CN103252622A

CN103252622A - 钩尾框框体的加工工艺

Info

Publication number: CN103252622A
Application number: CN2013101608166A
Authority: CN
Inventors: 涂军
Original assignee: Chongqing City Jiangjin District Tongda Machinery Plant
Current assignee: Chongqing City Jiangjin District Tongda Machinery Plant
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明提出了一种钩尾框框体的加工工艺，包括以下步骤：下料，制坯，模锻成形，抛丸，切边，机加，弯曲成型，铣斜面，开基准孔，线切割钩尾销孔，焊接，热处理，检查和检验，焊缝修补处理，打磨，抛丸，全检。本发明的有益效果为：制坯方便，效率高，金属纤维流向好，锻造成型容易，模膛浅，模具寿命长，锻造及机加难度大大降低，机加工作量减小，材料利用率高，制造成本低，制造出来的钩尾框强度好，使用寿命长，安全可靠，适用于各种型号车钩尾框的大批量生产。另外，钩尾销孔通过线切割一次成型，无需反复装夹、加工，与现有技术相比效率高，劳动强度低。

Description

钩尾框框体的加工工艺

技术领域

本发明涉及铁路货车钩尾框的加工技术领域，特别是指一种钩尾框框体的加工工艺。

背景技术

钩尾框是铁路货车车钩缓冲装置的关键受力部件。它原是采用C级钢铸造成形，但在铁路运输“高速重载”发展方向下，铸钢钩尾框已不能满足使用性能要求，在使用中经常因产生裂纹而损坏，有时甚至因此而发生事故，危机运输安全。随着铁路货车的提速改造的推进，锻造钩尾框取代铸造钩尾框已成必然。人们在锻造钩尾框时因组织细密，通过锻击能消除铸态缺陷，改善金属内部组织结构，从而显著提高金属的强韧性及疲劳性能。但一般采用整体锻造工艺，整体锻造虽然具有可靠性高等优点，但是由于钩尾框为框架式结构，存在锻造难度大、锻造时不容易充满、不易分料、机加量大、机加困难及材料利用率低等缺点。

同时，钩尾框采用C级钢制造，该钢碳含量较高，可焊性较差，其焊缝具有相当的淬硬倾向，易产生冷、热裂纹，如果焊接时不采取适当的措施，焊缝产生开裂倾向大；再者，焊接尺寸精度高，必须有效防止焊接变形；同时，车辆运行过程中受到的强烈拉伸和冲击，也需要焊缝及热影响区有良好的综合力学性能。

另外，现有的钩尾框在加工的过程中，在加工钩尾销孔时，一般将钩尾框其中的一U形臂通过固定装置固定，在另一U形臂上先钻销孔，再通过铣刀加工；加工完后翻转钩尾框，将加工完成后的一U形臂固定，用同样的方法再加工未加工的一U形臂。在加工的过程中需要反复装夹、加工，劳动强度高，加工效率低。

发明内容

本发明提出一种钩尾框框体的加工工艺，解决了现有技术中铸钢钩尾框因裂纹而存在安全隐患及整体式锻钢钩尾框又存在工艺难度大、机加工量大及材料利用率低、焊缝开裂倾向大的技术问题；另外还解决了现有技术中加工钩尾销孔效果效率低、劳动强度高的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种钩尾框框体的加工工艺，包括以下步骤：

（1）下料；

（2）制坯，将下料得到的坯件加热后在自由锻型砧上进行锻造，使坯件进行初步变形，得到形状和尺寸接近钩尾框框体从头部沿纵向展开后的条形坯料；

（3）模锻成形，制坯后的条形坯料放入终锻模膛内，在锻模的作用下整体终锻成形状和尺寸合乎要求的钩尾框框体展开毛坯；

（4）抛丸，用抛丸机去除锻件表面的氧化皮；

（5）切边，用切边机切除多余的边料；

（6）机加，机加去除钩尾框框体与上、下连接板焊接处凸台的拔模斜度及钩尾框框体上内凹处的拔模斜度；

（7）弯曲成型，将经过切边和机加后的钩尾框框体展开毛坯在弯曲模中弯曲成U形；

（8）铣斜面，通过铣刀铣U形框体靠近U形开口端两侧的斜面；

（9）开基准孔，将U形钩尾框框体固定在钩尾框夹持装置上，通过钻床在钩尾框框体U形臂上靠近U形开口的位置对称开的基准孔；

（10）线切割钩尾销孔，以基准孔为基准线切割钩尾销孔；所述钩尾销孔为由多段圆弧构成的不规则形状；以钩尾销孔靠近钩尾框端部的圆弧为基准铣钩尾框尾部尺寸，然后通过R13刀对钩尾框尾部进行倒角；

（11）焊接，组合焊接形成钩尾框框体U形开口之间的上、下连接板及钩尾销孔两侧的挂耳；

（12）热处理，工件焊后应在0.5h内进行时效热处理，时效热处理在气体保护炉中进行，温度为400～550℃，高温保温2.5h；

（13）检查和检验，目测焊缝及两侧20mm范围内不得有任何缺陷，如裂纹、夹渣、气孔、弧坑和咬边；焊缝及打磨区域采用GB/T15822-95磁粉探伤方法检测；

（14）焊缝修补处理，检查发现不合格焊接缺陷时，应予以焊修，采用除气割或电弧气刨以外的机械加工或磨修方法去除缺陷，焊缝焊修的次数不得超过两次；

（15）打磨，采用角向打磨机打磨斜面、钩尾框头部的内腔、消除尖角、倒棱，打磨所有的外观；

（16）抛丸，用抛丸机表面强化提高钩尾框框体的疲劳强度；

（17）全检，用所有样板全检尺寸及外观。

作为优选，所述框体斜面的表面粗糙度为12.5以下。

作为优选，所述钩尾框框体上两钩尾销孔的同轴度为0.5以内。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：制坯方便，效率高，金属纤维流向好，锻造成型容易，模膛浅，模具寿命长，锻造及机加难度大大降低，机加工作量减小，材料利用率高，制造成本低，制造出来的钩尾框强度好，使用寿命长，安全可靠，适用于各种型号车钩尾框的大批量生产。同时，虽然C级钢的焊接性较差，但通过锻造钩尾框的MAG焊接方案的选择，焊丝及工艺参数合乎生产实际，焊接顺序安排合理，焊接坡口及清理切实可行，焊接修补工艺制定稳妥。通过严格的焊接工艺、焊接过程控制，有效地杜绝了C级钢钩尾框焊缝冷、热裂纹的产生，焊缝精度满足尺寸要求，其焊接接头的力学性能满足技术条件对焊缝质量要求。另外，钩尾销孔通过线切割一次成型，无需反复装夹、加工，与现有技术相比加工效率高，劳动强度低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，以制造铁路17号车钩钩尾框为例，钩尾框框体的加工工艺的步骤为：

（1）下料；

由锻造工艺学的知识及钩尾框结构可知，坯料在进行锻造之前要进行初步变形，合理的分配坯料，以适应锻件截面积和形状的要求，使金属能较好的充满模膛。由于钩尾框结构的特殊性，采用展开后锻造的方法，其展开长度达2米以上，坯料重量约150kg，采用自由锻制坯后实现了坯料形状的改变，减小了一部分截面积，增大了另一部分截面积，获得了接近计算毛坯形状和尺寸的条形坯料。

（3）模锻成形，制坯后的条形坯料放入终锻模膛内，在锻模的作用下整体终锻成形状和尺寸合乎要求的钩尾框框体展开毛坯；在此阶段，自由锻毛坯主要是在终锻模膛内发生塑性流动，变形过程的变形阻力主要是坯料自身的变形抗力和模壁的摩擦力，而摩擦力与金属的变形抗力相比又比较小，因而这个阶段的坯料能否充满型腔，从而锻造出合格的展开件，模具的设计及设备打击力和精度的选择都是很关键。

（4）抛丸，用抛丸机去除锻件表面的氧化皮；

（5）切边，用切边机切除多余的边料；锻件拿出模膛后可能会出现较大的弯曲变形，导致无法切边，此时只需在切边模旁边加几个校平块，先校平后切边即可解决问题。

（7）弯曲成型，将经过切边和机加后的钩尾框框体展开毛坯在弯曲模中弯曲成U形；弯曲方式可用压弯或折弯，以折弯为好，弯曲时可能会出现水平及高度方向错位的情况，可在弯曲工装上使用多个油缸，使弯曲校正一体化，或弯曲后采用其它设备进行冷校正。

（8）铣斜面，先将弯曲成型后得到的坯件通过加工台固定在铣床上，然后通过铣刀铣U形框体靠近U形开口端两侧的斜面；保证斜面的倾斜度，与所需产品的尺寸符合。

（9）开基准孔，将U形钩尾框框体固定在钩尾框夹持装置上，通过钻床在钩尾框框体U形臂上靠近U形开口的位置对称开基准孔；

（10）以基准孔为基准线切割钩尾销孔；所述钩尾销孔为由多段圆弧构成的不规则形状；以钩尾销孔靠近钩尾框端部的圆弧为基准铣钩尾框尾部尺寸，然后通过R13刀对钩尾框尾部进行倒角。

钩尾销孔起着连接车钩，传递牵引力的作用。在加工的过程中，先开引丝孔，将钼丝放在引丝孔内，再通过机床线切割一次成型；钩尾销孔一次加工成型，两钩尾销孔的同轴度为0.5mm以内，钩尾框框体在加工钩尾销孔时只需一次装夹及加工，无需翻转钩尾框框体再次装夹再次加工，与现有技术相比效率高，劳动强度低。

（11）焊接，组合焊接形成钩尾框框体U形开口之间的上下连接板及钩尾销孔两侧的挂耳。将钩尾框吊入定位工装，并按要求调整钩尾框的尺寸，到位后按定位工装和检测样板装连接板及引熄弧板。同时保证连接板与钩尾框的预制间隙不小于0.5mm，板边差小于1mm。连接板组装完毕并经检测样板检测合格后，用MAG焊机进行连接板固定焊，钩尾框与连接板的预制间隙内禁焊。固定焊前，用射吸式焊炬将工件焊接区域预热至150～200摄氏度；固定焊时，干伸长16～20mm，电流160～180A，电压21～22V，焊接速度240～260mm/min，保护气体80%Ar+20%CO2，流量13～20L/min。

钩尾框与连接板焊接，将钩尾框固定在焊接变位机中，并旋转至内侧焊缝呈俯焊位，对钩尾框内侧焊缝进行MAG焊，内侧焊缝焊完后确认无任何缺陷且达到规定要求后再进行外侧焊缝的MAG焊。为减小焊缝对框体的影响，使焊缝远离框体，需在钩尾框框体头部锻出连接板凸台，上、下连接板组合焊接在连接板凸台上。根据等强度和等成分原则，选择焊接工艺性能好和焊缝强度达到590MPa、直径为1.2mm的ER76-G焊丝进行MAG焊，焊前将工件预热至规定的温度范围，采用多层多道焊。

焊前，用射吸式焊炬将周边区域预热，预热温度150～200℃。焊接时，首层焊缝焊接规范为：干伸长16～20mm；电流190～220A；电弧电压23～24V；焊接速度240～260mm／min；保护气体80%Ar+20%CO2,流量13～20L／min。其余焊缝焊接规范为：干伸长16～20mm；电流220～260A；电弧电压24～28V；焊接速度240～260mm／min；保护气体80%Ar+20%CO2,流量13～20L／min。焊缝的层间温度应不低于预热温度，且最高不超过250℃。焊缝起弧和收弧应在引、熄弧块上。每层焊缝应尽可能一次完成，特别是首层打底焊。焊缝每焊完一层应清渣目检，发现缺陷应即时清除后再进行其它各层焊缝的焊接。焊缝清根及缺陷的清除应采用机械加工或磨修方法，不得采用气割或电弧气刨的方法，并保证焊缝或焊接热影响区不出现裂纹。

（12）热处理，工件焊后应在0.5h内进行时效热处理，时效处理在气体保护炉中进行，温度为400～550℃，高温保温2.5h。

（13）检查和检验，目测焊缝及两侧20mm范围内不得有任何缺陷，如裂纹、夹渣、气孔、弧坑和咬边；焊缝及打磨区域采用GB/T15822-95磁粉探伤方法检测；。

（14）焊缝修补处理，检查发现不合格焊接缺陷时，应予以焊修，采用机械加工或磨修方法去除缺陷，不得使用气割或电弧气刨，焊缝焊修的次数不得超过两次。

（15）打磨，采用角向打磨机打磨斜面、钩尾框头部的内腔、消除尖角、倒棱，打磨所有的外观，钩尾框框体斜面的表面粗糙度为12.5mm以下。

（16）抛丸，用抛丸机表面强化提高钩尾框框体的疲劳强度；选用1-1.5的钢丸对钩尾框进行抛打，强化钩尾框表面提高钩尾框的疲劳强度。

（17）全检，用所有样板全检尺寸及外观。

本发明制坯方便，效率高，金属纤维流向好，锻造成型容易，模膛浅，模具寿命长，锻造及机加工难度低，机加工工作量减小，材料利用率高，制造成本低，制造出来的钩尾框强度好，使用寿命长，安全可靠，适用于各种型号车钩尾框的大批量生产。本发明在锻造时坯料完全展开，大大降低了锻造难度，投料重量和锻件重量均比整体锻工艺少，减少了机加工余量，材料利用率高，适合成批大量生产的需求，制造成本低。本发明展开锻后弯曲成U形，然后通过组焊工艺形成钩尾框头部的上下连接板，头部与框身截面积相差比较小，因而制坯难度减小，头部的加工余量相应减小，只要确保组焊头部上下连接板工艺的可靠性，就能完全达到铁路车辆重载提速的使用要求。

同时，虽然C级钢的焊接性较差，但通过锻造钩尾框采用MAG焊，焊丝及工艺参数合乎生产实际，焊接顺序安排合理，焊接坡口及清理切实可行，焊接修补工艺制定稳妥。通过严格的焊接工艺、焊接过程控制，有效地杜绝了C级钢钩尾框焊缝冷、热裂纹的产生，焊缝精度满足尺寸要求，其焊接接头的力学性能满足技术条件对焊缝质量要求。另外，钩尾销孔通过线切割一次成型，无需反复装夹、加工，与现有技术相比效率高，劳动强度低。

本发明钩尾框框体的加工工艺主要通过制坯、模锻成形、弯曲成型、开钩尾销孔、焊连接板、焊缝修补等主要工艺进行钩尾框框体成型的加工，本发明展开锻后弯曲U形，然后开钩尾销孔，再组焊上下连接板和挂耳，锻造时以钩尾销孔的轴向端锻造打击力作用方向。与整体锻造工艺相比，头部与框身截面积相差比较小，因而制坯难度减小，头部的加工余量相应减小。本发明在锻造时坯料完全展开，大大降低了锻造难度，投料重量和锻件重量均比整体锻工艺少，减少了机加工余量。现有加工工艺中钩尾销孔的加工一般通过两道工序加工而成，第一道工序钻削加工，第二道工序为膛削加工，这样虽然保证了钩尾销孔的尺寸加工精度和表面质量，但对刀具的要求比较高；而随着近几年的原材料成本和人工成本的不断增加，锻造钩尾框的利润越来越低，采用两道工序进行两次装夹定位加工，劳动强度大、生产效率低、生产成本高；而采用线切割加工工艺加工钩尾销孔，只需一次装夹定位，效率高、劳动强度低，同时降低生产成本。将加工钩尾销孔后得到的坯件通过组焊的方式进行焊接上下连接板，虽然C级钢的焊接性较差，但锻造钩尾框采用MAG焊接，焊丝及工艺参数合乎生产实际，焊接顺序安排合理，焊接坡口及清理切实可行，焊接修补工艺制定稳妥。通过严格的焊接工艺、焊接过程控制，有效地杜绝了C级钢钩尾框焊缝冷、热裂纹的产生，焊缝精度满足尺寸要求，其焊接接头的力学性能满足技术条件对焊缝质量要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种钩尾框框体的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）下料；

（2）制坯，将下料得到的坯件加热后在自由锻型砧上进行锻造，使坯件进行初步变形，得到条形坯料；

（4）抛丸，用抛丸机去除锻件表面的氧化皮；

（5）切边，用切边机切除多余的边料；

（6）机加，机加去除钩尾框框体与上下连接板焊接处凸台的拔模斜度及钩尾框框体上内凹处的拔模斜度；

（11）焊接，组合焊接形成钩尾框框体U形开口之间的上下连接板及钩尾销孔两侧的挂耳；

（13）检查和检验，检测焊缝及两侧20mm范围内的裂纹、夹渣、气孔、弧坑和咬边；焊缝及打磨区域采用GB/T15822-95磁粉探伤方法检测；

（17）全检，用所有样板全检尺寸及外观。

2.根据权利要求1所述的钩尾框框体的加工工艺，其特征在于：所述框体斜面的表面粗糙度为12.5以下。

3.根据权利要求1所述的钩尾框框体的加工工艺，其特征在于：所述钩尾框框体上两钩尾销孔的同轴度为0.5以内。