道岔垫板是道岔轨道结构中的重要部件之一，在轮轨动力系统中起着重要的支撑和减振作用。随着铁路客运与货物运输的快速发展，车辆速度逐渐提高、轴重日益增加，在钢轨逐渐重型化的同时，对垫板的性能提出了更高要求，垫板要做到减振性能好、耐冲击、适合各种环境、使用寿命长。铁路轨下钢质道岔垫板的生产工艺目前有锻造、铸造、轧制三种，但是对最高时速达350公里的高铁用道岔垫板来讲，从安全性上考虑必须选择质量最有保障的锻造件。

大连大锻锻造有限公司开发的此款道岔垫板产品，其结构复杂、安全性要求高，锻件毛坯前期为从国外进口，经过我们技术团队的不懈努力，不厌其烦地反复进行工艺分析和仿真模拟测算，最终实现了模锻锻造成形工艺方案。又经过五年多的几百次的工艺实践与模具改进，产品顺利通过了客户的产品验收，已经大批量进行生产供货。

锻造工艺分析

从满足产品使用方面考虑，要求锻件的加工余量最小、材料利用率最高。通过产品的零件图，我们技术团队做出产品的三维造型（图1），按照锻造的最大可能实现方式，尽可能地减少机械加工余量，成形后垫板锻件的复杂系数是S4，该复杂系数在锻件中也是很高的。

经过锻造成形力分析，根据锻件和桥部的投影面积计算所需打击力为7800吨左右，结合我们以往的经验，通过对各个成形工步进行优化设计后，实现了打击力的减少，因此在6300吨热模锻机械压力机上是可以实现产品锻造的。

产品实现的工艺过程为：下料→加热→去除氧化皮→分料→制坯→预锻→终锻→切边→校正。

锻造工艺难点分析与解决措施

锻造工艺难点分析

⑴对锻件进行截面分析，并据此选择原材料。

垫板最小截面积为3510mm2，最大截面积为7360mm2，为了满足锻件成形要求，应该按照较大截面积选择原材料，所以选择料径为φ100mm的材料。若不进行充分的分料，材料利用率不足50%，浪费严重，因此必须对原材料进行局部拔长再加上局部聚料，确保材料利用率70%以上。

⑵锻件厚度方向公差的保证。

垫板锻件的最大长度为680mm，宽度为210mm，厚度仅为15mm，公差为±1mm，由于不同部位打击能量吸收是不一样的，锻件又较长，因此会造成锻件的厚度尺寸超出公差允许值。

⑶隧道孔模具寿命的提高。

隧道孔高度与截面积比很大，极易损坏隧道孔冲头，或者弯曲，或者断裂，并且隧道孔间距很近（图2），给制造带来很大的困难。

如果在模锻件图的设计中不锻造隧道孔，后果是：⑴为了确保锻件的充满性要求，需要加粗锻造所用原材料，这就增加了材料投入成本；⑵隧道孔是产品使用所需要的，后期需要通过机床加工出来，会增加制造成本；⑶加工出来的隧道孔处金属流线是断续的，会降低产品性能。

解决措施

⑴根据技术团队的经验分析，后期又经过反复模拟计算，决定分料方式以拔长为主，并在中间区域进行聚料，最终确定使用直径为φ95mm的材料进行锻造。

1）通过滚挤方式将原材料去除氧化皮、拔长两端达到满足锻造所需要的料径以及长度尺寸，这个可以按照常规拔长工艺方法来设计制造。

2）通过挤压方式向中间部位分配材料（图3）。

⑵改善桥部设计，设计成宽度与厚度可变的桥部结构，如图4所示。

⑶隧道孔模具优化。

我们采用了局部强化技术，将凸出的三个楔子模具进行了局部堆焊和硬化热处理，使其凸出的三个楔子（图5）具有极高的韧性与强度，确保寿命符合设计使用要求。

效果验证

按照设计思路制作模具后，在试验阶段遇到了一些困难，与理论有较大的误差，经过边实践、边分析、边改进的艰难过程，我们终于成功地交付了产品（图6），并且对模具设计进行了固化，目前该产品已经实现大批量生产，产品质量一直很稳定。

结束语

通过使用热模锻机械压力机进行材料的拔长与聚料、闭式挤压制坯模具方法的运用、模具局部强化技术的实践和模具工艺的细化，实现了铁路道岔垫板的国产化，填补了国内空白，大大提升了我们公司在铁路道岔垫板生产上的竞争力。