一种枕木成型模具 【技术领域】
本发明涉及一种模具，具体地说是一种枕木成型模具。
背景技术
枕木常被用于承载物体，是铁路建设、专用轨道走行设备铺设和承载设备领域中不可或缺的材料。根据其组成材料的不同，枕木主要分为木制枕木、钢筋混凝土枕木、钢制枕木和复合材料枕木。
其中，木制枕木较为常用，其弹性好，重量轻，制作简单，绝缘性能好；在铁路建设以及专用轨道走行设备铺设中，木枕与碎石道碴之间有较大的摩擦系数，具有稳定的特点。此外，木制枕木中的扣件与木枕连接简单，其铺设、养护维修、运输都很方便。但是由于其应用领域环境的特殊性，木制枕木容易由于风吹日晒以及雨雪等的影响，其使用年限较短，所以需要定期进行更换，需要消耗大量的木材。而且枕木在使用前一般必须经过注油防腐，上述注油防腐处理过程中，处理剂的使用又容易造成环境污染。钢筋混凝土枕木也属较为常用的枕木，其克服了木制枕木使用寿命短的缺陷，具有寿命长、稳定性好的特点，但是由于该类型枕木硬度大，所以其弹性较差，消音减震效果也差，使用一段时间后容易出现裂缝的问题，影响铁路的安全运营。钢制枕木较之木制枕木其重量很大，体积笨重，使得其铺设、养护维修以及运输都很不方便。而且，钢制枕木的制造成本很高，不能被广泛应用。铺设后其与列车之间发生摩擦的噪音很大。
随着技术的发展，目前复合材料枕木成为新兴的材料枕木，该复合材料枕木具有较之木制枕木等更强的吸收列车行驶时产生重量的性能，从而在铁路建设领域得到了广泛的关注。根据复合材料的种类不同，其主要分为橡塑复合枕木、玻璃钢复合枕木以及聚氨酯合成枕木。
橡塑复合枕木是以废旧轮胎或者回收塑料制得的热塑性弹性体作为枕木的外壳，以混凝土作为枕木的内芯，采用挤出工艺制得的，其具有抗冲击、耐腐蚀、高强度的特点。虽然其在技术应用上可以将大量的废旧轮胎和废塑料回收利用，具有环保意义，但是该产品生产工艺复杂，且成型后的可再加工性能差；最为重要的是以上述来源并不稳定的废旧橡胶和回收塑料作为枕木的外壳，所以对于该种枕木是否具有耐候性和耐老化性仍需进一步考察。
玻璃钢复合枕木是由玻璃钢筒体和设置在玻璃钢筒体内的填充材料组成；其中，玻璃钢筒体是以不饱和聚酯树脂、玻璃纤维粗纱、玻璃纤维毡、粉末填料为原料，采用缠绕、拉挤、手糊等工艺制作而成，填充材料一般采用高强度泡沫材料。制得的玻璃钢复合材料枕木具有优良的力学性能，但是由于其采用缠绕、拉挤、手糊等工艺所以生产效率极低，产品稳定性和耐候性都较差。
聚氨酯合成枕木是由发泡聚氨酯树脂浸渍连续玻璃纤维，通过连续成型工艺先制得较薄的板材，之后再将其层叠粘合而成。其中聚氨酯(简称PU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。该种枕木具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好、便于现场加工和施工的特点。合成枕木时一般需要经过导纱、发泡机注胶、均匀浸渍、成型、自动切割五个工序。现有技术中，中国专利文献CN101328311A公开了一种合成枕木的配方及连续成型工艺，在成型这一步工序中该现有技术所使用的成型模具为上下两台可循环滚动的层压机和左右两台侧链循环装置组成，四面同步循环转运，在成型模具内发泡、固化、成型三个过程后送出模具外。
现有技术中，中国专利CN101328311A中公开了目前普遍使用的聚氨酯合成枕木的制造工艺，该工艺首先需要进行导纱，将玻璃纤维无捻粗纱通过单组纱架和导纱装置引导至所需截面，限定导纱运行速度为0.1～1.0m/min；使用发泡机注胶将聚氨酯原液均匀喷涂在所述经导纱的玻璃纤维无捻粗纱表面或内部，在使用均匀浸渍设备通过其对玻璃纤维无捻粗纱进行挤压从而实现聚氨酯树脂对所述玻璃纤维无捻粗纱的均匀浸渍。之后，浸渍过树脂后的玻璃纤维进入由上下两台可循环滚动的层压机以及左右两台侧链循环装置组成的滚动成型模具中，控制温度在60～120℃，对枕木进行成型固化，最后对经固化后的枕木进行切割即可。
在该现有技术，所述玻璃纤维无捻粗纱在单组纱架和导纱装置引导下，沿着相同的纵向方向进行，所以导致制备得到的枕木容易在受力状态下发生弯曲变形时由于在枕木的横向位置没有设置剪力配筋，从而造成枕木在径向上的破裂，使得枕木整体失效。
上述合成枕木成型设备必须要单组纱架、导纱装置、两台可循环滚动的层压机以及左右两台侧链循环装置组成的滚动成型模具共同构成，所以其设备投入较大，生产成本高；而且使用该成型设备根本无法实现制造具有横向和纵向剪力配筋的合成枕木。
【发明内容】
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中所使用的枕木成型设备复杂、设备投入大、生产成本高，且使用该成型设备根本无法实现制造具有横向和纵向剪力配筋的合成枕木，进而提供一种具有简单的结构、造价低、能够制造生产具有横向和纵向剪力配筋的合成枕木的枕木成型模具。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种枕木成型模具，其包括依次可折叠连接的层压板、右侧板、主模板和左侧板；在所述右侧板、所述主模板、所述左侧板和所述层压板的垂直于折叠轴线的两端面上，都分别设置有用于折叠连接所述右侧板和所述主模板、所述主模板和所述左侧板、所述左侧板和所述层压板的折叠连接机构，且所述折叠连接机构的折叠旋转中心位于其所连接的相邻两个板之间的折叠轴线上；所述层压板和所述右侧板之间设置有扣接装置。
所述折叠连接机构为设置在一个板上的卡槽，以及设置在与所述板相邻接的另一个板上与所述卡槽相配合滑动的滑动片，所述卡槽和所述滑动片之间贯穿设置有销柱，所述销柱位于相邻两个板之间的折叠轴线上。
所述扣接装置为：分别设置在所述右侧板垂直于所述折叠轴线的两端面上的卡片，所述卡片与分别设置在所述层压板垂直于所述折叠轴线的两端面上的卡槽相配合，通过贯穿所述卡片和所述卡槽的旋紧装置实现对所述卡片和所述卡槽的固定。
所述扣接装置也可以为设置在所述层压板和所述右侧板折叠重合部的贯穿孔，以及和所述贯穿孔相配合的固定螺钉或螺栓。
所述主模板、右侧板、左侧板和层压板的抗压强度为大于或等于1MPa。
优选所述抗压强度为2～8MPa。
本发明还在公开了上述枕木成型模具的基础上，进一步公开了该成型模具的使用方法，其包括如下步骤：
(1)将枕木成型模具中的右侧板、主模板、左侧板和层压板平铺开，使所述右侧板、主模板、左侧板和层压板构成一个完整的模板面；
(2)在所述模板面上铺设外表层材料，并向所述外表层材料上喷洒粘合剂，将和所述主模板形状和大小完全相同的枕木内芯材料放置在经固定的所述主模板的位置上；
(3)将所述右侧板、所述左侧板和所述层压板进行折叠，将所述层压板和所述右侧板上的扣接装置进行扣接，将所述右侧板、主模板、左侧板和层压板锁定，且沿折叠轴线所述主模板和所述右侧板以及所述左侧板之间、所述左侧板和所述层压板之间，以及所述层压板和所述右侧板之间紧密接触连接；
(4)待所述外表层材料和内芯材料在粘合剂作用下粘合一定时间后，将所述扣接装置打开，并将所述右侧板、所述左侧板和所述层压板平铺，将成型后的枕木取出。
其中，所述外表层材料为至少一层的玻璃纤维多轴向布，所述粘合剂为聚氨酯树脂。
在所述玻璃纤维多轴向布的上部再沿横向的轴向铺设玻璃纤维无捻粗纱，向由所述玻璃纤维多轴向布和所述玻璃纤维无捻粗纱构成的外表层上喷洒聚氨酯树脂。
在所述步骤(3)中通过折叠连接机构，将所述右侧板、所述左侧板和所述层压板进行折叠后，将设置在所述右侧板上的卡片旋入所述层压板上设置的卡槽内，并通过贯穿所述卡片和所述卡槽的旋紧装置，将所述卡槽和所述卡片扣接固定。
在所述步骤(3)中通过折叠连接机构，将所述右侧板、所述左侧板和所述层压板进行折叠；折叠后所述层压板和所述右侧板折叠重合部的贯穿孔重合，并通过与所述贯穿孔相配合的固定螺钉或螺栓实现对所述层压板和所述右侧板的紧固。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的枕木成型模具由主模板、右侧板、左侧板和层压板构成，其中，所述左侧板和所述右侧板分别位于所述主模板的左、右两侧，并与所述主模板折叠连接，所述层压板和所述左侧板折叠连接，在所述层压板和所述右侧板上设置有扣接装置；
在所述右侧板、所述主模板、所述左侧板和所述层压板的垂直于折叠轴线的两端面上，都分别设置有用于折叠连接所述右侧板和所述主模板、所述主模板和所述左侧板、所述左侧板和所述层压板的折叠连接机构，且所述折叠连接机构的折叠旋转中心位于其所连接的相邻两个板之间的折叠轴线上；这样在相邻板之间的折叠轴线上不设置任何连接装置，而是将用于连接旋转的装置设置于前述右侧板、主模版、左侧板以及层压板的端面上，且进一步设置所述折叠旋转中心的位置，从而保证了所述主模板、右侧板、左侧板和层压板在平铺状态时可以构成一个完整的模板平面，即要求所述主模板和所述右侧板之间、所述主模板和所述左侧板之间、所述左侧板和所述层压板之间紧密接触，从而避免在对枕木进行成型的过程中树脂从板与板之间的缝隙中流出，造成浪费；同时该设置更保证了所述主模板、右侧板、左侧板和层压板在折叠状态时相邻两个板之间紧密接触，从而同样避免了在对枕木进行成型的过程中树脂从板与板之间的缝隙中流出，造成浪费。
本发明所述的枕木成型模具在所述层压板和所述右侧板上设置扣接装置，通过该装置的固定作用从而实现了枕木材料在由所述右侧板、主模板、左侧板和层压板构成的固定体积的空间内在粘合剂的充分作用下进行充分反应发泡生成具有特定规格的复合枕木。
本发明所述枕木成型模具结构简单、便于操作，制造成本低。
(2)本发明所述的枕木成型模具，优选设置所述折叠连接机构由设置在一个板上的卡槽，以及设置在与所述板相邻接的另一个板上与所述卡槽相配合滑动的滑动片一起组成；从而可以更好地实现在上述模具处于平铺或折叠状态时，板和板之间的密切接触，不会在使用该成型模具制造枕木的过程中，使得聚氨酯树脂从所述模具板和板之间的缝隙中漏出，造成原料的浪费。
(3)本发明所述的枕木成型模具中对于板材的要求必须是抗压强度达到1MPa，只有满足上述抗压强度才可以保证在使用上述成型模具制备聚氨酯树脂增强玻璃纤维枕木的时候不会由于聚氨酯发泡的作用而导致板材损坏，也保证了生产的效率。
(4)本发明所述的枕木成型模具可以很方便地实现对包括内芯材料的枕木的成型制造，使用时，将主模板、右侧板、左侧板以及层压板平铺，从而形成一个完整的、且平整的模板面，在该模板面上铺设外表层材料，之后向该材料层上喷洒粘合剂，由于模板面构成一个完整的平面，板和板之间几乎没有缝隙，所以粘合剂在喷洒后也不会漏掉；
将内芯材料放置在经固定的主模板上，利用所述右侧板、左侧板、层压板的折叠以及层压板和主模板之间的扣接，实现了右侧板、主模板、左侧板和层压板锁定，该锁定也保持了沿折叠轴线所述主模板和所述右侧板以及所述左侧板之间、所述左侧板和所述层压板之间，以及所述层压板和所述右侧板之间紧密接触连接，从而对枕木进行完全的成型固定。
【附图说明】
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明所述枕木成型模具的平铺状态示意图；
图2是本发明所述的右侧板和层压板之间通过贯穿孔固定连接的枕木成型模具折叠状态示意图；
图3是本发明所述所述的右侧板和层压板之间通过卡片和卡槽配合固定连接的枕木成型模具折叠状态示意图。
图中附图标记表示为：1‑右侧板，2‑主模板，3‑左侧板，4‑层压板，5‑折叠连接机构，6‑卡槽，7‑滑动片，8‑卡片，9‑卡槽，10‑模板面，11‑贯穿孔，12‑旋紧装置，13‑折叠轴线，14‑销柱。
【具体实施方式】
以下将结合实施例对本发明所述的技术方案进行详细说明。
如图1所示为本发明所述的枕木成型模具，该图只示出了所述模具的一端的设置结构，其对应另一端的设置同该端的设置完全相同；从图1中可以看到所述枕木成型模具依次由右侧板1、主模板2、左侧板3和层压板4连接构成，所述右侧板1位于所述主模板2的右侧，所述左侧板3位于所述主模板2的左侧；在所述层压板4和所述左侧板3之间、所述左侧板3和所述主模板2之间、以及所述主模板2和所述右侧板1之间的连接则分别通过设置于上述板垂直于折叠轴线的两端面上的折叠连接机构5来实现上述板之间的折叠旋转连接，且用于连接上述相邻两个板的折叠连接机构5的折叠旋转中心位于其所连接的相邻两个板之间的折叠轴线上，所述折叠轴线参见图1中所示；所述折叠连接机构5为设置在一个板垂直于所述折叠轴线的两端面上的卡槽6，以及设置在与所述板相邻接的另一个板垂直于所述折叠轴线的两端面上与所述卡槽6相配合滑动的滑动片7，所述卡槽6和所述滑动片7之间贯穿设置有销柱14，所述销柱14同样位于相邻两个板之间的折叠轴线上。这样上述右侧板1、主模板2、左侧板3和层压板4在平铺状态时构成完整的一个模板，形成一个模板面10，即在所述右侧板1和主模板2之间、所述主模板2和左侧板3之间、所述左侧板3和层压板4之间都紧密接触，几乎没有缝隙。而且上述折叠连接机构5的设置位置和设置方式也保证了所述右侧板1折叠后和所述主模板2之间的紧密接触，同样地所述主模板2和所述左侧板3之间，所述左侧板3和所述层压板4之间也同样可以实现折叠状态时的紧密接触。所述右侧板1、左侧板3和层压板4折叠后的结构状态示意图见图2所示。
图2中示出的折叠后的枕木成型模具中，所述层压板4和右侧板1经折叠后部分重合连接，为了对上述模具进行整体的固定，需要对所述层压板4和右侧板1进行连接固定，所以在所述层压板4和所述右侧板1之间设置扣接装置。所述扣接装置可以选择为如图3中所示的设置在所述右侧板1上垂直于所述折叠轴线的一端面上的卡片8，以及设置在所述层压板4上同样在垂直于所述折叠轴线的一端面上的卡槽9，所述卡片8和卡槽9相配合，并通过贯穿所述卡片8和所述卡槽9的旋紧装置12实现对所述卡片8和所述卡槽9的固定，当然，为了实现对本发明所述枕木成型模具的整体锁定，在图3未示出的右侧板1和层压板4的另一端面上也设置有如上的扣接装置，位于上述两端面的扣接装置相互共同作用实现锁定。
作为可以变换的实施方式，上述扣接装置也可以设置为在所述层压板4和所述右侧板1折叠重合部的至少三个贯穿孔11，以及和所述贯穿孔11相配合的固定螺钉或螺栓，所述贯穿孔11均匀分布于所述折叠重合部的两端和中部，通过所述螺钉或者螺栓对设置于所述层压板4上的贯穿孔11和设置于所述右侧板1上的贯穿孔11进行连接，从而实现对所述层压板4和所述右侧板1的固定连接，该连接方式见图2所示。
上述两种扣接方式实现了在对本发明所述的枕木成型模具中右侧板1、左侧板3和层压板4进行折叠后，可以通过上述扣接装置实现对所述枕木成型模具的整体折叠锁定，从而可以真正实现对枕木的成型固定。那么，相应地为了更好地实现对所述层压板4和所述右侧板1的扣接，可以将上述两种设置的连接装置同时使用在本发明所述的枕木成型模具中。
需要说明的是，本发明所述的枕木成型模具可以根据枕木的规格来调整所述右侧板1、主模板2、左侧板3和层压板4的长度以及宽度的规格。
上述枕木成型模具使用时，将右侧板1、主模板2、左侧板3和层压板4平铺开，使所述右侧板1、主模板2、左侧板3和层压板4构成一个完整的模板面10；在所述模板面10上铺设外表层材料，所述外表层材料在本实施例中选择一层或者多层的玻璃纤维多轴向布，并向所述玻璃纤维多轴向布上喷洒聚氨酯树脂，使得聚氨酯树脂可以对所述玻璃纤维多轴向布进行浸润；之后，将与所述主模板2形状和大小完全相同的枕木内芯材料放置在经固定的所述主模板2的位置上；之后将所述右侧板1、所述左侧板3和所述层压板4沿所述折叠轴线进行折叠，折叠时，所述右侧板1垂直于所述折叠轴线的两端面上的卡槽6沿所述主模板2垂直于所述折叠轴线的两端面上的靠近所述右侧板1的滑动片7进行滑动至和所述枕木内芯相接触，相应地，所述左侧板3垂直于所述折叠轴线的两端面上的靠近所述主模板2一侧的卡槽6沿所述主模板2垂直于所述折叠轴线的两端面上的靠近所述左侧板3的滑动片7进行滑动至和所述枕木内芯相接触，在所述左侧板3垂直于所述折叠轴线的两端面上靠近所述层压板4的一侧还设置有卡槽6，所述卡槽6沿设置在所述层压板4垂直于所述折叠轴线的两端面上靠近所述左侧板一侧的滑动片7进行滑动，直至和所述枕木内芯相接触。
这时，设置在所述层压板4上的卡片8进入设置在所述右侧板1上垂直于所述折叠轴线一端面上的卡槽9内，通过贯穿所述卡片8和所述卡槽9的旋紧装置12实现对所述卡片8和所述卡槽9的固定；作为可以变换的实施方式，也可以通过固定螺钉对设置在所述层压板4和所述右侧板1折叠重合部的贯穿孔11进行紧固连接，实现对所述层压板4和所述右侧板1的扣接。之后，聚氨酯树脂即可以在所述右侧板1、主模板2、左侧板3和层压板4折叠构成的空间内进行发泡并充分地和枕木内芯以及外表层材料作用。
最后，待枕木成型完毕后，将所述枕木成型模具的连接装置打开，并将所述右侧板1、所述左侧板3和所述层压板4平铺，将成型后的枕木取出即可。
在本发明所述的枕木成型模具的使用方法中，还可以在所述玻璃纤维多轴向布的上部再沿横向的轴向铺设玻璃纤维无捻粗纱，再向由所述玻璃纤维多轴向布和所述玻璃纤维无捻粗纱构成的外表层上喷洒聚氨酯树脂。
由于在上述制备枕木的过程中，聚氨酯树脂发泡会产生较大的内部压力作用，所以本发明所述的枕木成型模具优选设置所述右侧板1、主模板2、左侧板3和层压板4的抗压强度为大于或等于1Mpa，一般为了适应在制造枕木过程中常规压力，优选板材的抗压强度为2～8MPa。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。