随着铁路运输向高速重载发展,钢轨也逐渐换成重轨,相应的道岔的尖轨已采用特种断面钢轨(简称AT型尖轨)来制作,材料则选用U75V钢,它为提高线路质量提供了一种刚度大、耐磨性好、安全、寿命长的线路配件。由于AT型尖轨跟端模锻成形工艺复杂,其可行性、稳定性、成形质量、材料利用率以及如何提高模具使用寿命,都是在制定AT型尖轨跟端成形工艺所必须重点考虑的。本文基于某道岔车间的生产条件,首先采用Gleeble-1500热模拟实验机,测定了U75V钢在高温热压缩状态下的流动应力,研究了变形参数(变形温度、应变速率、变形程度等)对U75V钢流动应力的影响。确定了金属塑性流动应力的数学模型,对其数学模型进行回归,证明此模型具有良好的曲线拟合特性,可以做为工艺计算和数值模拟的依据。建立了DEFORM数值模拟材料模型,为AT型尖轨跟端模锻成形工艺,选择最佳的热变形参数提供参考依据。在三维造型软件Pro/ENGINEER Wildfire(Pro/E)的CAD平台下,进行了AT型尖轨跟端模锻成形各工步的模具设计。针对AT型尖轨跟端模锻成形过程的几个关键技术问题,短腿增长、轨腰长高、过渡段成形等,利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D对其成形过程进行数值模拟。全面分析了AT型尖轨跟端模锻成形过程中金属的流动规律、应力应变分布、温度场分布,随后通过一系列模拟,分析了摩擦系数对最大成形载荷、模具表面最高温度的影响,并通过多项式的最小二乘法拟合得到了它们之间的影响规律。通过本课题的研究,将模锻工艺、数值模拟仿真技术及模具CAD技术结合起来,达到了缩短产品开发周期、提高模具寿命、降低成本等目的。本课题的研究成果对AT型尖轨的生产以及相关的模具设计提供依据,并可用于指导生产。