使用自硬模具工艺制造轨道连接器 |
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| 申请号 | CN201180005770.X | 申请日 | 2011-01-05 | 公开(公告)号 | CN102741107B | 公开(公告)日 | 2016-06-15 |
| 申请人 | 贝德罗工业有限责任公司; | 发明人 | 安德鲁·F·尼鲍尔; 杰里·R·斯梅雷基; 罗纳德·P·塞尔贝里; 阿瑟·A·吉贝奥特; | ||||
| 摘要 | 一种轨道连接器组件(200)，至少具有由自硬制造工艺制成的主体(204)和关节(208)，所述主体和所述关节在操作过程中发生磨损的特征构件之间的距离的尺寸公差大约为绿砂工艺制造的主体和关节的尺寸公差的一半，因此，相比于由绿砂工艺制造的主体和关节，延长了疲劳寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种轨道连接器组件，至少具有由自硬制造工艺制成的主体和关节，所述主体和所述关节在操作过程中发生磨损的特征构件之间的距离的尺寸公差大约为绿砂工艺制造的主体和关节的尺寸公差的一半，其中所述主体和所述关节的公差为正负0.050至0.080英寸之间，因此，相比于由绿砂工艺制造的主体和关节，延长了疲劳寿命。 |
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| 说明书全文 | 使用自硬模具工艺制造轨道连接器技术领域背景技术[0002] 型砂铸造是铸造最早的铸造形式之一。由于其成本低廉和所涉及的原料易得而得到广泛应用。砂型铸件或砂模铸件是通过如下步骤生产的铸造部件：(1)在型砂中放置模型以构建模具，该模具包含浇铸系统；(2)取出模型；(3)向模具空腔填充熔融金属；(4)使金属冷却；(5)脱开砂模并取出铸件；(6)修整铸件，可包括：焊补、研磨、加工和/或热处理操作。现在更详细地描述这个过程。 [0003] 在砂型铸件中，主要的设备构件是模具，其包括若干组成部分。模具分为上型部(上半部)和下拉部(下半部)两个部分，它们沿分界线会合。型砂混合物包裹在构成模具空腔的主“模型”周围，该空腔是所要铸造的形状的腔模。型砂通常放在被铸工称为砂箱的内部，砂箱为没有底部或盖子的箱体，用来容纳型砂。型砂混合物可在加入时被夯实和/或有时对最终的模具组件进行振动，以压实型砂并填充模具中任何多余的空隙。型砂可通过手工压实，但采用压力和冲击力的机器确保了型砂的均匀包裹，并且所需的时间少得多，由此增加生产速度。取出模型，留下模具空腔。按需加入芯体，并且将上型部放置在拉动部的上方。 [0004] 芯体是形成铸件的内部开口、凹槽和通道的额外部件。芯体通常由型砂组成，这样他们可以从铸件抖出，而不需要具有必要的几何形状供滑出。因此，型砂芯体允许创建许多复杂的内部特征构造。在灌注熔融金属之前，将各个芯体放入模具中。模型中被称为芯体压印的凹槽固定各个芯体的位置。然而，由于芯体与芯体压印之间匹配不佳、或者由于芯体周围的金属流，或者由于熔融金属中的浮力，芯体仍会移位。 [0005] 被称为芯撑的小金属片固定在芯体和模具空腔表面之间，从而为芯体提供进一步的支承。芯撑为固定在芯体和模具空腔表面之间的小金属片。芯撑由比铸造金属更高熔点的金属构成，从而维持其结构支承芯体。凝固后，芯撑被铸造在铸件的内部，并且向外突出的芯撑的多余材料被切除。 [0006] 除了铸件的外部特征构造和内部特征构造，其他特征构造必须并入模具，以容纳熔融金属流。熔融金属注入浇注槽，浇注槽为砂模顶部的大凹槽。熔融金属从上述凹槽的底部通过漏斗流出，向下进入被称为浇注口的主通道。浇注口与一系列被称为流道的通道相连，流道将熔融金属运送到模具空腔内。在各个流道的末端，熔融金属通过浇口进入模具空腔，浇口控制流速并使紊流最小化。 [0007] 被称为冒口的腔室用于充满熔融金属，该腔室通常与流道系统相连接。在凝固过程中，冒口提供金属的额外来源。当铸件冷却时，熔融金属收缩，浇口和冒口中的额外的金属用于根据需要回填模具空腔。开放的冒口也有助于减少收缩。当使用开放的冒口时，使待进入模具空腔的第一金属完全通过模具空腔并进入开放的冒口。这种策略防止熔融金属的过早凝固，且提供用于补偿收缩的材料来源。最后，包含了贯通模具空腔与外部的小通道。这些通道作为排空隙，使得气体从模具空腔逸出。型砂的多孔性还使一些空气逸出，但是有时需要额外的排气口。流过所有通道(浇口、流道和冒口)的熔融金属将会凝固，附着于铸件，并且铸件必须在移除之后与部件分离。熔融金属注入模具空腔，并在其冷却和凝固之后，铸件与砂模分离。 [0008] 铸件的精确度取决于型砂的种类和成型工艺。由粗绿砂制成的型砂铸件给予铸件表面粗糙的质感，使他们与其他工艺制成的铸件易于区分。常温自硬模具或自硬模具可生产表面光滑得多的的铸件。下文将更为详细地讨论提供更加光滑的表面所带来的优点，但是，对于利用自硬铸造工艺制作的铸件性能的改善并不显著。成型后，铸件被氧化物、硅酸盐及其他化合物的残留物覆盖。这种残留物可以通过各种手段去除，如研磨或喷砂。相比于绿砂工艺，使用自硬工艺产生几个其他表面条件优势。这些优势包含涉及表面夹杂物、表面孔隙、重皮及铸疤。下文提供了所需的表面条件与使用常温自硬工艺所得的表面条件之间的细节比较。 [0009] 铸造过程中，型砂混合物的某些成分在热铸造过程中丢失。绿砂可在调整其成分以补充所失水分和添加剂之后重复使用。模型自身可无限次地重复使用以生产新的砂模。以手工生产铸件的砂模成型工艺已使用了许多世纪。自1950年以来，半自动化铸造工艺已开发用于生产线，有些包括采用液压技术压实型砂。 [0010] 绿砂为砂子(约90％)、膨润土或粘合剂(约7％)、水(约3％)的骨料，其中膨润土或粘合剂包括煤粉。用“绿”字是因为它像绿色树枝一样含有水份。骨料的最大部分总是砂子，可以是硅质砂或橄榄砂。粘土比例有许多配方，但它们都达到可模压性、表面光洁度以及热熔融金属的脱气性能之间的不同平衡。煤粉在铸造业通常称作海煤粉(sea-coal)，它以低于5％的比例存在，在熔融金属存在的情况下发生部分燃烧导致有机气体的释放。另外，2-3％水的存在导致其与熔融钢发生反应后在铸件中产生更多的气体缺陷。废气的排放或水蒸汽造成粗糙表面不连续性，进而导致连接器和连接器部件疲劳寿命更低。在连接器组件经受周期载荷的情况下，提供尽可能长的疲劳寿命是至关重要的。 [0011] 模具的另一种类型是表面烘干模具。表面烘干模具开始与绿砂模具类似，但是添加了额外的粘合材料，模具空腔表面通过火把或加热灯干燥以增加模具强度。这样提高了尺寸精度和表面光洁度，但降低了湿陷性。表面烘干模具成本更高并且所需时间更多，因此，降低了生产速度。 [0012] 可用于砂型铸造的另一种型砂是干砂。在干砂模中(有时被称为冷盒模)，型砂只与有机粘合剂相混合。模具通过在炉上烘焙而加固。由此得到的模具具有较高的尺寸精度，但价格昂贵，从而导致了生产速度更低。 [0013] 制造连接器的铸造工艺历来采用绿砂工艺。虽然这种工艺在铁路行业应用很好，但是存在与绿砂工艺关联的缺点，如材料强度差、孔隙多和表面光洁度差，导致较短的疲劳寿命、较大的公差变化以及在铸造工序之后往往需要二次研磨/加工。另外，在修磨时还可能需要大量的焊补，以修补表面或表面下的缺陷。生产速度也低，并且包括了较高的修磨劳动成本。基于在下文会变得更加明显的原因，这些缺点会需要连接器和/或关节更早进行更换，并增加了可避免的额外制造成本。因此，有益的做法是，使用另一种铸造工艺来制造轨道连接器组件，以克服或至少减轻这些缺陷。附图说明 [0014] 结合以下附图和描述可以更好地理解所述系统。附图中的部件不必要按比例，重点则在于举例说明本发明的实质。而且，在各附图中，相类似的附图标记指代不同视图中的相应部件。 [0015] 图1为通过自硬或常温自硬工艺制造轨道连接器的透视图； [0016] 图2为用于构成图1的轨道连接器的连接器组件的分解透视图； [0017] 图3为图2中的连接器主体的俯视方向的透视图； [0018] 图4为图2中的连接器主体沿4-4线的截面侧视图； [0019] 图5A和图5B为图2中的连接器主体的两个透视图，示出了连接器缓冲肩部相对于连接器销孔的位置； [0020] 图6为图2中的轨道连接器的透视图，示出了销保护头相对于连接器销孔的位置； [0021] 图7为图2中的连接器主体的侧视图； [0022] 图8为图7中的连接器主体沿8-8线的截面图； [0023] 图9为图2中的连接器主体的侧视图； [0024] 图10为图9中的连接器主体沿10-10线的截面图； [0025] 图11为图2中的连接器关节的俯视方向的透视图； [0026] 图12为图11中的关节沿12-12线的截面图； [0027] 图13A和图13B为图11中的轨道连接器的关节的两个透视图，示出了关节拉柄相对于关节销孔的位置； [0028] 图14A和图14B为图11中的轨道连接器的关节的两个透视图，示出了关节缓冲肩部相对于关节销孔的位置； [0029] 图15A和图15B为图11中的轨道连接器的关节的两个透视图，示出了关节销保护头相对于关节销孔的位置； [0030] 图16为图2中的关节连接器的俯视方向的透视图，标出了关节销孔的中心与关节缓冲肩部之间的近似尺寸为31/2英寸，关节销孔的中心与关节拉柄之间的近似尺寸为57/8英寸； [0031] 图17为图2中的关节连接器的仰视方向的透视图，标出了关节销孔的中心与关节缓冲肩部之间的近似尺寸为31/2英寸，关节销孔的中心与关节拉柄之间的近似尺寸为53/4英寸。 具体实施方式[0032] 在某些情形下，众所周知的结构、材料或操作未示出或未作详细说明。另外，所描述的特征、结构或特性可在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。还可以很容易地理解，本申请中一般性描述并且在附图中举例说明的实施方式中的构件可以按许多种不同结构进行布置和设计。 [0033] 通过使用自硬或常温自硬铸造工艺，可以克服或至少减轻如上所述的使用绿砂工艺的许多缺点。“自硬”或“常温自硬”指的是相同类型的工艺并被认为可在本申请所公开的内容中互换使用。图1所示的美国铁路协会(AAR)连接器100是各部件的组件，所有部件都必须以精确的方式相互作用，使得连接器组件操作正确并具有最佳的部件寿命。操作位置包括锁定位置、解锁位置和设锁位置。由于在连接器的使用寿命期间经常需要更换连接器部件，因此，部件互换必须保持正确的连接尺寸以实现正确操作。因此，对连接器部件的尺寸特征进行控制以确保正确的操作是重要的。 [0034] 连接器在使用操作中也传递拉动和推动轨道车厢的纵向力。这些力可以很大(一般有好几十万磅)，因此需要精确控制穿过连接器组件的力的负载路径。根据美国铁路协会(AAR)的标准M-211的设计载荷为关节达到了650,000磅，连接器主体达到900,000磅。均匀的荷载有助于确保均匀的磨损模式，进而确保更加均匀的荷载分布。最后，为了防止各部件的过早失效，连接器的强度及其疲劳寿命至关重要，部件的过早失效直接受尺寸一致性和由此导致的荷载分布的均匀度的影响。 [0035] 连接器的表面光洁度或质感对保持所需的连接强度和疲劳寿命具有一定的影响。相比于绿砂工艺，自硬铸造工艺提供了更好的尺寸控制，改良的操纵力负载路径，更均匀的磨损模式，焊补更少的铸件，以及实现改善的强度和疲劳寿命的改良的表面质感。 [0036] 在自硬模具铸造中，熔融金属注入由型砂、速凝树脂和催化剂的混合物制成的一次性模具中，在熔融金属凝固发生之前，该模具被保持在一起。自硬砂成型形成相当大强度的砂模，该砂模可而自由直立，无需传统的钢质砂箱，因此，在尺寸和形状上不受限制。传统的砂箱又重又硬，由于金属砂箱局限性导致的成形效率限制了绿砂的操作。 [0037] 自硬铸造工艺包括使用化学粘合型砂系。相比于绿砂工艺，使用化学粘合剂通常使自硬工艺的成本更高一些。作为自硬铸造工艺的一部分，将树脂和催化剂混合在一起。用于固化的气体催化剂的例子包括：硅酸钠(CO2)、胺、SO2和酯硬化酚醛树脂体系。液体催化剂的例子可以包括：常温自硬体系。通过化学反应，树脂硬化成为很强的粘合剂。有时可添加加快剂加速硬化过程。相比于绿砂操作，自硬铸造工艺对空气温度和湿度更为不敏感。 [0038] 自硬工艺采用一定等级的烘干的干砂，该干砂与树脂(或粘合剂)将型砂机械粘合在一起。大多数粘合剂体系是在几个基本的化学物质(例如：呋喃、酚醛尿烷和硅酸钠)上发生变化。通常形成模具的自硬方法在室温条件下完成。因此，不同于绿砂工艺需要在升高后的温度下固化型砂、水和粘土的混合物，自硬工艺通过消除在使用绿砂方法时必须的烘烤过程而得名。 [0039] 化学硬化剂随后添加到型砂混合物中，型砂混合物与粘合剂发生化学反应，并开始使型砂变成固态。在这个时刻，向围绕一个或多个模型的模具中注入流砂。一旦注入，流砂留下定型。粘合剂使得型砂颗粒粘结在一起，为模具空腔形成非常稳定且精确的形状，该空腔用来浇铸最终铸件。定型时间取决于所用硬化剂的种类。型砂定型为供模型设备从其中取出的固体模。然后向模具中添加芯体，闭合模具，铸造准备就绪。 [0040] 树脂粘合芯体和模具可使用耐火涂层。这种涂层有时被称为刷层，使用涂层可有多个原因，包括：(1)改善表面光洁度；(2)控制钢铸件的传热特性和显微结构；(3)改善芯体的排气；(4)防止铸件中的某些缺陷。 [0041] 与上述绿砂工艺形成对比，这种硬化的模具不需要使用传统制造的金属砂箱。由于早已存在的制作好金属砂箱的尺寸，通过防止制造者改变单个砂箱中的多个部件的数量，或者，通过限制适合给定砂箱的单个铸件的尺寸，砂箱尺寸的限制会损害绿砂工艺。如果新客户的部件尺寸与当前所使用的砂箱部件尺寸不同，沉重的钢制砂箱不能低成本地进行修改使其适应新客户的部件尺寸。购买各种单个砂箱会变得很贵。上型部分和拉动部分的常见尺寸范围可达四英尺宽、六英尺长、18至24英寸深。由于模具的强度允许更大重量的金属的铸造，因此自硬模具适合于较大较重的铸件。坚固的型砂结构允许模具成型为各种尺寸，对于每一种坚固的型砂结构均可获得最好的产量。另外，在不降低质量的情况下，模具的型砂使用可减至最低，从而降低生产成本。相比于绿砂工艺用水和粘土作为粘合剂，自硬工艺的砂粒的化学粘合提供了更好的表面条件。 [0042] 现代最先进的铸造设备自硬生产线可以使主要原材料(砂)达到100％回收。这种再生砂被破碎、冷却和过滤，从而重复使用。为了保持型砂质量和模具强度，再生砂与新砂按75％∶25％的比例混合。这种方法在不降低质量的情况下，将生产成本降到了最低。需要注意的是，新砂与再生砂的比例随典型铸件的几何形状和重量而变化，比例为75％∶25％只是一个典型比值。工业值的范围从95％∶5％至40％∶60％。 [0043] 自硬成型工艺区别于其他砂模成型工艺(如绿砂工艺)的一些特点和优点包括：模具在室温条件下进行化学固化；这个工艺产生精确和可重复的尺寸；当获得高产量的铸件的同时减少了修磨的劳动成本和废料。 [0044] 作为自硬工艺相比于绿砂工艺的尺寸稳定性的衡量，美国钢铁奠基者协会(the Steel Founders’Society of America)在《Steel Casting Handbook》的附录3中出版了尺寸公差值。相比于由绿砂工艺制成的铸件的基本公差为正负0.030英寸，由自硬工艺制成的铸件的基本公差为正负0.020英寸。虽然这些都是很小的公差尺寸，但是，当涉及到如上所述的确保连接器组件的准确荷载路径和操作特性时，让公差减少三分之一的幅度的这种能力显得意义重大。如下所述，连接器各部件的公差取决于铸件的重量和尺寸，因此，相比于绿砂工艺，采用自硬工艺可达到的公差随轨道连接器的不同部件和尺寸都有变化。然而，在所有情况中，采用自硬工艺可达到的公差比美国铁路协会(AAR)标准M-211要求的公差还小。 [0045] 相比于绿砂工艺，自硬工艺还使得其出模斜度更小。出模斜度是指为铸件模型的垂直表面所设的小斜度，按其在模具盒中的定向，从而使得模型可从模具中脱离。出模斜度必须包含在模型的上型部分的顶部和下拉部分的顶部。对于一般的形状，绿砂工艺需要1.5度或1.5度以上的出模斜度，自硬工艺只需1.0度的出模斜度。对于较深的容器，绿砂(手工)工艺需要2.0度或2.0度以上的出模斜度，自硬工艺只需1.5度的出模斜度。相比于由自硬工艺制成的铸件，绿砂工艺所需的出模斜度导致在远离整个铸件的勾缝线(pointing line)的铸点与公称尺寸的偏差明显大得多。更小的出模斜度可有助于取得更好的部件负载并增加承力面积。当解决连接器组件中构成部件的复杂形状的界面连接时，以及当与减少后的公差范围相结合时，这种小区别是很可观的。 [0046] 图2显示了轨道连接器组件200的主要部件，包括主体204、关节208、关节销212、触发器216、锁220和锁提手224。在这些主要部件中，关节208和主体204通常采用绿砂铸造工艺制成。锁220、触发器216和锁提手224组件由于其尺寸小，可以通过各种方式制成。触发器216也可由绿砂铸造工艺或锻造工艺制成。由于所有上述理由，本发明公开的内容试图利用自硬工艺或常温自硬工艺形成所述主体和关节。 [0047] 在锁定和解锁操作过程中，关节208围绕关节销212的轴旋转。在锁定和解锁操作过程中，关节尾部228必须穿过锁220上关节架座232的下方。在锁定和解锁操作过程中，锁220也必须在主体204的锁腔236中向上和向下移动。另外，在设锁过程中，锁220必须在主体 204的锁腔236中向上移动，以使得锁腿224上的设锁座240精确地座落于触发器216的支腿锁座248上。 [0048] 连接器组件200的部件应该具有准确的尺寸特征以确保顺利操作。尺寸特征越好，操作越顺畅。尺寸变化越大，操作越困难，并且如果尺寸变化足够大，部件将卡住，连接器可能变得无法使用。光滑的表面光洁度也有助于顺利操作，这将在下文更加详细论述。如果部件的公差太大，当关节208相对于主体204和锁220旋转时会发生干扰。这种干扰可导致使锁定连接器和解锁连接器的操作困难的卡住情形。在某些情况下，相关部件尺寸的公差的极端情况导致连接器不能操作和/或不能互换部件。 [0049] 在火车运行过程中产生的连接器的拖动(拉)力和缓冲(推)力也取决于连接器部件尺寸公差的精确控制。对于拉力而言，连接器设计成接收关节208(如图14A，图14B)的拉动面252处的拉力，关节208位于两个相互配合的连接器之间。这种拉力通过关节208传递至关节尾部228上的拉柄258。在该位置，拉力由连接器主体204的拉柄278传递，参见图4。最后，上述拉力通过连接器主体204，通过连接器主体204的键槽279或粗端280传递至货车车厢的拉动系统，并继续通过车厢主体传递至车厢的另一端。如果连接器部件的公差不规定如上所述的负载路径，拉力可以通过关节208传递至关节销212、连接器主体204的销保护头256和/或不均匀地传递至在拉柄258的顶部和拉柄278的底部之间，这将导致在这些部件上发生不均匀和快速的磨损。另外，载荷在相互配合的连接器的部件之间不均匀地传递，导致不相等的荷载。当所期望的负载路径发生变化或在拉柄278顶部和底部之间的负载不均匀时，连接器主体204、关节销212和/或关节208会发生过早失效或降低部件寿命。 [0050] 当货车车厢相互撞击时的转换操作过程中缓冲力最大。连接器组件设计成在连接器主体204的缓冲肩部260和关节208的缓冲肩部261对缓冲力作出反应。如果连接器部件的公差控制不准确，缓冲力将会在销保护头256(286)(见图6、图15A和15B)和关节销212上传递，或在连接器主体204的顶部缓冲肩部260与关节208的底部缓冲肩部261不相等地传递。因此，会发生损伤，并导致关节208、关节销212和/或连接器主体204过早疲劳。因此，使尺寸公差最小化是有利的，从而在整个连接器组件中保持正确的负载路径。这些正确的负载路径有助于促成均匀的磨损模式。 [0051] 尽管绿砂铸造工艺生产连接器部件已成功应用多年，但是自硬铸造工艺产生更好的表面光洁度，因此可以减少开裂以及当表面条件不理想时所引起的相关问题。通常，与自硬铸造工艺相关的通常较高的成本已通过以下方式降至最低或抵消：减少铸件修整(测量)时间，在部件上花费的资本投入更少(例如无需特定的砂箱)，需要焊补的铸造缺陷更少，减少了铸造时间，产生更多尺寸统一和更高质量的、部件寿命延长的部件。 [0052] 通过由连接系统和卡车铸件委员会(Coupling Systems and Truck CastingsCommittee)所采取的行动，良好的表面光洁度或质感的形成已被美国铁道协会(AAR)制定为优先考虑的因素。在过去，某些表面条件(如砂粒夹杂物和接缝)在连接器部件的关键区域被发现。在某些情况下，表面条件可引起裂纹，该裂纹导致连接器器或关节的疲劳寿命缩短。例如，连接器角柄264和长柄268之间的半径区281已受到联邦铁道管理局(the Federal RailroadAdministration)的关注。参见Code of Federal Regulations，Title 49，215.123。在这个区域的裂缝需要更换连接器。另外，通过采用自硬工艺可达到的更为光滑的表面加至更为紧凑的公差，这将在下文进一步讨论。由较紧凑的公差制成的部件，与其相匹配的部件的配合更好，并且可与其相匹配的部件更好地运行，这也延长了疲劳寿命。 [0053] 在确保表面条件不会导致连接器的过早失效方面付出的努力中，连接系统和卡车铸件委员会(Coupling Systems and Truck Castings Committee)加入了具体的表面光洁度标准作为美国铁道协会(AAR)标准M-211的一部分。“Foundry and Product Approval Requirements for the Manufacture of Couplers，Coupler Yokes，Knuckles，Follower Blocks，and Coupler Parts”，标准M-211于2009年十月最后通过。美国铁道协会(AAR)的章节11.2，标准M-211论述了具体表面的验收标准，利用钢铸件研究和贸易协会(SCRATA)“用于确定钢铸件表面质量的比值样板(Comparators for the Definition of Surface Quality ofSteel Castings)”来确定。钢铸件研究和贸易协会(SCRATA)的比值样板共九个类别，每个类别有五个质量等级，从1到5递减，其中1级的质量和水平最高，5级的最差： [0055] B.表面夹杂物：夹杂在铸件表面的非金属材料。 [0056] C.气孔：在铸件表面的气体显示。 [0057] D.重皮和冷隔：造成起皱外观的表面不规则。 [0058] E.铸疤：轻微突起的表面不规则。 [0059] F.芯撑：芯撑或内部冷芯的显示。 [0061] H.表面光洁度(机械修整)：采用机械手段对铸件表面或者之前进行过热修整的表面进行修整后的表面剩余物。 [0062] J.焊缝：通过热修整或机械修整去除的全部或部分焊缝的显示。 [0063] 下面的表1和表2分别为连接器204和关节208的比较表，其中示出了美国铁道协会(AAR)标准M-211要求的最低标准的表面条件以及利用自硬工艺得到的改良表面条件。表1中提到的图A.11是美国铁道协会(AAR)标准M-211在附录A示出的三页附图，其中，阴影区为关键区，非阴影区为非关键区。在轨道连接器领域的普通技术人员会知道参考图A.11，来确定哪些区域是目前被美国铁道协会(AAR)认为区别于非关键区的关键区。然而，一般而言，关键区是那些承载着更多如上所述的拉动力和缓冲力的负载力的区域，并且也是那些与其他部件发生界面接触或磨擦磨损的区域。 [0064] [0065] [0066] 表1：连接器主体 [0067] 表1的数据是通过对自硬工艺制作的许多个连接器主体204与代表上述各类别中的1至5个级别的SCRATA样本进行目测比较得到的。参见表1中的类别D至类别J，没有观察到重皮、铸疤、芯撑或焊缝。另外，热抛光和机械抛光的表面条件不依赖于铸造过程，而是由铸造过程完成单独进行的表面处理引起的。然而，必须执行的热抛光和机械抛光的操作频次取决于铸造过程，因此，与绿砂工艺进行比较仍然是有帮助的。如表中所示，几乎在每一个类别中，由自硬工艺生产的连接器的表面质量均优于(至少相当于)AAR标准M-211的最低要求。 [0068] [0069] 表2：关节 [0070] 表2的数据是通过对自硬工艺制作的许多个关节208与代表上述各类别中的1至5个级别的SCRATA样本进行目测比较得到的。关于表2中的类别D至类别J，没有观察到重皮、铸疤、芯撑或焊缝。和连接器一样，几乎在每一个类别中，由自硬工艺生产的关节的表面质量均优于(至少相当于)AAR标准M-211的最低要求。 [0071] 自硬工艺可用来以如下方式制造连接器主体204、关节208、锁220、发射器216和锁提手224：由于自硬工艺而使各种相关尺寸取得更好(小)的公差是。如上所述，自硬工艺的公差为正负0.020英寸，典型的特征构件的出模斜度约为一(1.0)度或更小。然而，根据美国钢铁奠基者协会(Steel Founder’sSociety of America，简称SFSA)的公差表，实际公差随着铸件的重量和尺寸变化。下面的表3示出了制造商利用自硬工艺所使用的T3公差。为了比较，表4示出了对应于通常用于传统的轨道连接器的绿砂工艺的T5公差。 [0072] 公差(±英寸)公差等级T3 [0073] 铸件重量-LBS [0074] [0075] *尺寸长度(英寸) [0076] 表3：自硬公差 [0077] 公差(±英寸)公差等级T5 [0078] 铸件重量-LBS [0079] [0080] *尺寸长度(英寸) [0081] 表4：绿砂公差 [0082] 举一个简单的例子，假设铸件分别由自硬工艺和绿砂工艺制成，两者重量均为约100磅。假设有关的尺寸约为2.0英寸。自硬工艺可达到的公差为0.051英寸，而由绿砂工艺制成的部件公差为0.102英寸，约为由自硬工艺可达到的公差的两倍。 [0083] 图3为图2中的连接器主体204的俯视方向的透视图。图4示出了图2中的连接器主体204沿4-4线的截面侧视图，其中包括供关节销212插入穿过的连接器销孔272以及对应于关节208的拉柄258的连接器主体204的拉柄278。通过自硬工艺可达到的平衡负载使得连接器主体的拉柄278处的磨损更均匀，从而延长了连接器主体的疲劳寿命。如下文所述，利用自硬工艺可达到的尺寸公差界定所述主体的拉柄278相对于连接器销孔272的位置。 [0084] 图5A和图5B为图2中的连接器主体204的两个透视图，其中示出了由自硬工艺可得到的连接器缓冲肩部260相对于连接器销孔272的位置。图6为图2中的轨道连接器的透视图，其中示出了销保护头256相对于由自硬工艺可得到的连接器销孔272的位置。 [0085] 图7为图2的连接器主体204的侧视图。图8为图7的连接器主体沿8-8线的截面图。图9为图2的连接器主体204的侧视图。图10为图9的连接器主体204沿10-10线的截面图，从而示出了图8中所示的沿8-8线的截面图的连接器主体208的另一面。图8和图10中的尺寸 31/2英寸为自硬工艺可达到的连接器销孔272的中心与连接器缓冲肩部260之间的近似距离。基于378磅的近似重量，利用图3，这个尺寸公差接近于正负0.075英寸。利用图4，由绿砂工艺得到的公差结果约为正负0.162英寸。因此，由自硬工艺可达到的公差比使用绿砂工艺可达到的公差的一半还少。 [0086] 因为在图8这个实例中，人们必须将重量取整至500磅，长度取整至4英寸来使用AAR表，所查到的公差只是估算值，很可能比该情形下的实际值稍微大一些。例如，31/2英寸的尺寸产生的公差更接近于正负0.070英寸。另外，由于上述的出模斜度和由于设计有某些特征的斜面，在整个被测量的特征构件中，尺寸会发生一些变化。因此，这些尺寸本身在某种程度上会发生一些变化，显示具体的长度或者记载具体的公差不应被作为精确值，而应作为近似值。因此，自硬工艺的近似公差与绿砂工艺的近似公差之间的差异更准确地描述了利用自硬工艺在尺寸公差方面的改善。 [0087] 图8和图10还示出了另一些尺寸：连接器销孔272的中心与销保护头256之间为11/2英寸；连接器销孔272的中心与连接器主体204的拉柄278之间为53/4英寸。使用相同的500磅的重量估算值，并取整至2英寸，在表3中，11/2英寸的尺寸标示为大约正负0.068英寸的公差，然而，由于上述原因，该公差实际上可能稍小一些，例如正负0.062英寸。表4中使用绿砂工艺的相应公差大约为正负0.155英寸，这比自硬工艺可达到的公差的两倍还多。 [0088] 使用相同500磅的重量估算值并且将53/4英寸取整为6英寸，在表3中，53/4英寸的尺寸标示为大约正负0.080英寸的公差，然而，由于取整的原因，这个公差可能更接近于正负0.075英寸。表4中使用绿砂工艺的相应公差大约为正负0.167英寸，还是自硬工艺可达到的公差的约两倍。 [0089] 图11为图2的连接器关节的俯视方向的透视图。图12为图11中的关节沿12-12线的截面图。图11和图12示出了与关节缓冲肩部262和关节拉柄258相关的关节销孔282。 [0090] 图13A和图13B为图11中的轨道连接器的关节的两个透视图，其中示出了由自硬工艺制成时关节拉柄258相对于关节销孔282的位置。图14A和图14B为图11中的轨道连接器的关节的两个透视图，其中示出了由自硬工艺制成时关节缓冲肩部261相对于关节销孔282的位置。图15A和图15B为图11中的轨道连接器的关节的两个透视图，其中示出了由自硬工艺制成时关节销保护头286相对于关节销孔282的位置。 [0091] 图16为图2中的关节连接器的俯视方向的透视图，其中标出了关节销孔282的中心与关节缓冲肩部261之间的近似尺寸为约31/2英寸，关节销孔282的中心与关节拉柄258之间的近似尺寸为约57/8英寸；以及，关节销孔282的中心与销保护头286之间约为15/8英寸。关节的重量接近于大约86磅，31/2英寸的尺寸相比于以绿砂工艺大约正负0.103英寸的公差，使用自硬工艺具有大约正负0.056英寸的公差。(在这种情况下，取整导致查到的公差比实际稍小，但都是很接近的近似值。)这些相对公差再次表明当使用自硬工艺时公差达到将近两倍的改善。 [0092] 关节拉柄258与关节销孔282之间的尺寸57/8英寸，使得相比于以绿砂工艺大约正负0.108英寸的公差，以自硬工艺的公差大约为正负0.061英寸，不足两倍的改善。关节销孔282的中心与销保护头286之间约为15/8英寸的尺寸，使得相比于以绿砂工艺大约正负 0.095英寸的公差，以自硬工艺的公差大约为正负0.049英寸，再次约为两倍的改善。 [0093] 图17为图2的关节连接器的仰视方向的透视图，其中标出了关节销孔282的中心与关节缓冲肩部261之间的近似尺寸为约31/2英寸；关节销孔282的中心与关节拉柄258之间的近似尺寸为约53/4英寸；以及关节销孔282的中心与销保护头286之间约为约15/8英寸。唯一与图16所示的尺寸不同的是关节销孔282的中心与关节拉柄258之间的尺寸为53/4英寸，这仍然使得相比于以绿砂工艺大约正负0.108英寸的公差，以自硬工艺的公差大约为正负0.061英寸，不足两倍的改善。 [0094] 本申请使用的术语和说明仅通过举例说明的形式进行阐述，并不意味构成限定。在不偏离所公开的实施方式的基本实质的情况下，本领域技术人员可以理解，对上述实施方式中的各细节可进行各种变化。例如，除非另有特别指明，本申请所公开的方法的各步骤不需要以某个特定的顺序执行，尽管在本申请公开的内容中各步骤按一定的顺序执行。因此，本发明的范围只应该通过后附的权利要求(及其所有的等同内容)确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。 |
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