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双块式轨枕模具设计应用
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模具在双块式轨枕生产中贯穿整个生产线，是双块式轨枕生产中最基础也是最重要的工装，目前双块式轨枕模具生产的双块式轨枕主要采用承轨台部位采用冲压成型的模具，该模具在轨枕混凝土浇筑施工后U型凹槽处水泥浆堆积较多，导致清理工作量大、模具容易变形、占用时间较长、施工成本高等问题。鉴于现有技术存在的问题，设计出一种“双块式轨枕导流式模具”，在模具U型槽部位设置导流板和泄浆孔，达到解决上述问题的目的，文章对其结构形式进行了详细介绍，对其优点及效益进行了探讨，对以后的双块式模具制造具有一定的参考价值。
【关键词】
双块式轨枕;模具;导流;泄浆
在高速铁路建设中，双块式轨枕无碴轨道在高速铁路客运专线中的应用已越来越广泛，尤其是在地形环境复杂的线路中，基本上都采用了双块式轨枕无碴轨道结构形式。双块式无碴轨道由于其良好的轨道平顺性和持久可靠的稳定性，以及高效率的运能，极少的线路维修量，社会经济效益显著等优点，在高速铁路工程建设中得到广泛的应用，是目前国内高速铁路中应用最广泛的一种无砟轨道结构型式。双块式轨枕通常在厂房内利用循环生产线生产，模具以连续的闭合循环形式运作。轨枕在成型后需要进行模具翻转、制件脱模等一系列后续工序。现有的模具翻转为固定式，轨枕养护工序完成后，需要将模具吊运到翻转工位进行翻转，再进入到脱模工位进行脱模工序。在整个工序中，双块式轨枕生产的精度及加工要求均是依靠加工模具来保证。
中铁十七局集团有限公司京福铁路客专闽赣Ⅶ标轨枕场担负京福铁路客专闽赣段Ⅵ标、Ⅶ标两个标段无砟轨道系统中的双块式混凝土轨枕制造任务，设计轨枕总量约46万根。双块式混凝土轨枕生产线采用流水机组法作业，模具在环形流水线上通过循环作业来进行生产，本项目采用的模具为4×1的并行排列形式，开工初期，由于在轨枕混凝土浇筑施工后U型凹槽处水泥浆堆积较多，造成清理工作量大，甚至要从生产线上吊出部分模具由专人进行清理后再吊入生产线进行使用，需要电锤甚至风镐来进行混凝土余留残渣的清理，耗费大量的人力物力，且容易对模具壳体造成损伤，严重影响生产效率，难以满足生产需要(图1)。通过研究、分析现有模具的缺点后，在现有模具的基础上，设置了导流板和泄浆孔，大大降低了劳动强度，节省了劳动力，满足了生产需要。
2导流式模具结构及工作原理
双块式轨枕导流式模具，用于无碴轨道SK－2双块式轨枕预制。模具框架内固定有两个以上的承轨台冲压壳体，相图1现有模具清理邻两个承轨台冲压壳体之间固定连接，模具框架的两端部设置有翻转吊钩，承轨台冲压壳体焊接在模具框架内。承轨台冲压壳体包括承轨台冲压底壳、端板和立板，承轨台冲压底壳为易拉伸钢板冲压成型的薄板结构，承轨台冲压底壳左右两侧焊接有端板，前后两端设有立板，承轨台冲压底壳的底部布置有焊道和螺纹块。模具框架内设置有四行、两列的承轨台冲压壳体，承轨台冲压壳体卡接于模具框架的模具槽内，同一行模具槽之间通过桁架压板组件连接固定(图3、图4)。桁架压板组件由压板和弹簧组成，弹簧置于压板的U型槽内，并通过螺栓固定于模具框架上，双块式轨枕成型时把桁架固定在正确位置上，脱模时把压板旋转90°，保证顺利脱模。模具于每个U型槽位置设置导流板，与模板水平方向约45°角设置，在导流板底端模具上设置泄浆孔(图1、图2)，导流板在混凝土浇筑时，溢出的混凝土浆能直接沿导流板流到泄浆孔，大部分混凝土浆会直接通过泄浆孔排出模具，减轻清理的难度。
3．1技术优越性说明导流式模具由于设置了导流板和泄浆孔，混凝土灌注时溢出的混凝土浆大部分流出模具壳体，清理难度大为降低。该模具加快了生产效率，缩短了生产周期。具体优点:(1)结构设置巧，加工简单，成本低廉(2)降低了劳动强度，节省了3名人工(对比图1和图6)，节约了成本。(3)避免了清理时对模具造成损伤，对模具壳体形成保护，延长了模具的使用寿命。
3．2经济效益分析导流式模具大大提高了施工效率:本场共生产56万根轨枕，设计产量为1200根/d，计划18．5个月完成生产任务，在改进了模具后，日产量可达1500根/d，15个月完成生产任务，提高工效20%，模具清理时可节省3名工人，按照150元/(人•d)计算，可节省15个月×30天/月×150元/(人•d)×3人=202500元，工期提前3．5月完成，整个车间80人，可节省3．5月×30天/月×150元/(人•d)×80人=1260000元。除去模具加工成本210套模具×300元=63000元，共计节约成本1399500元。经济效益明显，具有很好的应用前景。
4双块式轨枕模具的发展及展望
双块式轨枕模具最初是焊接成型的，轨枕在脱模时容易棱角破损，再后来发展为壳体一次冲压成型模具，优化了模具的物理结构，但还具有一些缺点，导流式模具是在冲压模具的基础上，在生产实践中改进而成，具有很强的实用性。在智能化日益发达的今天，可研发新一代双块式轨枕模具，在模具中设置感应装置并安装芯片，以便于智能检测和管理双块式轨枕的生产。
双块式轨枕导流式模具，能有效减轻工作强度，提高工效，优化模具结构，延长模具使用寿命。实践证明，导流式模具很好地解决了施工问题。
作者：吕文超 单位：中铁十七局集团物资有限公司双块式轨枕模具设计应用责任编辑：杨雪&&&&阅读：人次
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模具设计论文相关文章双块式轨枕预制场方案设计指导书；1适用范围；本条文适用铁路双块式轨枕预制场选址，平面布局设计；2.1双块式轨枕场应建于所供标段的中部，这主要是；2.2轨枕场从功能上分为3个区，分别是：生产区、；2.3一方面枕场选址要根据总体平面布置保证有足够；2.4客运专线双块式轨枕场具有生产量大、标准高、；2.5为了加快生产节奏、提高养护质量和节约能源考；3枕场的选址；3
双块式轨枕预制场方案设计指导书
本条文适用铁路双块式轨枕预制场选址，平面布局设计的作业。 2
2.1双块式轨枕场应建于所供标段的中部，这主要是基于减少运输费用、加快轨枕运输效率考虑。
2.2轨枕场从功能上分为3个区，分别是：生产区、存枕区和办公生活区；枕场占地大小，主要是取决于根据需要临时存放轨枕数量确定。
2.3一方面枕场选址要根据总体平面布置保证有足够的建场面积，另一方面枕场总体布置要根据已选场址合理调整，保证经济与适用性的平衡。
2.4客运专线双块式轨枕场具有生产量大、标准高、工艺新等特点,因此,合理进行枕场工装和设备的配备,对于降低工程成本,确保工程质量、安全和进度均大有裨益。
2.5为了加快生产节奏、提高养护质量和节约能源考虑，本制枕场采用养护池进行养护。养护池数量的多少，应根据设计日产量确定。（本设计方案考虑日常量为800根）。
枕场的选址
3.1 枕场选址前先根据工期、产量及生产工艺确定枕场大致所需面积。
3.2尽量选在所供标段的中部，根据铺架速度、工期、运距、轨枕运输方式和当地的地址状况等进行选址。一般选在铁路沿线周边，交通枢纽段，交通便利。
3.3 所选场址附近水、电供应方便,最好有高压输电干线，防止频繁停电对制枕的影响。 3.4地质状况好，尽量减少枕场主要结构物的地基处理费用。制枕场的位置应尽量选在地质条件好的地方，减少土石方工程和基础加固工程量，降低工程费用。
3.5征地拆迁少，复耕量少。在满足制枕场工期和存枕的前提下，制枕场应选在占用耕地少、拆迁量少的地方。
3.6 考虑防洪排涝，确保雨季施工安全。 4
制枕场总体平面布置 4.1 生产区设计
4.1.1 钢筋结构生产车间共有两个：一个是在车间内安装双块式轨枕生产线，用于轨枕预制，设计尺寸为48m×24m；另一个车间是钢筋加工车间，在车间内安装冷轧生产线、桁架生产线、焊网机、冲弯机等设备，用于加工轨枕所用各种规格的钢筋，设计尺寸为96×18m。为了方便车间内材料的运输，两个车间共用中间一排钢柱，并排布置。轨枕生产线由钢模型、模型输送辊道、混凝土灌注设备、振动台、养护池、钢模运输车、翻模机、轨枕传送辊道、扣件安装台位、轨枕码垛机、轨枕入库运送平车等组成。其中钢模型为4×1联短模型式。生产场区布置图如下：
生产场区布置图
4.1.2 轨枕生产线厂房内布置2排养护池，每排5个，每个养护池存放20套钢模；两排养护池中间间隔，安装钢模存放辊道。轨枕振动成型后，可以先开到存放辊道上，等待龙门吊入池。这样设计主要考虑提高生产节奏，不耽误生产。
4.1.3 厂房内采用双设计振动台位，并排布置在一起，详见厂房布置图。 可以实现交叉布料、振动连续生产模式。
4.1.4 生产车间内布置两台10t龙门吊，一台主要完成钢模入池和出池，另一台主要进行轨枕的翻转作业。
4.1.5 搅拌站紧贴生产厂房布置，皮带上料，通过运料小车将拌合好的混凝土运进厂房，这样可以减少整个厂区的面积，厂房内布置紧凑、合理。搅拌站混凝土制备能力为30m3/h，配备1个100t散装水泥仓和1个50t粉煤灰仓。
4.1.6 钢筋垫木存放区主要是储存新进场的钢筋和轨枕打包用垫木，需要进行简易硬化处理。考虑节约成本，采用级配水泥稳定碎石硬化，完全能够满足要求。
4.1.7 试验室采用保温隔热板房结构，占地面积约100m2。分为力学室、材料室、混凝土室、标准养护室和办公室，试验内容包括：混凝土的物理力学性能检验；砂、石的常规性能检验；混凝土试件的标准养护等。
4.1.8 钢筋加工车间设计应满足：
钢筋加工区长为96m，宽为18m。包括钢筋下料机、钢筋弯曲机、螺旋筋绕制机等设备，用于加工双块式轨枕所需钢筋网和螺旋筋以及钢筋桁架。
4.1.9 钢筋存放区
钢筋存放区分为卷材存放区和型材存放区，共占地140m2，可存放钢筋280t，满足轨枕最大日产量时50天生产需要。
4.1.10 锅炉房
制枕场设锅炉房1座，占地面积约55m2，内设置1台2t锅炉，提供轨枕养护用蒸汽，
蒸汽管道主管道采用φ80mm，支管采用φ50mm的保温管线。
4.1.11 配电室
配电室占地面积20m2，放置变压器、高压配电屏、低压配电屏等，并配置500kW备用发电机一台。
4.1.12 砂石料场设计
⑴客运专线预制轨枕场所用高性能混凝土有3种骨料，按照每种骨料配备一个料仓，共需3个料仓。根据《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》对混凝土原材料的要求，骨料库修建防雨棚，采用15cm厚C20混凝土硬化地面，总占地面积约为600m2，可堆放砂550t，碎石1150t，能满足轨枕最大日产量时10天生产需要。
⑵料仓内混凝土地面应高出其他区域混凝土地面5-10cm，防止雨水倒灌。同时料仓内地面应适当放坡，使雨水能迅速排出，防止雨水聚集。
⑶料仓周围必须开挖足够深度的排水沟。
⑷当制枕场处于北方寒冷地区时，合格仓必须用活动板房包围起来，并接入蒸汽管道，以满足冬季施工的要求。
4.2 存枕区
4.2.1 根据铺架进度、运距和工期确定成品库的大小，双块式轨枕最高堆放12层。存枕区占地2.5hm3，可存放大约8万根轨枕。
4.2.2 为了避免存枕区发生扭曲变形和地面下陷，存枕区场地需要硬化。考虑到存枕区比较大，采用条形基础，完全可以满足功能要求，节约大笔建场费用。
4.2.3 根据地形条件，存枕区可适当放坡，既可以减少土方施工投入，又可以减少排水系统的投入。
4.3 生活区
4.3.1 生活区要远离锅炉房、发电房等重大危险源区以及搅拌站等重大灰尘和噪音污染源区。
4.3.2如果有条件，土方施工时生活区可以单独施工，无须和生产区处于同一高程。生活区可以适当放坡，减少排水系统的投入。
4.3.3 生活区所有房屋基础必须高出路面10-20cm，防止雨水倒灌。
4.3.4 生活区布置时必须要考虑消防因素，房屋距离不宜过近，且消防用水能覆盖整个生活区。
4.3.5 生活区布置前，先要确定生活区房屋数量，由枕场人员定额确定。 5
制枕场主要工装设备选择 5.1 控制系统
控制系统是整条轨枕生产线的核心部分，包括：中央控制系统、翻模系统、模具返回系统、浇筑振动系统。控制系统的操作模式分类如下：调整模式、手动模式、自动模式。传感器全部采用光电传感器，保证设备运行可靠。
5.2 搅拌供料系统
无砟轨道双块式轨枕的生产工艺要求使用干硬性混凝土，经振动密实成型，强度要求达
到C60。高品质的搅拌物料是生产高品质制品的基本保证，物料的搅拌由搅拌供料系统负责完成。搅拌站选用立式行星强制搅拌机，可手动也可通过微机自动完成配料称量。骨料称单独计量，保证精度。
布料机由前后行走机构、左右行走机构和布料机三部分组成。布料机下出料口由四个螺旋给料器组成，可实现四个布料器同时布料，保证下灰速度。
振动台带有气动升降功能，可实现变频振动。设计双振动台位，完成混凝土的排气、密实和成型。配合布料机进行交叉布料、振动连续生产模式，提高生产效率。
5.3 养护系统
养护系统由蒸汽锅炉、自动温控系统、养护池、钢模吊架组成。锅炉为2T蒸汽锅炉，可满足轨枕供汽和生产车间供暖需要。养护池采用2×5并联结构，养护温控系统可以实现独立供汽，节约能源，养护效果好。养护制度为2-2-6.5-1.5（静停2个小时，升温2个小时，恒温6.5个小时，降温1.5个小时）。
5.4 翻模系统
翻模系统由翻模机、气垫、缓存输送辊道等几部分组成。翻模机采用普通轨枕翻模机改进而来，根据钢模设计翻臂，大大提高生产节奏。翻模完成后，采用气动式进行脱模，由8个传感器同时控制，减少对轨枕的磕损。缓存输送辊道采用柔性非金属材料，避免轨枕表面的磕损。
5.5 模具返回系统
模具返回系统由多组输送辊道（根据实际情况确定）和运输小车组成，其中两组输送辊道具有倾斜功能，主要完成喷涂脱模剂工作。输送辊道前几组，主要完成钢模清理；后几组最主要完成预埋套管、钢筋组焊件、钢筋桁架、绝缘卡及挡奖夹的安装。
5.6 成品输送系统
成品输送统的主要设备是链式输送机，其功能为在此工位对脱模完成的轨枕进行质量检验，将检测合格的产品输送到成品包装工位进行打包。
5.7 钢模选择
双块式轨枕钢模，我们设计采用4*1联结构，钢模应具有足够的强度、刚度和稳定性。应能保证双块式轨枕各部形状、尺寸及预埋件的准确性。在模板的制作上允许公差为双块式轨枕成品的1/2；但是对于关键尺寸，我们力求钢模的公差为成品的1/3，保证工人操作时产品质量容易控制。
5.8 钢筋加工设备
钢筋加工选择天津建科，性能比较稳定，加工钢筋尺寸精度较高。 5.9 主要生产设备和检测设备明细
双块式轨枕生产线设备清单
包含各类专业文献、高等教育、各类资格考试、应用写作文书、幼儿教育、小学教育、专业论文、文学作品欣赏、双块式轨枕预制场方案设计指导书58等内容。　
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武广客运专线双块式轨枕预制施工技术　　摘要双块式轨枕是无碴轨道系统最主要的基础部件，是固定钢轨的载体，武广客运专线引进了德国弗莱德尔公司的双块式轨枕无碴轨道系统。本文结合武广客运专线施工经验重点介绍双块式轨枕工厂预制的施工步骤、机械设备配置、关键施工工艺和施工组织形式。　　关键词双块式轨枕轨枕预制生产线　　中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：　　引言双块式轨枕无碴轨道是德铁最早使用的结构型式，1972年试铺于车站，双块式轨枕无碴轨道是新近研制开发出的一种结构形式，用于正在建设的德国、荷兰和台湾高速铁路上。其结构为采用两根桁架形配筋与两块砼支撑块联结的结构形式。　　双块式轨枕结构特点是：由于钢筋桁架的钢筋尺寸固定，仅部分浇铸到轨枕混凝土中，这保证了轨枕与混凝土承载层之间的有效结合，轨道扣件元件紧紧锚固在双块式轨枕内。连体钢模集中预制的工厂生产程序可以保证轨道基座保持精确的几何形状与轨底坡度。两块轨枕与钢筋桁梁之间的连接可确保轨矩准确。我国新建的300km/h的武（汉）广（州）客运专线引进了该项技术。　　工程概况　　中铁十二局武广客运专线英德轨枕厂负责XXTJⅤ、Ⅵ标段的无碴轨道系统WG-1型双块式轨枕生产供应，即供应范围为广东韶关至花都,里程段为DK～DK，总计长205.8km，约76万根双块式轨枕。　　轨枕预制厂布置　　轨枕厂占地94亩，分为办公生活区、生产区、混凝土搅拌区、轨枕成品区、辅助功能区六大区域，由办公生活区、轨枕生产车间、钢筋桁架加工生产线车间、混凝土搅拌站、轨枕存储区、蒸汽锅炉和风动力房、试验室、材料工具库、供配电室等组成。钢筋桁架加工车间及拌合站、材料库、储存区围绕轨枕生产车间布置，实现原材料、半成品和产品最短化流动。(轨枕预制厂布置见图2-1)　　主要生产设备　　轨枕生产车间设备：　　轨枕车间设备按照典型的轨枕制造基地年生产能力45万根轨枕标准进行配置供应。其主要包括混凝土浇筑和振动单元、混凝土轨枕的养护单元、轨枕脱模站、钢模具、钢模具的清理、钢筋桁架的安装单元。轨枕生产车间布置见图3-1。　　钢筋桁架生产线设备：　　钢筋桁架加工车间可以完成从钢筋的调直、除锈、下料制作、自动化焊接、截断到桁架成品出线的全部过程，生产机械化现代化程度很高，每班工作产量稳定并且桁架成品尺寸、质量等有保证，是双块式轨枕预制工程中钢筋加工项目的配套设备。钢筋加工生产车间布置见图3-2。　　搅拌站设备：　　选择技术先进、搅拌质量好、生产效率高、性能稳定、电子计量准确、能自动运行控制和单独手动控制、配比存储、落差自动补偿等功能的混凝土搅拌站。搅拌站包括骨料配料系统、骨料提升皮带机、计量系统、搅拌系统、成品料输送皮带机、电气控制系统、气路控制系统。理论生产率为60m3/h，可以满足轨枕混凝土供应要求（20m3/h），同时配备一台ZL-50装载机配合施工。　　　　　　图2-1轨枕预制厂平面布置图　　　　　　图3-1轨枕生产车间平面布置图　　　　　　图3-2钢筋加工生产车间平面布置图　　　　其他辅助生产设备：四台5t和一台2t起重天车；两台6t叉车；一台8m3的空气压缩机；1600KVA的变压配电供应站；一台燃煤蒸汽锅炉等。　　施工组织安排　　本着专业化组织的原则，在预制厂成立钢筋制作工班、钢筋及预埋件安装工班、模具工班、砼浇筑工班、扣件安装工班、仓储工班、机电保障工班和砼拌和站。每个工班人员均按三班配置，24小时三班倒连续生产。　　预制厂各班组工作安排见表3-1。　　表3-1施工班组任务安排表　　　　　　进度指标：按4分钟生产节奏，每班净生产时间按7.5小时计算，每模每次产出4根轨枕，则每班可生产7.5×60×4／4=450根，每天3班可生产1350根，每月按27天计(除去设备保养和维修等时间)，则生产线平均每月产量为37500根，年生产量450000根。　　轨枕生产线各工序劳动力分布：模具清理2人→涂刷脱模剂2人→安装套筒和螺旋筋2人→安装钢筋2人→砼浇筑4人→养护1人→脱模2人→安装扣配件4人。　　拌合站1人，钢筋加工7人，钢筋及预埋配件运送2人，仓储2人，机电维修工2人，试验检测工3人，天车、吊车、叉车等设备操作人员6人，调度1人。　　每班合计投入劳动力43人，三班共计投入129人。　　施工方法　　双块式轨枕的预制采用环型生产线“后脱模”技术，即浇筑后的混凝土经养护达到规定强度后脱模。混凝土的浇筑与振捣、养护、脱模、安装与清理模具、安装钢筋和预埋件等工序全部置于一条环形流水生产线上。生产线采用滚杠传送带驱动装置，按4分钟的生产节奏循环流动。　　生产线上实现模具运行流水化、生产高度自动化。生产节奏可人工或自动控制，每套模具每次生产四根轨枕。模具采用4×1式（一模四根）高精度整体钢构模板，每个
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