标准动车组分体式轴箱体近净成形方法技术

本发明专利技术公开了一种标准动车组分体式轴箱体近净成形方法，克服了标准动车组转向架用分体式轴箱体的上箱体采用开式锻造工艺无法锻造的问题，其包括：1)下料：按计算的长度下料；2)加热：将圆柱形毛坯加热至480±10℃，保温时间4‑6小时；3)辊锻制坯：使坯料各特征段横截面积大致与轴箱体对应横截面积接近，4)多向模锻预成形：多向模锻预成形是为了成形中间杆部的筋板部分；5)多向模锻终成形：多向模锻终成形是为了成形内、外轮廓及外轮廓上的突出部分；6)冲连皮：把大、小孔的连皮冲掉；7)分割：把上箱体、下箱体、压盖的一体锻件分成三个单独锻件；8)下箱体整形：下箱体降低其高度增大外轮廓尺寸达到下箱体锻件尺寸要求。

Near-net Forming Method of Standard Motor Vehicle Component Shaft Box

The invention discloses a near-net forming method for standard EMU body type axle box, which overcomes the problem that the upper box body of split axle box body for standard EMU bogie can not be forged by open forging process, including: 1) blanking: blanking according to the calculated length; 2) heating: heating the cylindrical blank to 480 (+10 C), and keeping warm. Time 4 6 hours; 3) Roll forging blank: Make the cross-sectional area of each characteristic section of blank approximate to the corresponding cross-sectional area of axle box, 4) Multi-direction die forging pre-forming: multi-direction die forging pre-forming is to form the rib part of the middle bar; 5) multi-direction die forging final forming: multi-direction die forging final forming is to form the inner, outer and outer contours. The protruding part of the lower box is shaping: the lower box reduces its height and enlarges its outline size to meet the size requirement of the lower box forging.

【技术实现步骤摘要】
标准动车组分体式轴箱体近净成形方法
本专利技术涉及铝合金加工
的一种成型方法，更确切地说，本专利技术涉及一种标准动车组分体式轴箱体近净成形方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，高铁在我国得到了广泛应用。轨道车辆的不断提速，对车辆的轻量化提出了越来越高的要求，其中，减轻标准动车组轴箱体的质量对车辆的减重节能具有重要作用。现有技术中，用于标准动车组轴箱体的金属材料是黑色金属，采用铸造工艺成型，不能满足标准动车组在高速运行时的轻量化的要求。因此，在满足标准动车组轴箱体对抗拉强度、屈服强度及延伸率的要求的条件下，采用轻便的铝合金材料，并利用锻造工艺制造标准动车组轴箱体成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。材料为铝合金的标准动车组分体式轴箱体是由上箱体、下箱体、压盖三件通过螺栓连接组装构成，组合后的分体式轴箱体形状与大型连杆形状相似，右侧中间带孔的近似矩形的结构的右侧上下均带有突出的枝丫，由于分体式轴箱体下部可分离的结构设计，方便更换轮对，分体式轴箱体组合的主视图如图1所示，图2为分体式轴箱体组合的俯视图。压盖零件的形状是具有一定厚度和宽度的半圆形结构并且两边带有用于连接的光孔结构，如图3所示，分体式轴箱体的上箱体右侧中间带半圆形孔的近似矩形结构的右侧上下均带有突出的枝丫，中间工字形筋板连接大头部分和小头部分，如图4所示，分体式轴箱体的下箱体具有与上箱体构成大头孔的半圆型结构且两边带有用于连接的中间带光孔矩形板，如图5所示。压盖和下箱体的锻造工艺比较简单，工艺过程是下料、加热、弯曲、终锻、切边。而上箱体由于中间杆部筋板的存在，又由于大头部分右侧上下枝芽结构的特殊性。用普通开式模锻方法根本没办法锻造出来。对于这种标准动车组分体式轴箱体除了铸造成形方法外，还没有查阅到关于锻造成型方法的文献记载。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了标准动车组转向架用分体式轴箱体的上箱体采用开式锻造工艺无法锻造的问题，提供了一种标准动车组分体式轴箱体近净成形方法。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：所述的标准动车组分体式轴箱体近净成形方法包括步骤如下：1)下料将圆柱形挤压铝合金棒料按计算的长度用高速圆盘锯床锯断；2)加热将圆柱形毛坯加热至480±10℃，并进行保温，保温时间4～6小时；加热采用带循环风机均温的箱式电加热炉；3)辊锻制坯辊锻制坯是为了使坯料各特征段横截面积满足成形时轴箱体整体锻件各特征段对材料的需求，坯料中间杆部的横截面积大于轴箱体整体锻件杆部对应横截面积，使坯料中间杆部体积大于轴箱体整体锻件杆部的体积15％～20％，多余的材料成形时除足够补充坯料轴箱体小头体积的不足外，剩余的材料挤压到大头，这样更有利于充满锻件中间杆部筋板，并保证坯料能放入多向模锻预成形的模膛；4)多向模锻预成形多向模锻预成形是为了成形中间杆部的筋板部分，以便预成形后的坯料能放入多向模锻终成形的模膛，多向模锻预成形模设计为水平分模；5)多向模锻终成形多向模锻终成形是为了成形内、外轮廓及外轮廓上的突出部分，锻件结构中影响多向模锻终成形模拔模的部分通过添加敷料解决，然后由机加工去除，多向模锻终成形模为水平分模；6)冲连皮利用液压机或机械压力机与冲孔模具把大、小孔的连皮冲掉；7)分割采用线切割机床把上箱体(1)、压盖(2)、下箱体(3)形成一体的锻件再分成三个单独的锻件，分割采用线切割机完成；8)下箱体整形采用专用整形模具在液压机或机械压力机上使下箱体(3)降低其高度增大外轮廓尺寸来补偿切割锯口的材料损失和锯口两侧所保留的机加工余量的材料，以达到下箱体锻件尺寸要求。技术方案中所述的将圆柱形挤压铝合金棒料按计算的长度是指：由于采用多向模锻工艺整体锻造是一种近净成型方法，坯料体积等于锻件体积、大小两个孔的连皮体积、影响多向模锻终成形模分模的部分所添加敷料的体积、分割所需锯口的体积及锯口两侧所保留的加工余量体积之和，即有以下公式：VP＝VD+VL+VF+VJ+VY(1)式中：VP-为坯料体积；VD-锻件体积；VL-为连皮体积；VF-为敷料体积；VJ-为锯口体积；VY-为加工余量体积取最大部位的截面面积折算成圆形面积的直径为圆棒料直径D；根据体积相等的原则，求出圆柱形挤压铝合金棒料的长度L。技术方案中所述的辊锻制坯的步骤如下：1)计算辊锻道次n利用公式(2)和(3)计算杆部和小头的辊锻道次n：式中：λp为平均延伸系数，铝合金取λp＝1.6进行计算；为总的延伸系数；(3)式中：F0为下料后坯料截面积，Fn为辊锻后辊锻件杆部或小头的截面积；经过计算杆部和小头的辊锻道次均为n＝5，注意杆部和小头每道次辊锻时的延伸系数是不同的，杆部和小头的型槽系均选用椭圆—方形—椭圆—方形—箱形槽五道次辊锻工艺成形，锻辊模半径为340mm；2)辊锻成形(1)第一道次辊锻成形将在加热步骤中得到的加热后的坯料利用机械手夹住夹持端，送入第一道辊锻模具中，上、下辊锻模旋转一周完成坯料杆部和小头由圆形截面向椭圆形截面变形的第一道次的辊锻，即获得第一道次辊锻件，其中夹持端直径保持不变；(2)第二道次辊锻成形辊锻机械手将第一道次辊锻件平移至第二个工位，夹钳将第一道次辊锻件绕其轴线旋转90°，与第二道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第二道次辊锻成形，由第一道次辊锻件杆部和小头的椭圆形截面辊锻成方形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第二道次辊锻件；(3)第三道次辊锻成形辊锻机械手将第二道次辊锻件平移至第三个工位，夹钳将第二道次辊锻件绕其轴线旋转90°，与第三道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第三道次辊锻成形，由第二道次辊锻件杆部和小头的方形截面辊锻成椭圆形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第三道次辊锻件；(4)第四道次辊锻成形辊锻机械手将第三道次辊锻件平移至第四个工位，夹钳将第三道次辊锻件绕其轴线旋转90°，与第四道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第四道次辊锻成形，第三道次辊锻件杆部和小头的椭圆形截面辊锻成方形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第四道次辊锻件；(5)第五道次辊锻成形辊锻机械手将第四道次辊锻件平移至第五个工位，夹钳将第四道次辊锻件绕其轴线旋转45°，与第五道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第五道次辊锻成形，第四道次辊锻件杆部和小头的方形截面辊锻成矩形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第五道次辊锻件。技术方案中所述的多向模锻预成形是指：所述的多向模锻预成形是为了成形中间杆部的筋板部分，以便预成形后的坯料能放入多向模锻终成形的模膛，多向模锻预成形模具设计为水平分模；所述的多向模锻预成形模具由预成形上模、预成形下模两部分组成，预成形上模固定在多向模锻液压机的垂直活动横梁上，预成形下模固定在多向模锻液压机的下工作台上，多向模锻液压机的垂直活动横梁上和下工作台的下面安装有锻件顶出液压缸和顶杆，为了防止错模，预成形上模与预成形下模的分模面处分别设有预成形上模凸止口和预成形下模凹止口；两个成形筋板的冲头分别固定在多向模锻液压机的左右两个水平活动横梁上，水平活动横梁由两侧成形液压缸分别驱动，成形液压缸安装在多向模锻液压机的独立水平框架上，锁模液压缸和锁模环布置在模具前后两侧，锁模液压缸固定在多向模锻液压机垂直独立框架上，垂直活动横梁下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种标准动车组分体式轴箱体近净成形方法,其特征在于，所述的标准动车组分体式轴箱体近净成形方法包括步骤如下：1)下料将圆柱形挤压铝合金棒料按计算的长度用高速圆盘锯床锯断；2)加热将圆柱形毛坯加热至480±10℃，并进行保温，保温时间4～6小时；加热采用带循环风机均温的箱式电加热炉；3)辊锻制坯辊锻制坯是为了使坯料各特征段横截面积满足成形时轴箱体整体锻件各特征段对材料的需求，坯料中间杆部的横截面积大于轴箱体整体锻件杆部对应横截面积，使坯料中间杆部体积大于轴箱体整体锻件杆部的体积15％～20％，多余的材料成形时除足够补充坯料轴箱体小头体积的不足外，剩余的材料挤压到大头，这样更有利于充满锻件中间杆部筋板，并保证坯料能放入多向模锻预成形的模膛；4)多向模锻预成形多向模锻预成形是为了成形中间杆部的筋板部分，以便预成形后的坯料能放入多向模锻终成形的模膛，多向模锻预成形模设计为水平分模；5)多向模锻终成形多向模锻终成形是为了成形内、外轮廓及外轮廓上的突出部分，锻件结构中影响多向模锻终成形模拔模的部分通过添加敷料解决，然后由机加工去除，多向模锻终成形模为水平分模；6)冲连皮利用液压机或机械压力机与冲孔模具把大、小孔的连皮冲掉；7)分割采用线切割机床把上箱体(1)、压盖(2)、下箱体(3)形成一体的锻件再分成三个单独的锻件，分割采用线切割机完成；8)下箱体整形采用专用整形模具在液压机或机械压力机上使下箱体(3)降低其高度增大外轮廓尺寸来补偿切割锯口的材料损失和锯口两侧所保留的机加工余量的材料，以达到下箱体锻件尺寸要求。...

【技术特征摘要】
1.一种标准动车组分体式轴箱体近净成形方法,其特征在于，所述的标准动车组分体式轴箱体近净成形方法包括步骤如下：1)下料将圆柱形挤压铝合金棒料按计算的长度用高速圆盘锯床锯断；2)加热将圆柱形毛坯加热至480±10℃，并进行保温，保温时间4～6小时；加热采用带循环风机均温的箱式电加热炉；3)辊锻制坯辊锻制坯是为了使坯料各特征段横截面积满足成形时轴箱体整体锻件各特征段对材料的需求，坯料中间杆部的横截面积大于轴箱体整体锻件杆部对应横截面积，使坯料中间杆部体积大于轴箱体整体锻件杆部的体积15％～20％，多余的材料成形时除足够补充坯料轴箱体小头体积的不足外，剩余的材料挤压到大头，这样更有利于充满锻件中间杆部筋板，并保证坯料能放入多向模锻预成形的模膛；4)多向模锻预成形多向模锻预成形是为了成形中间杆部的筋板部分，以便预成形后的坯料能放入多向模锻终成形的模膛，多向模锻预成形模设计为水平分模；5)多向模锻终成形多向模锻终成形是为了成形内、外轮廓及外轮廓上的突出部分，锻件结构中影响多向模锻终成形模拔模的部分通过添加敷料解决，然后由机加工去除，多向模锻终成形模为水平分模；6)冲连皮利用液压机或机械压力机与冲孔模具把大、小孔的连皮冲掉；7)分割采用线切割机床把上箱体(1)、压盖(2)、下箱体(3)形成一体的锻件再分成三个单独的锻件，分割采用线切割机完成；8)下箱体整形采用专用整形模具在液压机或机械压力机上使下箱体(3)降低其高度增大外轮廓尺寸来补偿切割锯口的材料损失和锯口两侧所保留的机加工余量的材料，以达到下箱体锻件尺寸要求。2.按照权利要求1所述的标准动车组分体式轴箱体近净成形方法,其特征在于，所述的将圆柱形挤压铝合金棒料按计算的长度是指：由于采用多向模锻工艺整体锻造是一种近净成型方法，坯料体积等于锻件体积、大小两个孔的连皮体积、影响多向模锻终成形模分模的部分所添加敷料的体积、分割所需锯口的体积及锯口两侧所保留的加工余量体积之和，即有以下公式：VP＝VD+VL+VF+VJ+VY(1)式中：VP-为坯料体积；VD-锻件体积；VL-为连皮体积；VF-为敷料体积；VJ-为锯口体积；VY-为加工余量体积取最大部位的截面面积折算成圆形面积的直径为圆棒料直径D；根据体积相等的原则，求出圆柱形挤压铝合金棒料的长度L。3.按照权利要求1所述的标准动车组分体式轴箱体近净成形方法,其特征在于，所述的辊锻制坯的步骤如下：1)计算辊锻道次n利用公式(2)和(3)计算杆部和小头的辊锻道次n：式中：λp为平均延伸系数，铝合金取λp＝1.6进行计算；式中：F0为下料后坯料截面积，Fn为辊锻后辊锻件杆部或小头的截面积；经过计算杆部和小头的辊锻道次均为n＝5，注意杆部和小头每道次辊锻时的延伸系数是不同的，杆部和小头的型槽系均选用椭圆—方形—椭圆—方形—箱形槽五道次辊锻工艺成形，锻辊模半径为340mm；2)辊锻成形(1)第一道次辊锻成形将在加热步骤中得到的加热后的坯料利用机械手夹住夹持端，送入第一道辊锻模具中，上、下辊锻模旋转一周完成坯料杆部和小头由圆形截面向椭圆形截面变形的第一道次的辊锻，即获得第一道次辊锻件，其中夹持端直径保持不变；(2)第二道次辊锻成形辊锻机械手将第一道次辊锻件平移至第二个工位，夹钳将第一道次辊锻件绕其轴线旋转90°，与第二道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第二道次辊锻成形，由第一道次辊锻件杆部和小头的椭圆形截面辊锻成方形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第二道次辊锻件；(3)第三道次辊锻成形辊锻机械手将第二道次辊锻件平移至第三个工位，夹钳将第二道次辊锻件绕其轴线旋转90°，与第三道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第三道次辊锻成形，由第二道次辊锻件杆部和小头的方形截面辊锻成椭圆形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第三道次辊锻件；(4)第四道次辊锻成形辊锻机械手将第三道次辊锻件平移至第四个工位，夹钳将第三道次辊锻件绕其轴线旋转90°，与第四道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第四道次辊锻成形，第三道次辊锻件杆部和小头的椭圆形截面辊锻成方形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第四道次辊锻件；(5)第五道次辊锻成形辊锻机械手将第四道次辊锻件平移至第五个工位，夹钳将第四道次辊锻件绕其轴线旋转45°，与第五道次辊锻模定位，上、下辊锻模旋转一周后完成第五道次辊锻成形，第四道次辊锻件杆部和小头的方形截面辊锻成矩形截面，其中夹持端直径保持不变，获得第五道次辊锻件。4.按照权利要求1所述的标准动车组分体式轴箱体近净成形方法,其特征在于，所述的多向模锻预成形是指：所述的多向模锻预成形是为了成形中间杆部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何东野，陈庆敏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22