CN116078966A - 承载鞍锻件的多向模锻成形方法 - Google Patents

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胡艳军
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Abstract

本发明公开了一种承载鞍锻件的多向模锻成形方法，涉及承载鞍的制作技术领域。采用一火一工序的多向模锻成形工艺，生产出外形及尺寸接近零件的承载鞍锻件，承载鞍的油槽、侧面及底面等部位尺寸精度满足使用需求，无需后续机械加工；另外产品力学性能、耐磨性能明显提高，延长设备使用寿命，节约设备维修费用且锻造工序少，生产率高，能源消耗少。

Description

承载鞍锻件的多向模锻成形方法
技术领域
本发明涉及承载鞍的制作技术领域，尤其涉及一种承载鞍锻件的多向模锻成形方法。
背景技术
承载鞍应用于货运火车车厢上，是货运火车走行部的重要配件。承载鞍安装在货运火车转向架侧架和滚动轴承之间，在货车行驶过程中，其承受并传递与转向架侧架及轴承接触产生的磨损，若承载鞍磨损过度，将严重影响列车正常运行。目前国内承载鞍主要采用铸造成型工艺，产品机械性能偏低，在使用中容易发生磨损，一旦磨损后期修补困难，往往需要整体更换，造成原材料浪费且设备维修成本较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种承载鞍锻件的多向模锻成形方法，承载鞍锻件采用多向模锻方式成形，可提高产品力学性能，提高承载鞍锻件的耐磨性和使用寿命，节约设备维修费用。
为实现此技术目的，本发明采用如下方案：承载鞍锻件的多向模锻成形方法，按如下步骤进行：
S1、坯料下料：坯料采用圆柱形棒料；
S2、模具安装：将下模组件和上模组件安装在锻造平台上，保证模具安装时的定位精度及上、下模组件的对中精度，对中精度小于等于±0.3mm；
S3、加热：坯料加热升温至始锻温度1220±20℃，保温时间大于等于0.5h；模具采用电加热带预热至200℃；
S4、锻造：
S4-1、坯料及模具达到设定温度并满足保温时间要求后，坯料出炉准备锻造；
S4-2、放置坯料：上模组件距下模组件上表面400mm，下顶块上行，圆棒料放置在下顶块的定位弧形槽中，然后下顶块退回至初始位置，圆棒料定位至下凹模型腔底面；
S4-3、水平凸模预定位：水平凸模提前预定义至下凹模模具型腔内；
S4-4、上模组件下行：上模组件采用位移控制方式，满足高度尺寸要求，上模组件整体锻造至位移达到设定数值时，停止下行；
S4-5、水平凸模对向挤压：水平凸模采用压力控制方式进行对向挤压，挤压至压力达到设定数值时，水平凸模停止挤压，完成锻造；
S4-6、转移锻件：上模组件上行并距下模组件上表面400mm，由顶杆、下顶块顶出承载鞍锻件。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用一火一工序的多向模锻成形工艺，生产出外形及尺寸接近零件的承载鞍锻件，承载鞍的油槽、侧面及底面等部位尺寸精度满足使用需求，无需后续机械加工；另外产品力学性能、耐磨性能明显提高，延长设备使用寿命，节约设备维修费用且锻造工序少，生产率高，能源消耗少。
本发明的优选方案为：
圆棒料直径为140mm，长度为240~280mm。
S3中坯料升温和坯料保温总时间大于等于1.2h；模具预热时间大于等于4h。
S4-2下顶块沿Z轴上行180~220mm。
S4-4上凸模沿Z轴的位移设定数值为400mm。
S4-5水平凸模沿X轴的对向挤压压力设定数值为300bar。
S4-6顶出高度为200mm。
附图说明
图1为本发明实施例提供的承载鞍的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的承载鞍多向模锻成形模具的剖面图；
图3为图2中A-A面的侧视图；
图4为本发明实施例提供的上凸模部分组装图；
图5为本发明实施例提供的下顶块的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的下凹模的剖面图；
图7为本发明实施例提供的圆棒料初始放置位置图；
图8为本发明实施例提供的下顶块复位、水平凸模预定义后的下模组件的剖面图；
图9为本发明实施例提供的锻造完成图；
图10为本发明实施例提供的承载鞍开模取件图；
图中标记为：1、顶杆；2、下模垫板；3、下凹模；4、下顶块；5、水平凸模；6、半圆柱上凸模；7、上凸模顶板；8、上凸模连接板；9、上凸模垫板；10、上凸模侧板；11、定位弧形槽；12、圆棒料；13、承载鞍锻件。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
承载鞍锻件由导框挡边、鞍面环带、油槽、定位挡、顶面及推力挡肩组成，如图1所示。
一种承载鞍多向模锻成形模具，由上模组件、下模组件和水平凸模5等组成，上模组件、下模组件和水平凸模5合模得到承载鞍形状的型腔结构，如图2和图3所示。
上模组件由上凸模垫板9、上凸模连接板8、上凸模侧板10、上凸模顶板7和半圆柱上凸模6组成，上凸模垫板9下表面与上凸模连接板8上表面贴合，上凸模连接板8下表面中部开设有十字卡槽，十字卡槽中卡装有上凸模顶板7和上凸模侧板10。上凸模顶板7的X、Y轴长度尺寸均小于卡槽对应尺寸，单侧间隙为0.2mm。平行于Y轴的上凸模顶板7端面两侧分别贴合有上凸模侧板10，形成十字型结构，上凸模侧板10的外侧壁与上凸模连接板8十字卡槽的槽壁贴合，如图4所示。
半圆柱上凸模6与上凸模顶板7、半圆柱上凸模6与上凸模侧板10采用方键定位、螺钉连接，具体结构为：半圆柱上凸模6水平放置，弧形面朝下，水平面朝上，水平面中心开设有第一定位槽，上凸模顶板7的下表面中心设置有定位块，定位块嵌在定位槽中。半圆柱上凸模6的弧形面设置有与承载鞍的鞍面环带、油槽相匹配的结构。半圆柱上凸模6的两半圆形端面上分别开设有第二定位槽，上凸模侧板10侧壁下部设置有第二定位块，第二定位块嵌在第二定位槽中。
上凸模顶板7下表面外缘与水平凸模5上表面贴合，水平凸模5插装在下模组件内。
下模组件由下凹模3、下顶块4、下模垫板2组成，下凹模3轴向中心上部开设有与承载鞍中部主体结构相同的模具型腔，关于平行于Y轴的中心线对称的下凹模3的模具型腔侧壁分别开设有矩形缺口，缺口用于放置水平凸模5，水平凸模5为两块长方体块，每个缺口中放置一个长方体块。
下凹模3轴向中心下部开设有圆柱腔体，模具型腔与圆柱腔体连通，形成台阶状结构，圆柱腔体内装有滑动连接的下顶块4。下顶块4的上表面中心开设有定位弧形槽11，定位弧形槽11延伸至模具型腔的台阶上表面，利用定位弧形槽11限位圆棒料12，如图5和图6所示。下凹模3的下表面与下模垫板2上表面贴合，下模垫板2放置在工作面上，下模垫板2的中心开设有通孔，通孔中装有滑动连接的顶杆1，顶杆1上端与下顶块4下端通过螺杆连接。
模具组装时，所有部件Z轴方向的对称中心线共线。上模组件与液压机活动横梁相连接，由液压机垂直缸提供垂直成形力，下模组件与液压机工作台连接，水平凸模5与液压机水平缸连接，由水平缸提供水平成形力。
本发明提供的一种承载鞍锻件的多向模锻成形方法，按如下步骤进行：
S1、坯料下料：坯料采用Φ140mm圆棒料12，长度约260mm，该直径坯料可满足坯料长度与承载鞍锻件13长度尺寸相差不大，保证锻件的成形质量。
S2、模具安装：按本发明图示模具结构安装模具，并保证模具安装时的定位精度及上模组件与下模组件的对中精度，对中精度不超过±0.3mm。
S3、加热：坯料加热升温至始锻温度1220±20℃，保温时间不少于0.5h，坯料总加热（升温+保温）时间不少于1.2h，保证加热均匀；模具采用电加热带预热至200±20℃，总预热时间不少于4h。
S4、锻造：
S4-1、坯料及模具达到设定温度，坯料满足保温时间要求后，出炉准备锻造。
S4-2、放置坯料：上模组件距下模组件上表面400mm（即下凹模3上表面距离半圆柱上凸模6下表面的距离），下顶块4沿Z轴上行约200mm，圆棒料12放置在下顶块4的定位弧形槽11中，如图7所示，然后下顶块4退回至初始位置，圆棒料12定位至下凹模3模具型腔底面。
S4-3、水平凸模5预定位：水平凸模5提前预定义至下凹模3型腔内8~12mm，如图8所示，以改善金属的流动情况，防止纵向飞边的产生。
S4-4、上模整体下行：上模组件采用位移控制方式，以满足高度尺寸要求，上模组件整体锻造至位移达到设定数值400mm时，停止下行。
S4-5、水平凸模5对向挤压：水平凸模5采用压力控制方式，以保证锻件充填质量；水平凸模5沿X轴对向挤压至压力达到设定数值300bar时，水平凸模5停止挤压，完成锻造过程，如图9所示。
S4-6、转移锻件：上模组件整体沿Z轴上行并距下模整体上表面400mm（即下凹模3上表面距离半圆柱上凸模6下表面的距离），然后由顶杆1、下顶块4组成的下顶出机构顶出承载鞍锻件13，顶出高度200mm，如图10所示，由机械手转移至输送链。
S5、下一循环。
采用一火一工序的多向模锻成形工艺及成形模具，可生产出外形及尺寸接近零件的承载鞍锻件13，油槽、侧面及底面等部位尺寸精度满足使用需求，无需后续机械加工，另外产品力学性能、耐磨性能明显提高，延长设备使用寿命，节约设备维修费用且锻造工序少，生产率高，能源消耗少。
承载鞍锻件热处理后，进行力学性能检测，分别从锻件顶面长度、宽度方向及侧面长度方向制备力学及冲击试样，试样加工至标准尺寸后，进行拉伸和冲击性能检测，力学性能检测结果见表1所示。
表1 承载鞍锻件力学性能
由表1可知，锻件各方向力学性能实测平均值均高于最低标准值，且三个方向力学性能实测数据相差不大。采用多向模锻成形工艺生产的承载鞍锻件，材料在三个方向均受压，组织更加致密，产品性能更加均匀、优良。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种承载鞍锻件的多向模锻成形方法，其特征在于，按如下步骤进行：
S1、坯料下料：坯料采用圆棒料；
S2、模具安装：将下模组件和上模组件安装在锻造平台上，保证模具安装时的定位精度及上、下模组件的对中精度，对中精度小于等于±0.3mm；
S3、加热：坯料升温至始锻温度1220±20℃，保温时间大于等于0.5h；模具采用电加热带预热至200℃；
S4、锻造：
S4-1、坯料及模具达到设定温度并满足保温时间要求后，坯料出炉准备锻造；
S4-2、放置坯料：上模组件距下模组件上表面400mm，下顶块上行，圆棒料放置在下顶块的定位弧形槽中，然后下顶块退回至初始位置，圆棒料定位至下凹模型腔底面；
S4-3、水平凸模预定位：水平凸模提前预定义至下凹模模具型腔内；
S4-4、上模组件下行：上模组件采用位移控制方式，满足高度尺寸要求，上模组件整体锻造至位移达到设定数值时，停止下行；
S4-5、水平凸模对向挤压：水平凸模采用压力控制方式进行对向挤压，挤压至压力达到设定数值时，水平凸模停止挤压，完成锻造；
S4-6、转移锻件：上模组件上行并距下模组件上表面400mm，由顶杆、下顶块顶出承载鞍锻件。
2.根据权利要求1所述的承载鞍锻件的多向模锻成形方法，其特征在于，圆棒料直径为140mm，长度为240~280mm。
3.根据权利要求1所述的承载鞍锻件的多向模锻成形方法，其特征在于，S3中坯料升温和坯料保温总时间大于等于1.2h；模具预热时间大于等于4h。
4.根据权利要求1所述的承载鞍锻件的多向模锻成形方法，其特征在于，S4-2下顶块上行180~220mm。
5.根据权利要求1所述的承载鞍锻件的多向模锻成形方法，其特征在于，S4-4上凸模位移的设定数值为400mm。
6.根据权利要求1所述的承载鞍锻件的多向模锻成形方法，其特征在于，S4-5水平凸模对向挤压压力设定数值为300bar。
7.根据权利要求1所述的承载鞍锻件的多向模锻成形方法，其特征在于，S4-6顶出高度为200mm。
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