CN115647759B - 一种高铁顶部盖板加强筋及其一体挤压成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，包括如下步骤：S1：选材、加热；S2：通过挤压设备，挤压成型材；S3：冷却，淬火；S4：检测、定尺锯切、通过打毛设备进行精加工；S5：装筐、时效处理。相较于传统的冷弯冲压成型，本发明采取热模挤压的方式进行加强筋的制作，在选材后通过加热分解材料内部的应力，方便在挤压时进行应力的释放，减少回弹、增加型材的稳定性，同时高温也能增加型材的韧性，避免传统冲压工艺中内应力无法释放，在长时间使用之后易断裂的情况出现，同时在进行后期应用的时候，需要对型材进行时效处理，从而进一步释放型材的内应力，增加型材韧性，减少断裂风险。

Description

一种高铁顶部盖板加强筋及其一体挤压成型工艺

技术领域

本发明涉及加强筋成型工艺技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高铁顶部盖板加强筋及其一体挤压成型工艺。

背景技术

目前高铁的顶部盖板上采用的加强筋都是通过冲压一次成型，之后再进行焊接，虽然生产效率高，但是在长时间使用时，冲压造成的加强筋的内部应力无法及时释放，随着列车的运行，顶部盖板在长期颠簸和持续受力的情况下，加强筋很容易出现裂痕，因此需要经常维修、更换，使用寿命短进而造成高铁的维护成本上升，焊接时局部受热也导致本就存在内应力的加强筋受力更加不均匀，进一步降低了加强筋的使用寿命。因此，如何减少加强筋的内应力，让加强筋在生产过程中能够将内应力释放，减少加强筋断裂风险，增加加强筋的韧性和使用寿命，是本发明要解决的技术问题。因此，有必要提出一种高铁顶部盖板异型加强筋及其一体挤压成型工艺，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，包括如下步骤：

S1：选材、加热；

S2：通过挤压设备，挤压成型材；

S3：冷却，淬火；

S4：检测、定尺锯切、通过打毛设备进行精加工；

S5：装筐、时效处理。

优选的是，步骤S1中包括：

S101：选择耗材金属；

S102：锯切；

S103：将耗材金属加热。

优选的是，步骤S101中，在选择耗材金属的时候，需要对其进行成分分析并进行低倍实验。

优选的是，步骤S101中，所述耗材金属为铝棒，并且步骤S103中耗材金属的加热温度为470℃～510℃。

优选的是，在进行步骤S1的同时，需要对模具提前进行检测，检测后将模具进行加热升温，当模具温度升至420℃～510℃时，开始进行步骤S2，将加热后的耗材金属通过模具通过挤压设备，挤压成型材。

优选的是，在步骤S3中，将挤压后高温的型材进行淬火，同时进行风冷。

优选的是，在步骤S4中，

S401：冷却后的型材根据需要的长度进行中断操作；

S402：对其尺寸、表面光洁度进行检验；

S403：两次矫直处理后，进行定尺锯切；

S404：通过打毛设备进行整体和锯切端的打毛处理；

S405：打毛后的成品型材进行防锈涂料的喷涂，同时对成品型材的尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行抽样检验。

优选的是，步骤S5中的时效处理：型材在应用前应加热至195±5℃，并保温2小时，根据所需型材的硬度在时效内进行处理。

优选的是，所述打毛设备包括箱体、传送装置、至少两组打毛组件和吸尘组件；所述打毛组件和所述吸尘组件均设置在所述箱体内，所述传送装置贯穿所述箱体，所述打毛组件上设置有若干个喷砂刷毛组件，

所述传送装置用于输送待打毛的型材；

所述打毛组件位于所述吸尘组件前方，所述打毛组件通过所述喷砂刷毛组件对所述型材进行打毛；

所述吸尘组件用于吸收型材上的沙砾和金属渣。

一种应用一体挤压成型工艺制作的高铁顶部盖板异型加强筋，包括：端部加强筋、中间加强筋和纵梁加强筋；所述端部加强筋和所述纵梁加强筋分别设置在顶部盖板相对的两个侧边上，所述中间加强筋设置在两个所述纵梁加强筋之间，并位于顶部盖板的顶面上。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

相较于传统的冷弯冲压成型，本发明采取热模挤压的方式进行加强筋的制作，在选材后通过加热分解材料内部的应力，方便在挤压时进行应力的释放，减少回弹、增加型材的稳定性，同时高温也能增加型材的韧性，避免传统冲压工艺中内应力无法释放，在长时间使用之后易断裂的情况出现，同时在进行后期应用的时候，需要对型材进行时效处理，从而进一步释放型材的内应力，增加型材韧性，减少断裂风险。

本发明所述的高铁顶部盖板加强筋及其一体挤压成型工艺，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺图。

图2为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺详细工艺图。

图3为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺中挤压设备的结构示意图。

图4为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺中成型弯辊挤压示意图。

图5为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺中型材成型的示意图。

图6为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺中打毛设备的结构示意图。

图7为图6内部的结构示意图。

图8为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺中喷砂刷毛组件(毛刷未示出)的内部结构示意图。

图9为图8的剖视图。

图10为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺中喷砂刷毛组件(毛刷未示出)调整方向后的示意图。

图11为本发明所述的高铁顶部盖板加强筋的位置示意图。

图中：1挤压设备、2成型弯辊、3应力释放辊、4打毛设备、41箱体、42传送装置、43吸尘组件、44固定架、45驱动电机、46齿轮轴、5喷砂刷毛组件、51固定管、52球形轴套、53旋转轴管、54毛刷、55轴承、56防撞环、6端部加强筋、7中间加强筋、8纵梁加强筋。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-图10所示，本发明提供了一种加强筋一体挤压成型工艺，包括如下步骤：

S1：选材、加热；

S2：通过挤压设备1，挤压成型材；

S3：冷却，淬火；

S4：检测、定尺锯切、通过打毛设备4进行精加工；

S5：装筐、时效处理。

上述技术方案的工作原理及有益效果：相较于传统的冷弯冲压成型，本发明采取热模挤压的方式进行加强筋的制作，在选材后通过加热分解材料内部的应力，方便在挤压时进行应力的释放，减少回弹、增加型材的稳定性，同时高温也能增加型材的韧性，避免传统冲压工艺中内应力无法释放，在长时间使用之后易断裂的情况出现，同时在进行后期应用的时候，需要对型材进行时效处理，从而进一步释放型材的内应力，增加型材韧性，减少断裂风险。

在一个实施例中，步骤S1中包括：

S101：选择耗材金属，所述耗材金属为铝棒，在选择耗材金属的时候，需要对其进行成分分析并进行低倍实验；

S102：锯切；

S103：将耗材金属加热，加热温度为470℃～510℃。

在进行步骤S1的同时，需要对模具提前进行检测，检测后将模具进行加热升温，当模具温度升至420℃～510℃时，开始进行步骤S2，将加热后的耗材金属通过模具通过挤压设备1，挤压成型材。

挤压设备1包括若干个成型弯辊2和应力释放辊3，成型弯辊2呈直线排列，通过模具初步成型的金属依次通过成型弯辊2进行折弯处理，并最终到达应力释放辊3，成型弯辊2上设置有加热设备用于给成型弯辊2加热，从而保持金属的温度，减少回弹应力，应力释放辊3为四个定型滚轮呈十字设置，从而确保金属的四面均可以与其接触，定型滚轮同样设置有加热设备用于加热，从而对挤压好的型材进一步升温，释放其内部的应力，减小型材的回弹量。

在步骤S3中，将挤压后高温的型材进行淬火，同时进行风冷。在步骤S4中，

S401：冷却后的型材根据需要的长度进行中断操作；

S402：对其尺寸、表面光洁度进行检验；

S403：两次矫直处理后，进行定尺锯切；

S404：通过打毛设备4进行整体和锯切端的打毛处理；

S405：打毛后的成品型材进行防锈涂料的喷涂，同时对成品型材的尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行抽样检验。

步骤S5中的时效处理：型材在应用前应加热至195±5℃，并保温2小时，根据所需型材的硬度在时效内进行处理。

上述技术方案的工作原理及有益效果：本实施例中采用铝棒作为耗材金属为例，首先需要对铝棒进行成分分析并进行低倍实验，之后根据需要进行锯切，然后将铝棒加热至470℃～510℃之间，以便在后续的挤压工艺中加快应力释放，避免挤压后的型材回弹变形，在给铝棒加热的同时对挤压模具也进行加热升温，避免挤压的时候铝棒和模具件存在温差，同时高温模具也可以在挤压的过程中给铝棒维持高温，辅助铝棒进行应力的释放，经过模具初步成型的金属会被送至挤压设备1进行挤压、定型；高温金属通过若干个成型弯辊2的逐步挤压从而变形为所需的形状，在成型弯辊2对金属进行挤压的时候，加热设备会持续为成型弯辊2加热，从而使金属在挤压变形的过程中维持高温，在金属挤压成规定形状之后会进入应力释放辊3，四个可以升温的定形滚轮会成十字状挤压型材，进行最后的升温和定型，定形滚轮可以围成一个矩形，从而既可以对型材起到挤压、变形、限位的作用，又可以起到型材均匀受热的作用，防止型材受热不均，通过挤压设备1的升温、挤压和定型，在高温环境下，内应力会随着热量进行释放，然后经过风冷实现退火工艺，为之后的淬火做准备，冷却、淬火之后的型材根据长度需求进行中断操作，然后对其表面光洁度以及尺寸进行检验，检验合格后经过两次矫直处理便可以根据相应的尺寸进行锯切，通过打毛设备4进行整体和锯切端的打毛处理，打毛后的成品型材进行防锈涂料(通常为五金、金属防锈耐磨纳米涂层，耐温可达600-800℃)的喷涂，同时对成品型材的尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行抽样检验。检验合格后装筐待用，在焊接至高铁顶部盖板的时候，需要将成品型材先加热至195±5℃，同时进行保温2小时的操作进行退火，将内部应力进一步释放，从而使型材在保有足够的硬度和刚度情况下可以拥有足够的韧性，进而避免在日后应用中断裂，成品型材在升温、保温和降温的过程中硬度均不相同，焊接时应该根据所需型材的硬度在时效内进行处理。

在一个实施例中，所述打毛设备4包括箱体41、传送装置42、至少两组打毛组件和吸尘组件43；所述打毛组件和所述吸尘组件43均设置在所述箱体41内，所述传送装置42贯穿所述箱体41，所述打毛组件上设置有若干个喷砂刷毛组件5，

所述传送装置42用于输送待打毛的型材；

所述打毛组件位于所述吸尘组件43前方，所述打毛组件通过所述喷砂刷毛组件5对所述型材进行打毛；

所述吸尘组件43用于吸收型材上的沙砾和金属渣。

上述技术方案的工作原理及有益效果：将待打毛的型材放置在打毛设备4的传送装置42上，传送装置42可以为由传动辊驱动的传送带，异型的型材在传送带上运输的过程中，经过相邻两个传动辊的之后，可以通过传动辊之间的缝隙，实现翻转的效果，型材进入箱体41之后会依次进入两组打毛组件的下方，通过打毛组件上的喷砂刷毛组件5进行喷砂，以去除较大的金属杂质(例如锯切端的毛刺)，同时对挤压后光滑的表面进行打毛，从而方便后续的喷涂操作，之后到达吸尘组件43进行沙砾和金属渣的吸附，最后运出箱体41，箱体41可以避免杂质扩散对工人和环境造成伤害和污染。

在一个实施例中，所述打毛组件包括固定架44、驱动电机45、若干个齿轮轴46和若干个喷砂刷毛组件5，所述固定架44设置在所述箱体41的内壁上，所述驱动电机45和齿轮轴46设置在所述固定架44的顶部，所述齿轮轴46的底部贯穿所述固定架44与所述喷砂刷毛组件5通过柔性联轴器连接，所述喷砂刷毛组件5上设置有喷砂管，所述喷砂管贯穿所述固定架44和所述箱体41与供砂装置连通。所述喷砂刷毛组件5包括固定管51、球形轴套52、旋转轴管53和毛刷54；所述固定管51设置在所述固定架44的底部，所述球形轴套52的外壁与所述固定管51的内壁活动连接，所述球形轴套52的内壁设置有轴承55，所述旋转轴管53通过轴承55与所述球形轴套52的内壁连接，所述毛刷54设置在所述旋转轴管53的外壁上，并位于球形轴套52的底部，所述旋转轴管53的底部侧壁设置有防撞环56，所述毛刷54位于所述防撞环56的外部，所述旋转轴管53的底部设置有喷砂口，所述旋转轴管53内设置有通道，所述旋转轴管53的顶部通过所述柔性联轴器与所述齿轮轴46的底部连接，所述喷砂口通过所述通道与所述喷砂管连通。

上述技术方案的工作原理及有益效果：型材在进入打毛组件的时候，会撞击到旋转轴管53的防撞环56，因为球形轴套52的外壁为球形，并且与固定管51的内壁活动连接，所以旋转轴管53可以发生转动，旋转轴管53转动的同时也会使毛刷54的方向进行调整，毛刷54环绕在旋转轴管53的外侧，所以旋转轴管53被推到不影响型材移动的位置之后，毛刷54刚好可以与型材呈竖直状态，异型型材在传动过程中，经过两个传动辊之间的缝隙的时候，会先下沉至缝隙中，然后再被抬起、翻转、运输至下一个缝隙中，在型材翻转的过程中也会对防撞环56进行撞击，从而改变旋转轴管53的方向，喷砂刷毛组件5可以同时实现喷砂、去杂、打毛的效果，位于固定架44上的驱动电机45可以通过传动带与齿轮轴46连接，从而实现一个驱动电机45带动固定架44上的齿轮轴46同时转动，齿轮轴46的底部和旋转轴管53的顶部通过柔性联轴器(可以选用皮带作为柔性联轴器进行传动)连接，由此可以在保证齿轮轴46与旋转轴管53之间传动的同时，不影响旋转轴管53在轴向的方向变化。旋转轴管53和球形轴套52之间通过轴承55连接，从而使得球形轴套52不影响旋转轴管53的转动，毛刷54的材质可根据耗材金属的硬度进行选择，在毛刷54刷除沙砾和打毛的同时，供砂装置还会通过喷砂管进行供砂，沙砾经过供砂管到达旋转轴管53内部的通道，并最终通过其底部的喷砂口喷出，撞击型材进行打毛操作。上述结构通过防撞环56可以实现型材对旋转轴管53角度的调整，从而使毛刷54可以竖直作用在型材表面，进行刷除沙砾和打毛的操作，设置两组打毛组件，可以在型材经过第一个打毛组件的时候，部分旋转轴管53在撞击下，方向调整为向下一个打毛组件进行喷砂，此时型材在翻转和运输至下一个打毛组件的时候，第一个打毛组件的喷砂刷毛组件5能够有效对型材进行打毛处理，避免型材在将旋转轴管53撞偏方向之后，无法对其进行喷砂打毛处理。

一种应用一体挤压成型工艺制作的高铁顶部盖板异型加强筋，其特征在于，包括：端部加强筋6、中间加强筋7和纵梁加强筋8；所述端部加强筋6和所述纵梁加强筋8分别设置在顶部盖板相对的两个侧边上，所述中间加强筋7设置在两个所述纵梁加强筋8之间，并位于顶部盖板的顶面上。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述工艺生产的加强筋，具有较强的硬度和韧性，从而能够适应高铁的工作强度，其中端部加强筋6和纵梁加强筋8可以为R形也可以为C形。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选材、加热；

S2：通过挤压设备（1），挤压成型材；

S3：冷却，淬火；

S4：检测、定尺锯切、通过打毛设备（4）进行精加工；

S5：装筐、时效处理；

在步骤S4中，

S401：冷却后的型材根据需要的长度进行中断操作；

S402：对其尺寸、表面光洁度进行检验；

S403：两次矫直处理后，进行定尺锯切；

S404：通过打毛设备（4）进行整体和锯切端的打毛处理；

S405：打毛后的成品型材进行防锈涂料的喷涂，同时对成品型材的尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行抽样检验；

所述挤压设备（1）包括若干个成型弯辊（2）和应力释放辊（3），成型弯辊（2）呈直线排列，通过模具初步成型的金属依次通过成型弯辊（2）进行折弯处理，并最终到达应力释放辊（3），成型弯辊（2）上设置有加热设备用于给成型弯辊（2）加热，应力释放辊（3）为呈十字设置的四个定型滚轮，定型滚轮同样设置有加热设备用于加热；

所述打毛设备（4）包括箱体（41）、传送装置（42）、至少两组打毛组件和吸尘组件（43）；所述打毛组件和所述吸尘组件（43）均设置在所述箱体（41）内，所述传送装置（42）贯穿所述箱体（41），所述打毛组件上设置有若干个喷砂刷毛组件（5），

所述传送装置（42）用于输送待打毛的型材，传送装置（42）为由传动辊驱动的传送带，型材在传送带上运输的过程中，经过相邻两个传动辊之后，通过传动辊之间的缝隙，实现翻转的效果；

所述打毛组件位于所述吸尘组件（43）前方，所述打毛组件通过所述喷砂刷毛组件（5）对所述型材进行打毛；

所述吸尘组件（43）用于吸收型材上的沙砾和金属渣；

所述打毛组件包括固定架（44）、驱动电机（45）、若干个齿轮轴（46）和若干个喷砂刷毛组件（5），所述固定架（44）设置在所述箱体（41）的内壁上，所述驱动电机（45）和齿轮轴（46）设置在所述固定架（44）的顶部，所述齿轮轴（46）的底部贯穿所述固定架（44）与所述喷砂刷毛组件（5）通过柔性联轴器连接，所述喷砂刷毛组件（5）上设置有喷砂管，所述喷砂管贯穿所述固定架（44）和所述箱体（41）与供砂装置连通；

所述喷砂刷毛组件（5）包括固定管（51）、球形轴套（52）、旋转轴管（53）和毛刷（54），所述固定管（51）设置在所述固定架（44）的底部，所述球形轴套（52）的外壁与所述固定管（51）的内壁活动连接，所述球形轴套（52）的内壁设置有轴承（55），所述旋转轴管（53）通过轴承（55）与所述球形轴套（52）的内壁连接，所述毛刷（54）设置在所述旋转轴管（53）的外壁上，并位于球形轴套（52）的底部，所述旋转轴管（53）的底部侧壁设置有防撞环（56），所述毛刷（54）位于所述防撞环（56）的外部，所述旋转轴管（53）的底部设置有喷砂口，所述旋转轴管（53）内设置有通道，所述旋转轴管（53）的顶部通过所述柔性联轴器与所述齿轮轴（46）的底部连接，所述喷砂口通过所述通道与所述喷砂管连通。

2.根据权利要求1所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，步骤S1中包括：

S101：选择耗材金属；

S102：锯切；

S103：将耗材金属加热。

3.根据权利要求2所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，步骤S101中，在选择耗材金属的时候，需要对其进行成分分析并进行低倍实验。

4.根据权利要求2所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，步骤S101中，所述耗材金属为铝棒，并且步骤S103中耗材金属的加热温度为470℃~510℃。

5.根据权利要求2所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，在进行步骤S1的同时，需要对模具提前进行检测，检测后将模具进行加热升温，当模具温度升至420℃~510℃时，开始进行步骤S2，将加热后的耗材金属通过模具通过挤压设备（1），挤压成型材。

6.根据权利要求1所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，在步骤S3中，将挤压后高温的型材进行淬火，同时进行风冷。

7.根据权利要求1所述的高铁顶部盖板加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，步骤S5中的时效处理：型材在应用前应加热至195±5℃，并保温2小时，根据所需型材的硬度在时效内进行处理。

8.一种应用权利要求1-7任意一项所述的一体挤压成型工艺制作的高铁顶部盖板异型加强筋，其特征在于，包括：端部加强筋（6）、中间加强筋（7）和纵梁加强筋（8）；所述端部加强筋（6）和所述纵梁加强筋（8）分别设置在顶部盖板相对的两个侧边上，所述中间加强筋（7）设置在两个所述纵梁加强筋（8）之间，并位于顶部盖板的顶面上。