CN100423861C - 整体车轴的成形工艺及实现该工艺所使用的卧式液压机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整体车轴的成形工艺及实现该工艺所使用的卧式液压机。包括如下工艺步骤：选料，先确定整体车轴原材料的管直径和长度；成形，对选定的管料毛坯的一端进行加热并用模具挤压成形，再对另一端进行加热并用模具挤压成形。卧式液压机包括机身，在机身的一侧设有与液压控制装置相接的水平主油缸，与水平主油缸相配的主油缸活塞杆的外端头接水平主滑块，水平主滑块与机身之间为45°滑道连接并固定有轴端成形模具支座，在机身的另一侧设有支座，机身上位于支座与水平主滑块之间设有与夹紧动力装置相接的夹具。产品机械性能好，强度高，设备简单，易操作，成本低。

Description

整体车轴的成形工艺及实现该工艺所使用的卧式液压机
技术领域：
本发明涉及一种整体管轴的成形工艺及所使用的设备，特别是一种整体车轴的成形工艺及实现该工艺所使用的卧式液压机。
背景技术：
挂车车轴是挂车车桥上的主要零件，它承受重载和交变载荷，它必须具有高的弯曲强度、扭转强度和疲劳强度，传统的桥轴生产工艺是将钢板冲压成槽钢的形状，再将两个槽钢对焊成方管，方管的两端再焊接轴头，然后再进行机加工，最后形成焊接的桥轴。由于这种工艺方法技术含量低，工艺过程复杂，生产成本高，在焊接部位容易造成应力集中，严重影响桥轴的抗疲劳强度，由于焊接车轴采用16Mn作轴体材料，加上焊接的原因，焊接的车轴不能进行整体调质处理，使车轴的综合机械性能偏低。
发明内容：
本发明的目的是提供一种工艺简单、生产成本低、车轴机械性能好的整体车轴的成形工艺及实现该工艺所使用的卧式液压机，克服现有技术的不足。
本发明的整体车轴的成形工艺，包括如下工艺步骤：
a、选料，先确定整体车轴原材料的管直径和长度；
b、成形，对选定的管料毛坯的一端进行加热并用模具挤压成形，再对另一端进行加热并用模具挤压成形，所述的成形分为三个步骤进行，每次完成1/3，所述成形的三个步骤是第一步为初步成形，第二步为管壁增厚，第三步为轴肩成形；
所述的第一步初步成形是对管料毛坯的一端进行加热，其端口的加热温度为650℃-850℃，自端口向里温度逐渐降低，温差为50℃-150℃，加热长度为300毫米-520毫米，然后利用卧式液压机进行挤压；
所述的第二步管壁增厚是在第一步完成后对管料端头进行第二次加热，其轴肩处的加热温度为850℃-1100℃，自轴肩处往端口处温度逐渐降低，温差为150℃-300℃，加热长度为260毫米-420毫米，然后利用卧式液压机进行挤压；
所述的第三步轴肩成形是在第二步完成后对管料端头进行第三次加热，其轴肩的加热温度为700℃-850℃，自轴肩处往端口处温度逐渐降低，温差为50℃-100℃，加热长度为260毫米-380毫米，然后利用卧式液压机进行挤压。
本发明整体车轴的成形工艺，其中所述的第一步初步成形的挤压工件压力为8-18MPa，输出工作压力为1960-4410千牛；所述的第二步管壁增厚的挤压工件压力为6-15MPa，输出工作压力为1470-3724千牛；所述的第三步轴肩成形的挤压工件压力为6-15MPa，输出工作压力为1470-3724千牛。
本发明整体车轴的成形工艺，其中所述的第一步初步成形对管料毛坯的一端进行加热的加热温度为700℃-800℃，温差为80℃-120℃，加热长度为360毫米-460毫米；
所述的第二步管壁增厚的加热温度为900℃-1000℃，温差为200℃-250℃，加热长度为300毫米-380毫米；
所述的第三步轴肩成形的加热温度为750℃-800℃，温差为70℃-80℃，加热长度为290毫米-350毫米。
本发明整体车轴的成形工艺，其中所述的加热为中频感应加热，时间为1.5-3分/次。
本发明整体车轴的成形工艺，其中所述的加热为中频感应加热，时间为2-2.5分/次。
本发明卧式液压机，其中包括机身，在机身的一侧设有与液压控制装置相接的水平主油缸，与水平主油缸相配的主油缸活塞杆的外端头接水平主滑块，水平主滑块与机身之间为滑道连接并固定有轴端成形模具支座，在机身的另一侧设有支座，机身上位于支座与水平主滑块之间设有与夹紧动力装置相接的夹具。
本发明卧式液压机，其中所述的夹紧动力装置是固定在机身上与液压控制装置相接的夹紧油缸，所述的夹具为上、下两部分，下部与机身固定连接，上部与所述的夹紧油缸内的夹紧活塞杆的外端头相接。
本发明卧式液压机，其中所述的机身结构是有四根相互平行的纵梁，在所述四根纵梁的左端头设有左支撑，右端头设有右支撑，四根纵梁的内侧边处设有45°滑道与所述水平主滑块相配合，所述的水平主油缸固定在所述的左支撑上，所述的支座固定在右支撑上。
本发明的整体车轴的成形工艺，由于将热挤压“缩管、成形、增厚”的技术应用于挂车整体车轴的加工工艺中，使车轴产品浑然一体，无需任何焊接工艺，避免了因焊接而可能引发的质量隐患，缩管后的两端轴肩处壁厚增加两倍以上，该产品金属流线连续、顺畅，且金属流线与车轴承载时受力方向相垂直，增加了轴肩的支撑承载力，可进行整体调质和轴承部位表面热处理工艺，使产品强度高，综合机械性能好，工艺简化，成型技术含量高。本发明的卧式液压机，结构简单，易操作，动作灵敏可靠，造价低廉。
附图说明：
图1是本发明的卧式液压机的外形结构示意图；
图2是图1所示的俯视示意图；
图3是图2所示的C-C剖视示意图；
图4是图1所示的A-A断面示意图；
图5是图1所示的B-B断面示意图；
图6是车轴的结构示意图；
图7是模具的结构示意图；
图8是车轴的端部结构示意图。
具体实施方式：
本发明的整体车轴的成形工艺，按如下步骤进行生产加工(以10-30T的挂车车轴为例)：
首先，进行选料，先确定整体车轴原材料的管直径和长度，选择优质合金无缝钢管，成形前直径为127-240毫米，长度为1700-2500毫米，壁厚为12-25毫米，具体数值根据设计要求而定。
其次，作成形处理，对选定的管料毛坯的一端进行加热并用模具挤压成形，再对另一端进行加热并用模具挤压成形，使中间和两端形成一体结构的车轴。
其中成形分为三个步骤进行，每次完成全部的1/3，三次后结束整个成形过程。
第一步为初步成形，第二步为管壁增厚，第三步为轴肩成形。
第一步初步成形是对管料毛坯的一端进行加热，其端口的加热温度确定在650℃-850℃之间，即确定为650℃或655℃或660℃或700℃或750℃或780℃或800℃或820℃或850℃均可。自端口向里温度逐渐降低，温差为确定在50℃-150℃之间，即可确定为50℃或55℃或60℃或65℃或70℃或75℃或80℃或85℃或90℃或95℃或100℃或110℃或120℃或130℃或140℃或150℃均可。加热长度确定在300毫米-520毫米之间，即可确定为300毫米或330毫米或360毫米或400毫米或430毫米或460毫米或500毫米或520毫米均可。
加热方式采用中频感应加热，加热时间确定在1.5-3分/次之间，即确定为1.5分/次或2分/次或2.5分/次或3分/次均可，然后利用卧式液压机进行挤压使其初步成形，即成形程度达大约1/3。
第二步管壁增厚是在第一步完成后对管料端头进行第二次加热，其轴肩处的加热温度确定在850℃-1100℃之间，即确定为850℃或900℃或950℃或1000℃或1050℃或1100℃均可，自轴肩处往端口处温度逐渐降低，温差确定在150℃-300℃之间，即确定为150℃或180℃或200℃或250℃或280℃或300℃均可。加热长度确定在260毫米-420毫米之间，即确定为260毫米或300毫米或330毫米或350毫米或380毫米或400毫米或420毫米均可。然后利用卧式液压机进行挤压，使其轴端管壁增厚，并成形程度达大约2/3。
第三步轴肩成形是在第二步完成后对管料端头进行第三次加热，其轴肩的加热温度确定在700℃-850℃之间，即确定为700℃或720℃或750℃或780℃或800℃或830℃或850℃均可。自轴肩处往端口处温度逐渐降低，温差确定在50℃-100℃之间，即确定为50℃或60℃或70℃或80℃或90℃或100℃均可。加热长度确定在260毫米-380毫米之间，即确定为260毫米或280毫米或300毫米或320毫米或340毫米或350毫米或360毫米或370毫米或380毫米均可。然后利用卧式液压机进行挤压，使其最后成形。
以上所述的加热方式全部采用中频感应加热方式，加热时间确定在1.5-3分/次之间，即确定为1.5分/次或2分/次或2.5分/次或3分/次均可。
本发明的卧式液压机，如图1-图5所示：16为机身，机身16包括由金属板焊接的断面呈方管形状的四根纵梁1，在四根纵梁1的左部焊接有左支撑14，右部焊接有右支撑15，形成框架结构的机身16，在左支撑14上焊接或螺栓连接与液压控制装置相接的水平主油缸2，与水平主油缸2相配的主油缸活塞杆19的外端头螺栓连接有水平主滑块3，水平主滑块3的四角处加工有45°滑道与四根纵梁1的内侧上的45°滑道21相配合，使水平主滑块3相对于机身16可纵向移动。水平主滑块3上螺栓固定有轴端成形模具支座4，在机身16的另一侧右支撑15上螺栓固定有支座8。在机身16上方纵梁1上位于支座8与水平主滑块3之间设有与夹紧动力装置相接的夹具7。其中夹紧动力装置结构是在上方的两根纵梁1上螺栓固定有固定板17，夹紧油缸6与固定板17相接，与夹紧油缸6相配合的夹紧活塞杆18的外端头接连接板13，连接板13与夹具7的上部螺栓连接，夹具7的下部螺栓固定在下方的两根纵梁1上。
车轴端头的成形模具20固定在轴端成形模具支座4内。
工作时，主油缸工作行程进油口9和主油缸工作行程排油口与液压控制装置相接，夹紧油缸工作行程进油口11和夹紧油缸工作行程排油口12与液压控制装置相接，工件5(管料)的一端按上述方法加热后，由夹紧油缸6动作使夹具7的上、下部分夹紧工件5，工件5的另一端顶靠在支座8上，水平主油缸2动作使水平主滑块3向右移动，工件5的被加热端伸入模具20内进行第一次挤压初步成形，成形程度达大约1/3。利用相同的设备，不同的模具，再对管料按上述方法进行第二次加热挤压增厚处理，成形程度达大约2/3。同样在相同的设备上，利用不同的模具，对管料按上述方法进行第三次加热挤压轴肩成形，最终完成全部成形过程。
其中第一步初步成形的挤压工件压力确定在8-18Mpa之间，输出工作压力确定在1960-4410千牛之间；第二步管壁增厚的挤压工件压力确定在6-15Mpa之间，输出工作压力确定在1470-3724千牛之间；第三步轴肩成形的挤压工件压力确定在6-15Mpa之间，输出工作压力确定在1470-3724千牛之间。

Claims (8)

1. 一种整体车轴的成形工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、选料，先确定整体车轴原材料的管直径和长度；
b、成形，对选定的管料毛坯的一端进行加热并用模具挤压成形，再对另一端进行加热并用模具挤压成形，所述的成形分为三个步骤进行，每次完成1/3，所述成形的三个步骤是第一步为初步成形，第二步为管壁增厚，第三步为轴肩成形；
所述的第一步初步成形是对管料毛坯的一端进行加热，其端口的加热温度为650℃-850℃，自端口向里温度逐渐降低，温差为50℃-150℃，加热长度为300毫米-520毫米，然后利用卧式液压机进行挤压；
所述的第二步管壁增厚是在第一步完成后对管料端头进行第二次加热，其轴肩处的加热温度为850℃-1100℃，自轴肩处往端口处温度逐渐降低，温差为150℃-300℃，加热长度为260毫米-420毫米，然后利用卧式液压机进行挤压；
所述的第三步轴肩成形是在第二步完成后对管料端头进行第三次加热，其轴肩的加热温度为700℃-850℃，自轴肩处往端口处温度逐渐降低，温差为50℃-100℃，加热长度为260毫米-380毫米，然后利用卧式液压机进行挤压。
2. 根据权利要求1所述的整体车轴的成形工艺，其特征在于：所述的第一步初步成形的挤压工件压力为8-18MPa，输出工作压力为1960-4410千牛；所述的第二步管壁增厚的挤压工件压力为6-15MPa，输出工作压力为1470-3724千牛；所述的第三步轴肩成形的挤压工件压力为6-15MPa，输出工作压力为1470-3724千牛。
3. 根据权利要求2所述的整体车轴的成形工艺，其特征在于：所述的第一步初步成形对管料毛坯的一端进行加热的加热温度为700℃-800℃，温差为80℃-120℃，加热长度为360毫米-460毫米；
所述的第二步管壁增厚的加热温度为900℃-1000℃，温差为200℃-250℃，加热长度为300毫米-380毫米；
所述的第三步轴肩成形的加热温度为750℃-800℃，温差为70℃-80℃，加热长度为290毫米-350毫米。
4. 根据权利要求3所述的整体车轴的成形工艺，其特征在于：所述的加热为中频感应加热，时间为1.5-3分/次。
5. 根据权利要求4所述的整体车轴的成形工艺，其特征在于：所述的加热为中频感应加热，时间为2-2.5分/次。
6. 一种根据权利要求1至5中任何一项所述的整体车轴的成形工艺所使用的卧式液压机，其特征在于：包括机身(16)，在机身(16)的一侧设有与液压控制装置相接的水平主油缸(2)，与水平主油缸(2)相配的主油缸活塞杆(19)的外端头接水平主滑块(3)，水平主滑块(3)与机身(16)之间为滑道连接并固定有轴端成形模具支座(4)，在机身(16)的另一侧设有支座(8)，机身(16)上位于支座(8)与水平主滑块(3)之间设有与夹紧动力装置相接的夹具(7)。
7. 根据权利要求6所述的卧式液压机，其特征在于：所述的夹紧动力装置是固定在机身(16)上与液压控制装置相接的夹紧油缸(6)，所述的夹具(7)为上、下两部分，下部与机身(16)固定连接，上部与所述的夹紧油缸(6)内的夹紧活塞杆(18)的外端头相接。
8. 根据权利要求7所述的卧式液压机，其特征在于：所述的机身(16)结构是有四根相互平行的纵梁(1)，在所述四根纵梁(1)的左端头设有左支撑(14)，右端头设有右支撑(15)，四根纵梁(1)的内侧边处设有45°滑道(21)与所述水平主滑块(3)相配合，所述的水平主油缸(2)固定在所述的左支撑(14)上，所述的支座(8)固定在右支撑(15)上。
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Applicant after: Henan Beifang Hongyang Industry Co., Ltd.

Address before: Yunyang Town, Nanzhao County, Henan province 474678 box 101 axle company

Applicant before: Henan Beifang Hongyang Industry Co., Ltd.

Co-applicant before: Wang Huiqun

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Address after: Yunyang Town, Nanzhao County of Henan province box 101 law firms

Patentee after: Henan North Hongyang Industrial Group Co., Ltd.

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Patentee before: Henan Beifang Hongyang Industry Co., Ltd.

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