一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法

2023-04-23 22:12:41

專利名稱：一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法
技術領域：
本發明涉及一種大鍛件，尤其是鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法。
背景技術：
大鍛件的彎曲成形工藝一直是制約鍛造行業生產能力和水平的一大難題。由於大、中 型鍛件自身結構以及性能指標的特殊性，在普通鍛造設備和工裝下往往難以實現一次精確 彎曲成形。如果彎曲工裝設計的不合理，甚至會在各項性能指標要求都非常高的鍛件彎曲 根部出現局部變薄嚴重甚至拉裂的質量問題，導致產品報廢。業內大多採用粗獷式的彎曲 預成形輔以後續的校正工序或者購置昂貴的彎曲專機以迴避這一技術難題，無形中提高 了產品成本，同時使現有通用鍛造設備閒置。因此，研製既能滿足產品形狀和質量要求又 能充分利用現有通用鍛造設備實現大批量工業生產，以顯著降低生產成本、提高生產效率 的大鍛件彎曲模結構是十分必要的。
鐵路貨車鉤尾框是鐵路貨車上常用的傳力、承力和連接件，其製造質量要求標準較高，
其形狀具有典型的u型框結構，即屬於上述大鍛件的一種。現有的鐵路貨車鉤尾框成型技
術中，解決其彎曲問題時，常常是採用液壓折彎專機進行翻板成型，具有設備造價昂貴、 加工成本高的缺陷，而且該技術是採用液壓為動力將鍛件強行折彎，故常常導致鍛件彎曲 根部出現局部變薄，框臂高度超差嚴重的問題，所以其還具有成型產品質量差的缺陷。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，為了克服上述現有技術的不足而提供一種成本低下、 加工質量好的鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法。
為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是
一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，該方法通過一個斜面凹模，和與其匹配的 凸模和背壓模實現，其中，所述斜面凹模上表具有一個凹槽型腔，凹槽型腔兩端面為內低外高的斜面，凸模下表具有一個與所述凹槽型腔匹配的凸臺，所述凸臺下端面外形與鍛件 中部內表面形狀匹配，所述背壓模設置於凹槽型腔內部，其上表的型面輪廓與鍛件中部外 側不彎曲區形狀相匹配，下表設置有彈性機構與凹槽型腔底部連接，所述彈性機構不受外 力時能將背壓模頂至斜面凹模上表；該方法包含以下步驟
a、 將鍛件毛坯預加熱至適宜溫度80(rC-90(TC;所述鍛件毛坯可為剛鍛造好的待彎曲 毛坯，這樣可利用其加工餘熱，當然如果是已經冷卻的毛坯，就需加熱到上述適宜溫度， 這樣加熱後，利用鍛件材料本身的熱塑性，可利於彎曲成型，上述適宜溫度的範圍為申請 人大量實驗後得出的結論值，在該溫度範圍內，鍛件被適宜軟化到剛好易於彎曲但又不致 於發生流動變形。
b、 上述預加熱後的鍛件毛坯，放置在斜面凹模上，並通過位於斜面凹模的凹槽型腔 上表的背壓模的型面輪廓實現與鍛件中部外側不彎曲區形狀的精確定位，用壓力機驅動凸 模加壓於鍛件毛坯，首先使鍛件毛坯與背壓模緊密貼合；
c、 用壓力機驅動凸模繼續下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最高點為第一支點進 行第一次彎曲過程，當彎曲角度與斜面角度相同時預彎過程結束；
d、 用壓力機驅動凸模繼續下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最低點為第二支點
進行第二次彎曲過程，當鍛件達到預定的彎曲角度後第二次彎曲過程結束；
e、 壓力機驅動凸模收回，脫模，得到具有所需彎曲度的鍛件成品。
作為上述方法的進一步優化，所述斜面凹模上表斜面最低點處設置有滾軸，在所述d 步驟中鍛件毛坯第二次彎曲時是以所述滾軸為第二支點。這是因為第二次彎曲時，將進一 步增大工件曲率，此步驟處理不好，更容易造成產品質量的下降，甚至出現彎曲斷裂。所 以，作為優化，採用了滾軸作為彎曲支點，取代了常見的凹模圓角結構，就使得滾動摩擦 取代滑動摩擦，可有效降低彎曲支點與坯料之間的摩擦力，帶來毛坯表面質量的顯著提高。
值得指出的是，本方法僅僅是實現鐵路貨車鉤尾框鍛件彎曲的方法，實現的僅僅是使 其彎曲的工藝，故本方法並不包括鐵路貨車鉤尾框鍛件初步成型的方法和工藝步驟，而是 緊接其後，對初步鍛造好的待彎曲毛坯進行的加工處理。另外，本方法並不僅僅適用於鐵 路貨車鉤尾框鍛件，對於其它的如背景技術中所述的需進行彎曲成型的大鍛件，其均能適 用本方法進行彎曲。其次，本方法中所採用的加工設備，也屬於申請人自己付出大量創造 性勞動後自主設計的新型設備，此設備同樣還可以適用於其他鍛件的彎曲加工，故申請人 另外專門就加工設備也單獨申請了專利對其進行保護。相比於現有技術，本方法具有的有益效果為
1、 本方法採用"預彎後二次彎曲"的"分段彎曲"成形方法，可將一次難變形過程 分解為兩次相對容易和平緩的彎曲成形階段。有效的降低了彎曲成形力，改善了彎曲變形 區(根部)受力狀態，帶來彎曲鍛件質量的本質提升。
2、 本方法採用斜面凹模結構，使得分段彎曲的成形思路得到實現。由於該結構可有 效降低彎曲成形力，使得原來受限於設備能力而無法生產，或只能通過購置專用彎曲壓機 的大鍛件產品得以在通用鍛造設備上實現批量工業生產，有效降低了生產成本。
3、 本方法中背壓模型面輪廓與鍛件中部不變形區外表面輪廓一致，通過背壓模型面 定位的方式，使得精確定位成為可能。可有效減少由於人工定位不準導致的鍛件異常彎曲 問題。
4、 本方法中，加工時，鍛件在整個彎曲過程中都受到帶彈性機構的背壓模所施加的 背壓力作用，有效的制約了鍛件中部不彎曲區在X， Y方向的自由度，從而抑制鍛件在彎 曲過程中常見的側壁錯動、扭曲缺陷。因而無需再進行整形，提高了生產效率，同時因減 少了工件加熱時間而節約了能耗，大大地降低了生產成本。
5、 本方法中採用滾軸取代常見的凹模圓角結構，使滾動摩擦取代滑動摩擦，可有效 降低彎曲支點與坯料之間的摩擦力，帶來毛坯表面質量的顯著提高。


圖l為本發明所採用裝置的結構示意圖，圖中為鍛件已二次彎曲成型，但尚未脫模時 的狀態。
圖2為圖1所示裝置在鍛件進行第二次彎曲過程中的滾軸處的局部結構示意圖。 圖3為圖2結構的一種等同變形結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
本方法在具體實施時，通過如圖1所示結構裝置實現鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型， 其結構為，包括一個斜面凹模l，和與其匹配的凸模6和背壓模4實現，其中，所述斜面 凹模1上表具有一個凹槽型腔7，凹槽型腔7兩側端面為內低外高的斜面8，所述斜面8 最低點處設置有滾軸2，凸模6下表具有一個與所述凹槽型腔7匹配的凸臺3，所述凸臺下端面外形與鉤尾框鍛件中部內表面形狀匹配，所述背壓模4設置於凹槽型腔7內部，其 上表的型面輪廓與鉤尾框鍛件中部外側不彎曲區形狀相匹配，下表設置有彈性機構5與凹 槽型腔7底部連接，所述彈性機構5不受外力時能將背壓模4頂至凹槽型腔7上表；具體 實施時，所述凸模6做成階梯式，方便彎曲後鉤尾框鍛件隨凸模6回程脫離凹模型腔7。 背壓模4浮動，初始狀態時其表面略高於斜面凹模1斜面8最高點，當鉤尾框鍛件放入斜 面凹模1後，背壓模4在鉤尾框鍛件重力作用下略為下沉，鉤尾框鍛件靠背壓模4上表形 狀與凸臺3的下表形狀定位，彈性機構5具體實施時可採用彈簧件或其他如橡膠等彈性材 料構件，只需其具備有足夠的伸縮量，並在彎曲全程能對鉤尾框鍛件中部提供均勻而穩定 的彈性背壓力即可。具體實施時，凹模斜面角度的合理取值範圍為10~15° ;滾軸直徑的 合理取值範圍為3(T40 mm;凸凹模單邊間隙的合理取值範圍為33 35 mm，當結構中各參 數作上述取值範圍後，可使彎曲效果最優。 該方法具體實施以下步驟
a、 將鉤尾框鍛件毛坯預加熱至85(TC;當然所述溫度也還可以是在80(TC度至900°C 度的範圍內選擇，只是具體實施時選85(TC度可使加工效果最佳；
b、 上述預加熱後的鉤尾框鍛件毛坯，放置在斜面凹模1上，並通過位於斜面凹模1 的凹槽型腔7上表的背壓模4的型面輪廓實現與鍛件中部外側不彎曲區形狀的精確定位， 用壓力機驅動凸模6加壓於鉤尾框鍛件毛坯，首先使鉤尾框鍛件毛坯與背壓模4緊密貼合， 所述壓力機可採用現有的成熟產品，使用時作為凸模6的施力件；
c、 用壓力機驅動凸模6繼續下壓，使鉤尾框鍛件毛坯以斜面凹模1上表斜面8最高點 為第一支點進行第一次彎曲過程，當彎曲角度與斜面角度相同時預彎過程結束；
d、 參照圖2，用壓力機驅動凸模繼續下壓，使鉤尾框鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面8 最低點處的滾軸2為第二支點進行第二次彎曲過程，當鉤尾框鍛件達到預定的彎曲角度， 即框體側壁翻轉90°後第二次彎曲過程結束；
e、 壓力機驅動凸模6收回，脫模，即操縱壓力機回程，鉤尾框在階梯狀凸模6的帶 動和背壓模4的推力作用下脫離彎曲模型腔。得到具有所需彎曲度的鉤尾框成品。
本方法中，在整個彎曲過程中背壓模4都與鍛件貼合，並與凸模6構成封閉機構，限 制鉤尾框出現異常扭曲及側壁錯動等缺陷，有效保證了鉤尾框的成形質量。鉤尾框在彎曲 後不再需要另外的校正工序，有效提高了生產效率。
圖3為圖2結構的一種等同變形，其不同之處僅僅在於，所述斜面8的傾斜度不同以及滾軸2的安裝結構不同，但其仍沒超出本發明權利要求l所述的技術特徵範圍，故其仍 屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，該方法通過一個斜面凹模，和與其匹配的凸模和背壓模實現，其中，所述斜面凹模上表具有一個凹槽型腔，凹槽型腔兩側端面為內低外高的斜面，凸模下表具有一個與所述凹槽型腔匹配的凸臺，所述凸臺下端面外形與鍛件中部內表面形狀匹配，所述背壓模設置於凹槽型腔內部，其上表的型面輪廓與鍛件中部外側不彎曲區形狀相匹配，下表設置有彈性機構與凹槽型腔底部連接，所述彈性機構不受外力時能將背壓模頂至斜面凹模上表；該方法包含以下步驟a、將鍛件毛坯預加熱至800℃-900℃；b、上述預加熱後的鍛件毛坯，放置在斜面凹模上，並通過位於斜面凹模的凹槽型腔上表的背壓模的型面輪廓實現與鍛件中部外側不彎曲區形狀的精確定位，用壓力機驅動凸模加壓於鍛件毛坯，首先使鍛件毛坯與背壓模緊密貼合；c、用壓力機驅動凸模繼續下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最高點為第一支點進行第一次彎曲過程，當彎曲角度與斜面角度相同時預彎過程結束；d、用壓力機驅動凸模繼續下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最低點為第二支點進行第二次彎曲過程，當鍛件達到預定的彎曲角度後第二次彎曲過程結束；e、壓力機驅動凸模收回，脫模，得到具有所需彎曲度的鍛件成品。
2、 如權利要求1所述的鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，其特徵在於，所述斜 面凹模上表斜面最低點處設置有滾軸，在所述d步驟中鍛件毛坯第二次彎曲時是以所述滾 軸為第二支點。
全文摘要
本發明公開了一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，該方法通過一個斜面凹模，和與其匹配的凸模和背壓模實現，該方法包含將鍛件毛坯預加熱，以斜面凹模斜面最高點為第一支點進行一次彎曲，以斜面凹模斜面最低點為第二支點進行二次彎曲等步驟。本方法具有成本低下、加工質量好的優點。
文檔編號B21D37/10GK101579710SQ20091010415
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月23日 優先權日2009年6月23日
發明者盧先正, 傑 周, 徐戊矯, 權國政, 路 李, 陽德森 申請人:重慶大學