內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法、閘調器前蓋的製作方法

2023-10-19 16:09:42

專利名稱：內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法、閘調器前蓋的製作方法
技術領域：
本發明涉及信息技術領域，特別是涉及一種內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方 法，以及一種用前述方法加工的間調器前蓋。
背景技術：
鐵路貨車閘調器前蓋產品為內部帶齒的產品，圖l-a，l_b和1-c分別示出了閘調 器前蓋產品的右視圖、主視圖和左視圖，在該圖所示的產品中，產品的總長度為126mm，內圓 柱的直徑和高分別為84mm、65mm，三個長方形外稜的寬度為42mm，外圓柱的直徑為52mm，正 六稜柱的高(正六邊形的內切圓的直徑)為62mm。現有技術一般採用如下二種加工工藝生
產該閘調器前蓋產品。方案一採用鑄造工藝，即經過精鑄而進行整體成型，方法是將液態金屬澆注入砂 型型腔內經過冷卻後成型。本方案的缺點是在澆注和凝固的過程中不可避免的會由於各 部冷熱不均而產生金屬在各部分流動速度不同等問題，非常容易產生內部缺陷，且形成鑄 態組織。由於該間調器前蓋產品在使用過程中所處位置是制動裝置的連接部位，其質量的 好壞對安全行車構成了一定的影響，所以在列車運行一段時間後，即需要對改部件進行及 時更換，給檢修應用帶來許多不便。方案二應用螺旋壓力機和模鍛錘進行飛邊鍛造的方法，在鍛制過程中需要藉助 飛邊槽容納多餘金屬，在鍛製成型為毛坯後，經切邊方式將多餘的飛邊去除。該方案的缺 點是採用一般模鍛方式下料重量較大，且鍛件存在較大的飛邊需要進行切邊工序，費工費 時；另外，由於需要採用合模鍛造，即使增加導鎖，仍不可避免產生錯差現象，因此需預留的 加工餘量也較大，加工效率低。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法，可 解決現有技術需要較多的原料以及加工效率低的問題。本發明還提供了一種用前述方法加工的閘調器前蓋產品，以保證上述方法在實際 中的應用。為了解決上述問題，本發明公開了一種內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法，包 括下料步驟確定棒料尺寸並下料；擠壓成型步驟將所述下料步驟產生的棒料放置在鍛制模具的下模模膛中心處， 用壓力機帶動套裝在鍛制模具的上模套內的終鍛凸模與所述棒料接觸，並將所述棒料擠壓 成型，然後將成型毛坯頂出鍛制模具；鍛齒步驟將所述成型毛坯放入鍛齒模具的下模模膛，用壓力機帶動套裝在鍛齒 模具的上模套內的鍛齒凸模對所述成型毛坯進行斜向擠壓，最終鍛齒成型，生成所述內部 帶齒的圓錐臺形產品。
優選的，在所述擠壓成型步驟之前還包括鐓粗步驟將所述下料步驟產生的棒料 放入預鍛模具的下模模膛，用壓力機帶動所述上模套和套在上模套內的預鍛凸模一起向下 運動，將上述棒料完全擠壓進所述下模的模膛內，然後由頂出杆將預鍛完成後的預鍛毛坯 頂出。優選的，在所述預鍛鐓粗步驟之前還包括加熱步驟用感應加熱爐將所述下料步 驟產生的棒料加熱至1200 1250°C。優選的，所述預鍛鐓粗步驟中設備的打擊力為75. 6噸。優選的，在所述擠壓成型步驟之後還包括內圓加工步驟將擠壓成型的毛坯的內 部圓柱體部位進一步加工為接近最終產品的尺寸。優選的，在所述鍛齒步驟之前還包括局部感應加熱步驟用內部感應加熱設備將 將擠壓成型的毛坯需要鍛齒的部位局部加熱至850 900°C。優選的，所述鍛齒步驟中設備的打擊力為50噸。優選的，所述擠壓成型步驟中設備的打擊力為1500噸。優選的，所述壓力機為高能螺旋壓力機，所述內部帶齒的圓錐臺形產品的重量小 於20千克，高徑比小於1.2。本發明還公開了一種閘調器前蓋，採用上述內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法 擠壓鍛造而成。與現有技術相比，本發明具有以下優點首先，本發明採用鍛造工藝方案，通過擠壓直接將內齒鍛造出來，在實際生產中下 料少，鍛件尺寸精度高，能充分保證產品尺寸要求；擠壓鍛造過程中通過合理分配鍛造流 線，可大大提高產品的強度和內部質量，使該產品內部帶齒部位能承受更大的抗力並能長 久的生產運行，從而保證產品良好的性能。其次，本發明方案因不需要切邊工藝，可減少產生缺陷的可能性，並因此提高了生
產效率。第三，採用擠壓鍛造工藝因設備的能量均由鍛件的變形吸收，因此對模具和設備 的損傷小，模具使用壽命長。第四，採用擠壓方式鍛造，由於整體鍛造時直接擠壓成型，不存在錯模現象，毛坯 精度聞。


圖l-a、l-b和1-c分別是現有鐵路貨車閘調器前蓋產品的右視圖、主視圖和左視 圖；圖2是本發明內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法流程圖；圖3是本發明一種閘調器前蓋加工所採用的棒料尺寸示意圖；圖4_a是本發明一種閘調器前蓋鐓鍛模具組成示意圖；圖4_b是本發明一種閘調器前蓋鐓鍛成形的毛坯主視圖；圖4-c是本發明一種閘調器前蓋鐓鍛成形的毛坯形狀示意圖；圖4_d是本發明一種閘調器前蓋鐓鍛過程打擊力隨時間變化的曲線示意圖；圖5_a是本發明一種閘調器前蓋終鍛模具組成示意4
圖5-b-a和5-b-b分別是本發明一種閘調器前蓋終鍛成形的毛坯主視圖和左視 圖；圖5-c是本發明一種間調器前蓋終鍛擠壓成形的終鍛毛坯形狀示意圖；圖5_d是本發明一種閘調器前蓋終鍛擠壓過程打擊力隨時間變化的曲線示意圖；圖6_a和6_b分別是本發明一種閘調器前蓋加工後的終鍛毛坯主視圖和左視圖；圖7_a是本發明一種閘調器前蓋鍛齒模具組成示意圖；圖7-b-a、7-b_b和7_b_c分別是本發明一種閘調器前蓋最終產品的右視圖、主視 圖和左視圖；其中，1-上模套，21-預鍛凸模，22-終鍛凸模，23-鍛齒凸模，3_下模，4_頂出杆， 5-定位塊，6-均勻分布的60個齒。
具體實施例方式參照圖2，示出了本發明內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法一實施例流程，具體 包括以下工藝步驟步驟101 確定棒料尺寸並下料；其中，下料偏差為正負1mm ；棒料尺寸的計算方法可根據產品毛坯成型後的重量來計算，並採用高速帶鋸鋸切 下棒料；步驟102 將步驟101產生的棒料放置在鍛制模具的下模模膛中心處，用壓力機帶 動套裝在鍛制模具的上模套內的終鍛凸模22與上述棒料接觸，並將上述棒料擠壓成型，然 後將成型毛坯頂出鍛制模具；步驟103 將步驟102產生的成型毛坯放入鍛齒模具的下模模膛，用壓力機帶動套 裝在鍛齒模具的上模套內的鍛齒凸模23對上述成型毛坯進行斜向擠壓，最終鍛齒成型。為方便上述鍛齒擠壓過程並提高產品的質量，在步驟103將步驟102產生的成型 毛坯放入鍛齒模具的模膛後，對上述成型毛坯用內部感應加熱設備進行局部加熱至850 900°C，然後再進行斜向擠壓的鍛齒成型過程。在本發明實施例的另一優選實施例中，為解決長棒類型的原料的鐓粗比(長度與 直徑之比)超出合理的鐓粗比(2. 5 5)，從而導致棒料在成型時發生折彎而無法成型的問 題，在步驟102之前，還包括預鍛鐓粗步驟將步驟101產生的棒料放入預鍛模具的下模3 的模膛，用壓力機帶動上模套1和套在上模套1內的預鍛凸模21 —起向下運動，將上述棒 料擠壓進下模3的模膛內，進行擠壓鍛製成型，然後由頂出杆4將預鍛完成後的成型毛坯頂 出。通過該預鍛步驟，可合理分配坯料，有利於後續工序的鍛造成型。為方便上述預鍛鐓粗過程，可將步驟101產生的棒料用感應加熱爐進行加熱，優 選加熱溫度為1200 1250°C。在本發明實施例的還一優選實施例中，為使得最終產品的尺寸更加精準，並方便 後續步驟103的最終鍛齒，在步驟102完成終鍛成型之後，對步驟103擠壓成型的毛坯的鍛 齒內圓部位進行進一步加工。下面，以圖l-a、l-b和1-c所示的閘調器前蓋產品為例，具體說明本發明內部帶齒 的圓錐臺形產品的加工方法。在本優選實施例中，最終成型的閘調器前蓋產品的總長度為126mm，內圓柱的直徑和高分別為84mm、65mm，三個長方形外稜的寬度為42mm，外圓柱的直 徑為52mm，正六稜柱的高(正六邊形的內切圓的直徑)為62mm。步驟一採用高速帶鋸鋸切下料；下料尺寸660X285，如圖3所示，該下料規格是根據產品毛坯成型後的重量來計 算的，下料偏差為正負1mm。步驟二 採用感應加熱爐進行加熱；對於直徑為60mm、長285mm的棒料，感應加熱爐加熱時間8 9分鐘，可產生較少 的氧化鐵皮，溫度可達1200 1250°C。步驟三將加熱後的棒料放置到鐓鍛模具中進行鐓粗加工；其中，鐓鍛模具的組成如圖4-a所示，預鍛凸模21套在上模套1內，一起向下運動 與棒料接觸，並將其擠壓進下模3內，預鍛完成後，由頂出杆4將其頂出。鐓粗力能計算鐓粗時設備打擊力根據數值模擬為75. 6噸，圖4-c和圖4_d是數 值模擬過程中成型毛坯和打擊力曲線，從圖4-d所示的打擊力曲線可以看出，在時間延續 至0. 263秒時，加在鐓鍛模具的上、下模上的壓力是765000牛(即76. 5噸)，加在工件上的 壓力0。由於該產品下料為長棒類，其鐓粗比285/60 = 4. 75超出了合理的鐓粗比2. 5 3，這樣就不能直接進行擠壓鐓鍛成型，否則會使棒料在成型時發生折彎而無法成型。因此 在這中間增加一道鐓鍛工序，通過將圖3所示的棒料在圖4-a所示模具中鐓鍛成圖4-b所 示毛坯形狀，通過正擠壓成型合理分配了坯料，有利於後續的鍛造成型。上述預鍛過程優選 採用2500噸高能螺旋壓力機進行鍛制。步驟四將鐓粗後的成型毛坯放置到終鍛模具中進行擠壓成形；在經過預鍛成型後的毛坯，經頂出機構頂出後放入如圖5_a所示的終鍛模膛內 進行複合擠壓成型，在放置時，需將毛坯放置於模膛中心處，鍛制後的毛坯如圖5-b-a和 5-b-b所示，其中，圖5-b-a和5-b-b分別是終鍛毛坯的主視圖和左視圖。上述終鍛過程優 選採用2500噸高能螺旋壓力機進行鍛制。其中，終鍛模具的終鍛凸模22套在上模套1內，上模套1與終鍛凸模22由定位塊 5固定，一起向下運動，與預鍛成型毛坯接觸，將其擠壓進下模3內，終鍛完成後生成的終鍛 毛坯由頂出杆4將其頂出。擠壓力能計算擠壓時設備打擊力根據數值模擬為1500噸，圖5-c和圖5-d是數 值模擬過程中擠壓成型毛坯和打擊力曲線，從圖5-d所示的打擊力曲線可以看出，在時間 延續至0. 506秒時，加在終鍛模具的上、下模上的壓力是15000000牛(即1500噸)，加在工 件上的壓力0。步驟五將終鍛成形的終鍛毛坯進行內圓加工；將圖5-b-a和5-b-b所示的終鍛毛坯的內部圓柱體進行加工，以便最終鍛齒。加 工後的終鍛毛坯如圖6-a和6-b所示，其中，圖6-a和6_b分別是加工後終鍛毛坯的主視圖 和左視圖。從圖中可以看出，圓柱體的底面直徑和高由加工前的60mm和60mm，變為加工後 的 84mm 禾口 65mm。步驟六採用內部感應加熱設備對加工後的終鍛毛坯的內圓鍛齒處進行局部加執.
y 、人
6
將內部感應加熱設備的感應圈放入內圓鍛齒處進行局部加熱，將溫度加熱到 850 900 °C。步驟七鍛齒成型；將經過局部感應加熱的鍛件(加工後的終鍛毛坯)放入圖7_a所示的鍛齒模具中 進行鍛齒，通過斜向擠壓，最終鍛齒成型。鍛齒時將設備力調節為50噸，鍛齒後最終產品如 圖7-b-a、7-b-b和7-b-c所示，其中，圖7-b-a、7-b-b和7_b_c分別是最終閘調器前蓋產品 的右視圖、主視圖和左視圖。其中，鍛齒模具的鍛齒凸模23套在上模套1內，上模套1與鍛齒凸模23由定位塊 5固定，一起向下運動與加熱後的、位於下模3內的的終鍛成形毛坯接觸，通過斜向擠壓最 終鍛齒成型。鍛齒完成後，由頂出杆4將最終生成的間調器前蓋產品頂出。在本優選實施例中，產品採用擠壓成型鍛造工藝，與現有飛邊鍛造工藝相比，可大 大節約下料成本比在螺旋壓力機上進行開式鍛造省20%的料，比在模鍛錘上進行開式鍛 造節省13%的料。另外，本優選實施例為擠壓成型工藝，可避免鑄造工藝給產品帶來缺陷的可能性； 因不需要切除多餘飛邊的流程，因此可大大提高生產效率。對於前述的各方法實施例，為了描述簡單，故將其都表述為一系列的動作組合，但 是本領域的技術人員應該知悉，本發明並不受所描述的動作順序的限制，因為根據本發明， 某些步驟可以採用其他順序或同時執行。其次，本領域技術人員也應該知悉，上述方法實施 例均屬於優選實施例，所涉及的動作和工具並不一定是本發明所必須的。另外需要說明的是，本發明鍛件(內部帶齒的圓錐臺形產品)可以在專用的壓力 機上(如前述實施例採用的2500噸高能螺旋壓力機)進行，也可以在一般的機械壓力機上 進行，或在液壓機、熱模鍛機械壓力機、液壓螺旋錘及高速錘上進行；在熱模鍛壓力機上進 行擠壓鍛造時，因熱模鍛壓力機有固定的行程，因此適合進行閉式模鍛；此外，最終的鍛齒 還可以採用冷壓的方式進行。基於螺旋壓力機上的鍛齒類鍛件進行擠壓成型工藝特點，要求內部帶齒的圓錐臺 形產品的重量不超過20kg，高徑比小於1. 2。本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與 其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上對本發明所提供的一種內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法、以及採用該加 工方法加工的閘調器前蓋進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施 方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時， 對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改 變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
一種內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法，其特徵在於，包括下料步驟確定棒料尺寸並下料；擠壓成型步驟將所述下料步驟產生的棒料放置在鍛制模具的下模模膛中心處，用壓力機帶動套裝在鍛制模具的上模套內的終鍛凸模與所述棒料接觸，並將所述棒料擠壓成型，然後將成型毛坯頂出鍛制模具；鍛齒步驟將所述成型毛坯放入鍛齒模具的下模模膛，用壓力機帶動套裝在鍛齒模具的上模套內的鍛齒凸模對所述成型毛坯進行斜向擠壓，最終鍛齒成型，生成所述內部帶齒的圓錐臺形產品。
2.如權利要求1所述的加工方法，其特徵在於，在所述擠壓成型步驟之前還包括預鍛 鐓粗步驟將所述下料步驟產生的棒料放入預鍛模具的下模模膛，用壓力機帶動所述上模 套和套在上模套內的預鍛凸模一起向下運動，將上述棒料完全擠壓進所述下模的模膛內， 然後由頂出杆將預鍛完成後的預鍛毛坯頂出。
3.如權利要求2所述的加工方法，其特徵在於，在所述預鍛鐓粗步驟之前還包括加熱 步驟用感應加熱爐將所述下料步驟產生的棒料加熱至1200 1250°C。
4.如權利要求3所述的加工方法，其特徵在於，所述預鍛鐓粗步驟中設備的打擊力為 75. 6 噸。
5.如權利要求1所述的加工方法，其特徵在於，在所述擠壓成型步驟之後還包括內圓 加工步驟將擠壓成型的毛坯的內部圓柱體部位進一步加工為接近最終產品的尺寸。
6.如權利要求1或5所述的加工方法，其特徵在於，在所述鍛齒步驟之前還包括局部感 應加熱步驟用內部感應加熱設備將將擠壓成型的毛坯需要鍛齒的部位局部加熱至850 900 °C。
7.如權利要求6所述的加工方法，其特徵在於，所述鍛齒步驟中設備的打擊力為50噸。
8.如權利要求1所述的加工方法，其特徵在於，所述擠壓成型步驟中設備的打擊力為 1500 噸。
9.如權利要求1所述的加工方法，其特徵在於，所述壓力機為高能螺旋壓力機，所述內 部帶齒的圓錐臺形產品的重量小於20千克，高徑比小於1. 2。
10.一種閘調器前蓋，其特徵在於，所述閘調器前蓋採用權利要求1 9之一所述內部 帶齒的圓錐臺形產品的加工方法擠壓鍛造而成。
全文摘要
本發明提供了一種內部帶齒的圓錐臺形產品的加工方法以及一種閘調器前蓋，所述加工方法包括確定棒料尺寸並下料；將所述棒料放置在鍛制模具的下模模膛中心處，用壓力機帶動套裝在鍛制模具的上模套內的終鍛凸模與所述棒料接觸，並將所述棒料擠壓成型，然後將成型毛坯頂出鍛制模具；將所述成型毛坯放入鍛齒模具的下模模膛，用壓力機帶動套裝在鍛齒模具的上模套內的鍛齒凸模對所述成型毛坯進行斜向擠壓，最終鍛齒成型，生成所述內部帶齒的圓錐臺形產品。本發明工藝方案在實際生產中下料少，鍛件尺寸精度高，能充分保證產品的性能和尺寸要求；另外，本發明方案因不需要切邊工藝，可減少產生缺陷的可能性，並因此提高了生產效率。
文檔編號B21K7/14GK101850400SQ20101014990
公開日2010年10月6日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者唐林, 溫寶利, 魏偉 申請人:齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司