料固定槽(22)的侧壁为弧形过渡(25)，且所述第一凸块(23)背向所述旋转主轴(21)的一侧设置有弧形凹槽(26)；还包括设置于所述缠绕模具两侧的收边压头(4)和压弯压头(5)，所述收边压头(4)和所述压弯压头(5)均设置于直线运动执行机构上，可以进行直线往返运动。
2.如权利要求1所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备，其特征是，所述棒料固定槽(22)的一端设置有棒料止位凸块(6)，所述棒料止位凸块(6)包括朝向所述旋转主轴(21)轴心一侧的凸起部(61)和背向所述旋转主轴(21)一侧的安装部(62)，所述凸起部(61)位于所述棒料固定槽(22)内。
3.如权利要求1或2所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备，其特征是，所述压弯压头(5)的运动轨迹与所述旋转主轴(21)的轴心共线，所述收边压头(4)的运动轨迹与所述旋转主轴(21)的轴心不共线。
4.如权利要求3所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备，其特征是，所述收边压头(4)和所述第一凸块(23)均位于所述旋转主轴(21)轴心的顺时针侧或逆时针侧。
5.如权利要求1或2所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备，其特征是，所述收边压头(4)包括支撑部件(41)和滚动部件(42)，所述滚动部件(42)轴设于所述支撑部件(41)的自由端。
6.如权利要求1所述的高铁用弹条缠绕加工成型设备的工作方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、将棒料(3)一端***所述棒料固定槽(22)中，然后所述收边压头(4)工进，所述旋转主轴(21)匀速旋转直至形成共面的内侧直边(11)、中部直边(15)、外侧直边(14)、大弧形边(13)和小弧形边(12)；
步骤二、所述收边压头(4)工退，所述旋转主轴(21)旋转，直至所述第一凸块(23)的所述弧形凹槽(26)朝向所述旋转主轴(21)轴心，然后所述压弯压头(5)工进，形成中部直边(15)的凹陷弯折。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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