CN109318925B - 一种轴箱定位节点制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴箱定位节点制造方法，其是先设置带有减重孔一的芯轴左件和带有减重孔二的芯轴右件，再将带有减重孔一的芯轴左件和带有减重孔二的芯轴右件通过过盈装配压装到一起组成金属芯轴，然后沿金属芯轴的周向，将芯轴左件和芯轴右件过盈装配处焊接起来，最后将金属芯轴、整体式橡胶和金属外套通过一次硫化进行一体成型。本发明简化了轴箱定位节点的制造工艺，降低了轴箱定位节点的制造成本且实现了轴箱定位节点轻量化的设计要求。

Description

一种轴箱定位节点制造方法

技术领域

本发明涉及一种转臂式轴箱系统橡胶减振部件的制造方法，尤其涉及一种轴箱定位节点制造方法。

背景技术

随着高速铁路的迅速发展，采用转臂式轴箱定位的一系悬挂越来越受欢迎，该种悬挂方式从可靠性、经济性、最大运行速度等方面都具有明显的优势。轴箱定位节点是一种应用于轨道车辆转向架的转臂式轴箱系统的橡胶减振部件，安装在轨道车辆转向架一系弹性悬挂的轴箱位置，橡胶关节的芯轴与构架连接，外套与轴箱转臂连接，主要功能包括限制构架的垂向、横向、纵向位移（定位功能），传递牵引、制动力，并能够吸收、衰减车辆垂向、纵向、横向振动（柔性连接功能）。轴箱定位节点能保证车辆运行的具有良好的动力学性能，是保证车辆运行安全的关键部件。

轴箱定位节点一般包括金属芯轴和金属外套，金属芯轴和金属外套之间通过弹性橡胶体硫化在一起。现有的轴箱定位节点存在以下两个问题：

一、重量较重：由于轴箱定位节点中的金属芯轴为实心结构，从而导致整个轴箱定位节点的重量较重；

二、制造工艺复杂，成本高：由于有的轴箱定位节点中的弹性橡胶体分为左硫化橡胶体和右硫化橡胶体，在制造时，需要两个硫化组装后再进行压装芯轴，从而导致制造工艺复杂，成本高。

检索到的现有技术如下：

一、申请公布号为CN107719401A，申请公布日为2018年2月23日的中国发明专利公开了分瓣外套轴箱定位节点的刚度调节方法及轴箱定位节点，其中一种分瓣外套轴箱定位节点的刚度调节方法，其是将轴箱定位节点设成在芯轴外侧设置橡胶层、在橡胶层外侧设置分瓣外套、在分瓣外套外侧设置整体外套的结构，其中分瓣外套为分成多块、两两规格相同的圆形套状，包括位于外侧的主体一和位于内侧的主体二，主体一为内部中空的圆柱体，主体二为内部中空的、两端有内凹的斜面的圆形柱体，主体二的外侧和主体一的内侧连接成一个整体；通过调整分瓣外套各参数的值来调整轴箱定位节点各向的不同刚度值，以满足不同型号的车辆对轴箱定位节点在各向的不同刚度需求。

二、申请公布号为CN107719401A，申请公布日为2018年2月23日的中国发明专利公开了提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法和轴箱定位节点，其中提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法，其是将轴箱定位节点设计成包括芯轴、橡胶层、分瓣外套和整体外套的结构，通过采用橡胶层与芯轴之间硫化粘接、橡胶层与分瓣外套之间部分硫化粘接、部分组装后压入整体外套的方式在保证橡胶层与芯轴以及分瓣外套之间的粘接力的基础上增大橡胶层的自由面，以便及时大幅释放轴箱定位节点受载时橡胶层的内应力，避免橡胶应力集中而出现裂纹，延长产品的使用寿命。

三、授权公告号为CN 207374411 U，授权公告日为2018年5月18日的中国实用新型专利公开了一种空实相轴箱定位节点，包括芯轴、橡胶层、分瓣外套、整体外套，橡胶层设在芯轴的外侧，分瓣外套设在芯轴的外侧，整体外套设在分瓣外套的外侧；其中分瓣外套为分成四块以上、两两规格相同的圆形套状，分瓣外套与橡胶层之间既有实相匹配也有空相匹配，使得轴箱定位节点上既有空相结构也有实相结构。

上述专利文献中的轴箱定位节点均存在上述问题，需要进一步改进。

综上，如何设计一种轴箱定位节点制造方法，使其能简化轴箱定位节点的制造工艺，降低轴箱定位节点的制造成本且能实现轴箱定位节点的轻量化是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种轴箱定位节点制造方法，其简化了轴箱定位节点的制造工艺，降低了轴箱定位节点的制造成本且实现了轴箱定位节点轻量化的设计要求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种轴箱定位节点制造方法，其是先设置带有减重孔一的芯轴左件和带有减重孔二的芯轴右件，再将带有减重孔一的芯轴左件和带有减重孔二的芯轴右件通过过盈装配压装到一起组成金属芯轴，然后沿金属芯轴的周向，将芯轴左件和芯轴右件过盈装配处焊接起来，最后将金属芯轴、整体式橡胶和金属外套通过一次硫化进行一体成型。

优选的，当将芯轴左件和芯轴右件通过过盈装配压装到一起组成金属芯轴后，沿金属芯轴的周向，在芯轴左件和芯轴右件过盈装配处设置焊接槽，再对芯轴左件和芯轴右件进行焊接，焊接完成后，焊缝位于焊接槽内。

优选的，所述芯轴左件包括圆锥台形左端部和与所述圆锥台形左端部的小头端连成一体的轴端部一，减重孔一设置在圆锥台形左端部中，所述芯轴右件包括圆锥台形右端部和与所述圆锥台形右端部的小头端连成一体的轴端部二，减重孔二设置在圆锥台形右端部中；

在位于圆锥台形左端部的大头端部的外周面上设置有一整圈弧形凸起部一，在圆锥台形右端部的大头端部的外周面上设置有一整圈弧形凸起部二，当芯轴左件和芯轴右件组成金属芯轴后，弧形凸起部一和弧形凸起部二之间形成所述焊接槽。

优选的，所述金属外套包括金属外套一和金属外套二；金属外套一的内周面设置成与圆锥台形左端部相匹配的锥面，金属外套二的内周面设置成与圆锥台形右端部相匹配的锥面，整体式橡胶硫化粘接在金属外套一的内周面和圆锥台形左端部外周面之间以及金属外套二的内周面和圆锥台形右端部外周面之间的位置。

优选的，所述整体式橡胶包括位于金属外套一的内周面和圆锥台形左端部外周面之间的锥形橡胶一和位于金属外套二的内周面和圆锥台形右端部外周面之间的锥形橡胶二，锥形橡胶一的大头端面与锥形橡胶二的大头端面连成一体；

设置锥形橡胶体一的锥面与沿金属芯轴的轴向之间的夹角=锥形橡胶体二的锥面与沿金属芯轴的轴向之间的夹角=k；

通过调整k的角度值从而调整轴箱定位节点的纵/横向刚度比。

优选的，所述k的角度值为30°至45°。

优选的，所述减重孔一和减重孔二均为圆锥台状，圆锥台状减重孔一的小头端直径和圆锥台状减重孔二的小头端直径均为a，圆锥台状减重孔一的大头端直径和圆锥台状减重孔二的大头端直径均为b，沿金属芯轴轴向，圆锥台状减重孔一的小头端到圆锥台状减重孔二的小头端之间的距离设置为c，则：

。

优选的，沿金属芯轴的周向，在位于锥形橡胶一的大头端面与锥形橡胶二的大头端面连成一体处设置有内凹腔，弧形凸起部一最高点与内凹腔最低点之间的锥形橡胶一的厚度=弧形凸起部二最高点与内凹腔最低点之间的锥形橡胶二的厚度=d，焊缝的外周面设置为弧形，焊缝弧形外周面的半径设置为Rf，焊缝弧形外周面的最低点与内凹腔最低点之间的整体式橡胶的厚度设置为e；

通过调整d，e和Rf的值来保证整体式橡胶的性能一致性。

优选的，所述d=3-6mm，e=5-8mm，Rf=6-9mm。

优选的，在位于靠近轴端部一的金属外套一的一端部上设置有轴向凸出环一，在位于靠近轴端部二的金属外套二的一端部上设置有轴向凸出环二，轴向凸出环一的轴向长度=轴向凸出环二的轴向长度=g；

通过调整g值，从而对轴箱与构架之间的横向间隙L进行调整。

本发明的有益效果在于：本发明中的金属芯轴采用两个中空的半轴结构组装而成，组装后的金属芯轴带有减重孔，减轻了产品的整体重量，实现了轴箱定位节点轻量化的设计要求且采用整体式橡胶一次硫化成型，简化了轴箱定位节点的制造工艺，降低了轴箱定位节点的制造成本。通过在位于缝隙的表面位置处设置焊接槽，利用焊缝将缝隙表面密封住，防止缝隙与硫化橡胶相接触，从而进一步保证了后续硫化工序的进行，提高了产品的质量。通过对称圆锥体结构，在保证低成本、制造简单的前提下，实现了低纵/横向刚度比，该性能特性能够有效的降低轮轨磨耗功、降低轴向轴承磨耗、提高抑制车辆蛇形运动的能力、提高车辆的横向稳定性。通过调整角度k值可有效的调整橡胶体投影到纵向、横向的有效面积，从而调整纵向、横向刚度的比值。通过FEA计算，在保证芯轴强度满足使用要求的前提下，通过调整值a、b、c，一方面可以有效减少原材料的用量，从而降低芯轴的价格；另一方面可以降低轻量化芯轴挖空部分的成型及加工难度，将芯轴的轻量化设计执行的更充分，获得轻量化设计的最优方案，从而达到产品轻量化、降低产品成本的目的。通过调整d，e和Rf的值来保证整体式橡胶的性能一致性。这样设置，使得本实施例能够保证注射胶料能够平稳、顺利的从左边流动到右边，从而保证产品的锥形橡胶一、锥形橡胶二的性能一致。

附图说明

图1为本发明实施例中轴箱定位节点的轴向剖视结构示意图；

图2为图1中金属芯轴的轴向剖视结构示意图；

图3为图2中A部的放大结构示意图；

图4为图1中位于金属外套一侧处的局部轴向剖视结构示意图；

图5为图1中B部的放大结构示意图；

图6为本发明实施例中的轴箱定位节点安装到构架上后的结构示意图；

图中：1. 减重孔一，2. 芯轴左件，211. 圆锥台形左端部，212. 轴端部一，213.弧形凸起部一，3. 减重孔二，4. 芯轴右件，411. 圆锥台形右端部，412. 轴端部二，413.弧形凸起部二，5. 金属芯轴，6. 整体式橡胶，611. 锥形橡胶一，612. 锥形橡胶二，7. 金属外套，711. 金属外套一，712. 金属外套二，713. 轴向凸出环一，714. 轴向凸出环二，8.焊接槽，9. 焊缝，10.缝隙，11. 内凹腔，12. 构架，13.转臂，14. 轴箱定位节点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

实施例：如图1所示，一种轴箱定位节点制造方法，其是先通过铸造或锻造制造出带有减重孔一1的芯轴左件2和带有减重孔二3的芯轴右件4，再将带有减重孔一的芯轴左件2和带有减重孔二的芯轴右件4通过过盈装配压装到一起组成金属芯轴5，过盈量控制在0.1-0.15mm，然后沿金属芯轴5的周向，将芯轴左件2和芯轴右件4过盈装配处焊接起来，最后将金属芯轴5、整体式橡胶6和金属外套7通过一次硫化进行一体成型。本实施例中的金属芯轴采用两个中空的半轴结构组装而成，组装后的金属芯轴带有减重孔，减轻了产品的整体重量，实现了轴箱定位节点轻量化的设计要求且采用整体式橡胶一次硫化成型，简化了轴箱定位节点的制造工艺，降低了轴箱定位节点的制造成本。

如图2和图3所示，当将芯轴左件2和芯轴右件4通过过盈装配压装到一起组成金属芯轴后，沿金属芯轴的周向，在芯轴左件2和芯轴右件4过盈装配处设置焊接槽8，再对芯轴左件2和芯轴右件4进行焊接，焊接完成后，焊缝9位于焊接槽8内。当芯轴左件2和芯轴右件4进行过盈装配后，过盈装配处还是会存在细小的缝隙10，这样会对后续硫化工序造成影响，从而影响到产品的质量，本实施例通过在位于缝隙10的表面位置处设置焊接槽8，利用焊缝9将缝隙10表面密封住，防止缝隙10与硫化橡胶相接触，从而进一步保证了后续硫化工序的进行，提高了产品的质量。

所述芯轴左件2包括圆锥台形左端部211和与所述圆锥台形左端部211的小头端连成一体的轴端部一212，减重孔一1设置在圆锥台形左端部211中，所述芯轴右件4包括圆锥台形右端部411和与所述圆锥台形右端部411的小头端连成一体的轴端部二412，减重孔二3设置在圆锥台形右端部411中；

在位于圆锥台形左端部211的大头端部的外周面上设置有一整圈弧形凸起部一213，在圆锥台形右端部411的大头端部的外周面上设置有一整圈弧形凸起部二413，当芯轴左件2和芯轴右件4组成金属芯轴5后，弧形凸起部一213和弧形凸起部二413之间形成所述焊接槽8。

如图1和图2所示，所述金属外套7包括金属外套一711和金属外套二712；金属外套一711的内周面设置成与圆锥台形左端部211相匹配的锥面，金属外套二712的内周面设置成与圆锥台形右端部411相匹配的锥面，整体式橡胶6硫化粘接在金属外套一711的内周面和圆锥台形左端部211外周面之间以及金属外套二712的内周面和圆锥台形右端部411外周面之间的位置，这样使得本实施例中的整体式橡胶6形成对称圆锥体结构。根据车辆动力学计算表明，在设计过程中对转臂定位节点的纵/横向刚度比要求也越来越严格（纵向指的是沿金属芯轴的径向方向，横向指的是沿金属芯轴的轴向方向），纵/横向刚度比需求也越来越小，更小的纵/横向刚度比有利于提高车辆临界速度、提高车辆平稳性指标、降低轮轨磨耗功、降低轴承磨损。目前的转臂定位节点的纵/横向刚度比一般在3:1至6:1左右，如果需要实现更小的纵/横向刚度比，就需要适当减小产品的径向刚度，并增大轴箱定位节点的横向刚度。本实施例通过对称圆锥体结构，在保证低成本、制造简单的前提下，实现了低纵/横向刚度比，该性能特性能够有效的降低轮轨磨耗功、降低轴向轴承磨耗、提高抑制车辆蛇形运动的能力、提高车辆的横向稳定性。

如图1和图4所示，所述整体式橡胶6包括位于金属外套一711的内周面和圆锥台形左端部211外周面之间的锥形橡胶一611和位于金属外套二712的内周面和圆锥台形右端部411外周面之间的锥形橡胶二612，锥形橡胶一611的大头端面与锥形橡胶二612的大头端面连成一体；

设置锥形橡胶体一611的锥面与沿金属芯轴的轴向之间的夹角=锥形橡胶体二612的锥面与沿金属芯轴的轴向之间的夹角=k；

通过调整k的角度值从而调整轴箱定位节点的纵/横向刚度比。本实施例中，所述k的角度值为30°至45°。通过调整角度k值可有效的调整橡胶体投影到纵向、横向的有效面积，从而调整纵向、横向刚度的比值，本实施例能够实现1.5:1的低纵/横向刚度比，纵向刚度范围40-50kN/mm，横向刚度范围25-35kN/mm。

如图2和图4所示，所述减重孔一1和减重孔二3均为圆锥台状，圆锥台状减重孔一1的小头端直径a和圆锥台状减重孔二3的小头端直径均为a，圆锥台状减重孔一1的大头端直径和圆锥台状减重孔二3的大头端直径均为b，沿金属芯轴轴向，圆锥台状减重孔一1的小头端到圆锥台状减重孔二3的小头端之间的距离设置为c，则：

。

本实施例通过FEA计算，在保证芯轴强度满足使用要求的前提下，通过利用上述公式调整值a、b、c，一方面可以有效减少原材料的用量，从而降低芯轴的价格；另一方面可以降低轻量化芯轴挖空部分的成型及加工难度，将芯轴的轻量化设计执行的更充分，获得轻量化设计的最优方案，从而达到产品轻量化、降低产品成本的目的。

如图1、图3和图5所示，沿金属芯轴的周向，在位于锥形橡胶一611的大头端面与锥形橡胶二612的大头端面连成一体处设置有内凹腔11，弧形凸起部一213最高点与内凹腔11最低点之间的锥形橡胶一611的厚度=弧形凸起部二413最高点与内凹腔最低点之间的锥形橡胶二的厚度=d，焊缝9的外周面设置为弧形，焊缝弧形外周面的半径设置为Rf，焊缝9弧形外周面的最低点与内凹腔11最低点之间的整体式橡胶的厚度设置为e；通过调整d，e和Rf的值来保证整体式橡胶的性能一致性。这样设置，使得本实施例能够保证注射胶料能够平稳、顺利的从左边流动到右边，从而保证产品的锥形橡胶一、锥形橡胶二的性能一致，该设计是本发明能够采用整体硫化结构，实现低成本、制造简单的关键因素。在本实施例中，所述d=3-6mm，e=5-8mm，Rf=6-9mm。

如图1和图6所示，在位于靠近轴端部一的金属外套一711的一端部上设置有轴向凸出环一713，在位于靠近轴端部二的金属外套二712的一端部上设置有轴向凸出环二714，轴向凸出环一712的轴向长度=轴向凸出环二714的轴向长度=g；通过调整g值，从而对轴箱与构架之间的横向间隙L进行调整。当转臂式轴箱安装好后，通过图6可以看出轴箱与构架12之间的横向间隙为L，本实施例在外套端面设计金属凸台（值g），可以通过调整值g来调整值L，以满足不同车型轴箱与构架横向位移限制的要求，从而提高车辆的横向稳定性，提高轴箱定位节点的定位可靠性。

综上，本发明中的金属芯轴采用两个中空的半轴结构组装而成，组装后的金属芯轴带有减重孔，减轻了产品的整体重量，实现了轴箱定位节点轻量化的设计要求且采用整体式橡胶一次硫化成型，简化了轴箱定位节点的制造工艺，降低了轴箱定位节点的制造成本。通过在位于缝隙的表面位置处设置焊接槽，利用焊缝将缝隙表面密封住，防止缝隙与硫化橡胶相接触，从而进一步保证了后续硫化工序的进行，提高了产品的质量。通过对称圆锥体结构，在保证低成本、制造简单的前提下，实现了低纵/横向刚度比，该性能特性能够有效的降低轮轨磨耗功、降低轴向轴承磨耗、提高抑制车辆蛇形运动的能力、提高车辆的横向稳定性。通过调整角度k值可有效的调整橡胶体投影到纵向、横向的有效面积，从而调整纵向、横向刚度的比值。通过FEA计算，在保证芯轴强度满足使用要求的前提下，通过调整值a、b、c，一方面可以有效减少原材料的用量，从而降低芯轴的价格；另一方面可以降低轻量化芯轴挖空部分的成型及加工难度，将芯轴的轻量化设计执行的更充分，获得轻量化设计的最优方案，从而达到产品轻量化、降低产品成本的目的。通过调整d，e和Rf的值来保证整体式橡胶的性能一致性。这样设置，使得本实施例能够保证注射胶料能够平稳、顺利的从左边流动到右边，从而保证产品的锥形橡胶一、锥形橡胶二的性能一致。

以上实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种轴箱定位节点制造方法，其特征在于：其是先设置带有减重孔一的芯轴左件和带有减重孔二的芯轴右件，再将带有减重孔一的芯轴左件和带有减重孔二的芯轴右件通过过盈装配压装到一起组成金属芯轴，然后沿金属芯轴的周向，将芯轴左件和芯轴右件过盈装配处焊接起来，最后将金属芯轴、整体式橡胶和金属外套通过一次硫化进行一体成型。

2.根据权利要求1所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：当将芯轴左件和芯轴右件通过过盈装配压装到一起组成金属芯轴后，沿金属芯轴的周向，在芯轴左件和芯轴右件过盈装配处设置焊接槽，再对芯轴左件和芯轴右件进行焊接，焊接完成后，焊缝位于焊接槽内。

3.根据权利要求2所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：所述芯轴左件包括圆锥台形左端部和与所述圆锥台形左端部的小头端连成一体的轴端部一，减重孔一设置在圆锥台形左端部中，所述芯轴右件包括圆锥台形右端部和与所述圆锥台形右端部的小头端连成一体的轴端部二，减重孔二设置在圆锥台形右端部中；

在位于圆锥台形左端部的大头端部的外周面上设置有一整圈弧形凸起部一，在圆锥台形右端部的大头端部的外周面上设置有一整圈弧形凸起部二，当芯轴左件和芯轴右件组成金属芯轴后，弧形凸起部一和弧形凸起部二之间形成所述焊接槽。

4.根据权利要求3所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：所述金属外套包括金属外套一和金属外套二；金属外套一的内周面设置成与圆锥台形左端部相匹配的锥面，金属外套二的内周面设置成与圆锥台形右端部相匹配的锥面，整体式橡胶硫化粘接在金属外套一的内周面和圆锥台形左端部外周面之间以及金属外套二的内周面和圆锥台形右端部外周面之间的位置。

5.根据权利要求4所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：所述整体式橡胶包括位于金属外套一的内周面和圆锥台形左端部外周面之间的锥形橡胶一和位于金属外套二的内周面和圆锥台形右端部外周面之间的锥形橡胶二，锥形橡胶一的大头端面与锥形橡胶二的大头端面连成一体；

设置锥形橡胶体一的锥面与沿金属芯轴的轴向之间的夹角等于锥形橡胶体二的锥面与沿金属芯轴的轴向之间的夹角等于k；

通过调整k的角度值从而调整轴箱定位节点的纵/横向刚度比。

6.根据权利要求5所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：所述k的角度值为30°至45°。

7.根据权利要求5所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：所述减重孔一和减重孔二均为圆锥台状，圆锥台状减重孔一的小头端直径和圆锥台状减重孔二的小头端直径均为a，圆锥台状减重孔一的大头端直径和圆锥台状减重孔二的大头端直径均为b，沿金属芯轴轴向，圆锥台状减重孔一的小头端到圆锥台状减重孔二的小头端之间的距离设置为c，则：

。

8.根据权利要求5所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：沿金属芯轴的周向，在位于锥形橡胶一的大头端面与锥形橡胶二的大头端面连成一体处设置有内凹腔，弧形凸起部一最高点与内凹腔最低点之间的锥形橡胶一的厚度等于弧形凸起部二最高点与内凹腔最低点之间的锥形橡胶二的厚度等于d，焊缝的外周面设置为弧形，焊缝弧形外周面的半径设置为Rf，焊缝弧形外周面的最低点与内凹腔最低点之间的整体式橡胶的厚度设置为e；

通过调整d，e和Rf的值来保证整体式橡胶的性能一致性。

9.根据权利要求8所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：所述d=3-6mm，e=5-8mm，Rf=6-9mm。

10.根据权利要求4至9中任意一项权利要求所述的轴箱定位节点制造方法，其特征在于：在位于靠近轴端部一的金属外套一的一端部上设置有轴向凸出环一，在位于靠近轴端部二的金属外套二的一端部上设置有轴向凸出环二，轴向凸出环一的轴向长度等于轴向凸出环二的轴向长度等于g；

通过调整g值，从而对轴箱与构架之间的横向间隙L进行调整。

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