CN113020534B - 一种地铁轴承座的锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁轴承座的锻造方法，在制坯过程中将棒料锻造为中部为圆柱段，两侧为圆台段的初坯，使初坯整体呈截面为圆形的梭形结构，结构整体简单且趋近产品形态，减小后续操作过程中的锻造难度，减少所需锻压次数；在此基础上，进行压型、预锻和终锻几个步骤，可以在极短时间内完成，避免温度随时间挥发，保证产品质量，同时还大大提高了轴承座的生产效率，无需进行二火升温，也无需去除氧化皮，避免温度难以把控以及氧化皮缺陷等问题，具有简单实用、能耗较低、材料利用率高和有效提高产品质量等优点。

Description

一种地铁轴承座的锻造方法

技术领域

本发明涉及锻造成形技术领域，尤其涉及一种地铁轴承座的锻造方法。

背景技术

轴承座属于地铁转向架上的关键受力部件，其结构如图1和图2所示，由于两端部分长且狭窄壁薄，形状复杂，模锻难度极大。初始锻造方法只能采用自由锻然后机加工成型，产品加工工时长，原材料利用率极低，生产成本高，批量生产将造成巨大的浪费。

现在也存在轴承座的模锻方法，该套方法可生产两端尾部长度较短的轴承座，对于两端尾部较长的轴承座不适用。且现有方法为两火成型，两火的能耗较高，且两火成型过程中温度难以准确把控，材料利用率也未达到理想状态；胎模制坯为异形，操作复杂，生产过程不稳定，工时较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简单实用、能耗较低、材料利用率高和有效提高产品质量的地铁轴承座的锻造方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种地铁轴承座的锻造方法，包括以下步骤：

S1：制坯：将棒料锻造为中部为圆柱段，两侧为圆台段的初坯，所述圆台段从靠近圆柱段的端部至另一端部的直径逐渐减小，两侧的圆台段的长度不大于轴承座的两个尾部投影至水平线的长度；

S2：压型：将初坯放入压型模具内压型，使圆柱段相对圆台段沿垂直于圆柱段轴线的方向移位其直径的15％～20％的距离；使圆台段朝向圆柱段的移位方向弯折；

S3：预锻：将步骤S2压型完成的坯料放入预锻模具进行预锻，得到预锻结构，其中坯料的圆台段形成与轴承座的两个尾部的外廓结构一致的异形结构；圆柱段中与圆台段相错的部分形成与轴承座的角部外廓结构一致的拱形部，圆柱段中与圆台段相接的部分形成和轴承座的背部外廓结构一致的包绕部；

S4：终锻：将预锻结构放入与轴承座结构一致的终锻模具中进行终锻，使拱形部形成角部，两侧异形结构形成两个尾部，包绕部形成轴承座的背部；

S5：切边：将得到的轴承座放入切边机进行飞边切除。

作为上述技术方案的进一步改进：

地铁轴承座的锻造方法还包括步骤S6：压弯：将得到的轴承座放置在压弯模具上，并依靠压弯模具将朝向角部一侧的尾部的末端10％～30％处压弯，该压弯末端与该尾部的本体相垂直，其指向与角部上设置的U型槽的轴线平行。

所述压弯末端与尾部本体之间的过弯处为弧形段

所述压弯模具包括上模和下模，上模和下模之间设有穿入U型槽并对轴承座进行防径向移位的定位销。

所述棒料通过胎膜锻造、轧制、或者在锻造用空气锤或电液锤上安装型砧锻造得到初坯。

所述预锻模具中，上模和下模中与包绕部位置对应处的表面均为斜面，且两斜面的间距从远离拱形部一侧至另一侧逐渐增大。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的地铁轴承座的锻造方法，在制坯过程中将棒料锻造为中部为圆柱段，两侧为圆台段的初坯，使初坯整体呈截面为圆形的梭形结构，结构整体简单且趋近产品形态，减小后续操作过程中的锻造难度，减少所需锻压次数；并且该结构在原有棒料结构基础上进行锻造拔长即可，因此该过程用时极短，在转移下一至步骤前无需进行二火升温，也无需去除氧化皮，避免温度难以把控以及氧化皮缺陷等问题。在此基础上，进行压型、预锻和终锻几个步骤可以在极短时间内完成，避免温度随时间挥发，保证产品质量，同时还大大提高了轴承座的生产效率。

附图说明

图1是本发明的地铁轴承座的锻造方法得到的轴承座产品的主视结构示意图；

图2是本发明的地铁轴承座的锻造方法得到的轴承座产品的俯视结构示意图；

图3是本发明的地铁轴承座的锻造方法中初坯的结构示意图；

图4是本发明的地铁轴承座的锻造方法中压型步骤的示意图；

图5是本发明的地铁轴承座的锻造方法中压型后坯料的结构示意图；

图6是本发明的地铁轴承座的锻造方法中预锻结构在预锻模具内的结构示意图；

图7是图6中A-A处的结构示意图；

图8是本发明的地铁轴承座的锻造方法中压弯步骤的示意图；

图9是材料在本发明的地铁轴承座的锻造方法中各步骤的流线变化示意图。

图例说明：1、初坯；11、圆柱段；12、圆台段；2、轴承座；21、尾部；22、角部；221、U型槽；23、背部；3、预锻结构；31、拱形部；32、包绕部；4、压弯模具；41、定位销。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例：

本实施例的地铁轴承座的锻造方法，得到如图1和图2所示的轴承座2产品，包括以下步骤：

S1：制坯：将棒料锻造为中部为圆柱段11，两侧为圆台段12的初坯1，如图3所示，圆台段12从靠近圆柱段11的端部至另一端部的直径逐渐减小，两侧的圆台段12的长度不大于轴承座2的两个尾部21投影至水平线的长度，以避免后续竖直方向的锻造缺陷或尾部21缺肉。

初坯1的结构整体简单且趋近产品形态，减小后续操作过程中的锻造难度，减少所需锻压次数；由于是从圆棒料拔长至梭形形状，变形简单且均匀，流线是沿梭形结构分布，如图9所示，均匀流畅，相比直接由圆棒料锻造成预锻结构的传统锻造方法来说，这种成型方式有效避免流线出现突兀夹角甚至割裂的情况，使构成尾部21的流线与构成角部22和背部23的流线圆滑的衔接，利于后续成形。

并且该结构在原有棒料结构基础上进行锻造拔长即可，因此该过程用时极短，在转移下一至步骤前无需进行二火升温，也无需去除氧化皮，避免温度难以把控以及氧化皮缺陷等问题，表面质量更高，同时也避免操作步骤多导致每件工件的变形均匀性不一致。在此基础上，进行压型、预锻和终锻几个步骤可以在极短时间内完成，避免温度随时间挥发，保证产品质量，同时还大大提高了轴承座2的生产效率；

S2：压型：如图4所示，将初坯1放入压型模具内压型，使圆柱段11相对圆台段12沿垂直于圆柱段11轴线的方向移位其直径的15％～20％的距离；使圆台段12朝向圆柱段11的移位方向弯折。得到如图5所示的坯料，该步骤中将压型模具安装在锻造压力机上，初坯1中间部位料压入一侧，使之进一步对应轴承座2的中间部位，从S1中的梭形结构初坯1压型得到的该结构能够有效避免内部流线错位，顺畅包绕尾部21和角部22的衔接之处，使该受力处的内部流线与该处受力垂直，增强整体的抗剪强度。

而圆台段12发生弯折，使其外形更贴近轴承座2的两个尾部21结构，即角度α₂向图1中的角度α₁接近，角度β₂向图1中的角度β₁接近，内部的流线形状发生弯曲变化，方便后续构造尾部21和角部22、尾部21和背部23的连接处，避免此处的流线发生大角度折角，保证流线的流畅性。

此过程的移位和弯折朝向相同，施力方向一致，因此一锤便可以实现变形，变形过程简单，不会造成金属流线断裂、弯折，避免产生锻造缺陷；

S3：预锻：将步骤S2压型完成的坯料放入预锻模具进行预锻，得到预锻结构3，如图6所示，其中坯料的圆台段12形成与轴承座2的两个尾部21的外廓结构一致的异形结构；圆柱段11中与圆台段12相错的部分形成与轴承座2中部的角部22外廓结构一致的拱形部31，圆柱段11中与圆台段12相接的部分形成和轴承座2的背部23外廓结构一致的、包绕于拱形部31外且与异形结构相接的包绕部32；从而进一步向轴承座2的结构接近，并且由于压型后的坯料结构本就接近轴承座结构，该预锻过程一锤便可实现变形；

S4：终锻：将预锻结构3放入与轴承座2结构一致的终锻模具中进行终锻，使拱形部31形成角部22，两侧异形结构形成两个尾部21，包绕部32形成轴承座2的背部23；经过压型、预锻后的预锻结构3仅通过二到三锤便能够达到轴承座2结构，坯料锻造过程整体仅需要四到五锤便可完成，可以实现一火成型，锻造效率较高。

S5：切边：将得到的轴承座2放入切边机进行飞边切除。

这种锻造方法不再是棒料直接在复杂型腔内直接锻造，而是经过压型、预锻和终锻的逐步变形过程，材料几乎不会出现较大的偏离以及充不满等问题，因此材料利用率极高，加工余量小，不仅缩短了后续机加工时间，相比自由锻还能节省70％～80％的材料，并且正是由于材料用量省，在锻造单个轴承座时，所选棒料的量便更少，降低投入成本。

本实施例中，如图8所示，地铁轴承座的锻造方法还包括步骤S6：压弯：将得到的轴承座2放置在压弯模具4上，并依靠压弯模具4将朝向角部22一侧的尾部21的末端10％～30％压弯至与该尾部21的本体相垂直，该压弯末端与该尾部21的本体相垂直，其指向与角部22上设置的U型槽的轴线平行，形成最终的轴承座2产品锻件。尾部21的弯曲部分指向垂直于轴承座2产品锻件的所在平面，不仅能够增加焊接面积和受力面积，还能承载更大的力作用，并使轴承座2抵抗复杂的侧向力作用而不发生变形，增加了轴承座2服役的稳定性，同时增加其抵抗侧向力的作用。防止焊接连接处在侧向力的作用下产生裂纹。

本实施例中，压弯末端与尾部21本体之间的过弯处为弧形段，避免垂直过弯在压型过程中易开裂和易断裂等缺陷。

本实施例中，压弯模具4包括上模和下模，上模和下模之间设有穿入U型槽221并对轴承座2进行防径向移位的定位销41。由于弯形过程为尾部21局部弯曲，锻件受力不均容易错移，因此设置定位销41，使定位销41穿入U型槽221中的圆弧部分，该定位销41可以利用产品的锻造拔模斜度进行定位固定，可以有效防止产品错移。

本实施例中，棒料通过胎膜锻造、轧制、或者在锻造用空气锤或电液锤上安装型砧锻造得到初坯1。本实施例的初坯1是在电液锤上安装型砧锻造而成，这样可以减小劳动强度，方便移动，避免人工搬运胎模，同时安装在设备上较胎模精度高。

本实施例中，预锻模具中，上模和下模中与包绕部32位置对应处的表面均为斜面，如图7所示，且两斜面的间距从远离拱形部31一侧至靠近拱形部31一侧逐渐增大。在预锻过程中，由于该斜面结构的存在，可以使金属沿着斜面从包绕部32流向拱形部31，便于后续角部22的成型，同时还能减少包绕部32处的金属流向外侧的飞边槽，进一步增加了材料的利用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种地铁轴承座的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制坯：将棒料锻造为中部为圆柱段（11），两侧为圆台段（12）的初坯（1），所述圆台段（12）从靠近圆柱段（11）的端部至另一端部的直径逐渐减小，两侧的圆台段（12）的长度不大于轴承座（2）的两个尾部（21）投影至水平线的长度；

S2：压型：将初坯（1）放入压型模具内压型，使圆柱段（11）相对圆台段（12）沿垂直于圆柱段（11）轴线的方向移位其直径的15%~20%的距离；使圆台段（12）朝向圆柱段（11）的移位方向弯折；

S3：预锻：将步骤S2压型完成的坯料放入预锻模具进行预锻，得到预锻结构（3），其中坯料的圆台段（12）形成与轴承座（2）的两个尾部（21）的外廓结构一致的异形结构；圆柱段（11）中与圆台段（12）相错的部分形成与轴承座（2）的角部（22）外廓结构一致的拱形部（31），圆柱段（11）中与圆台段（12）相接的部分形成和轴承座（2）的背部（23）外廓结构一致的包绕部（32）；

S4：终锻：将预锻结构（3）放入与轴承座（2）结构一致的终锻模具中进行终锻，使拱形部（31）形成角部（22），两侧异形结构形成两个尾部（21），包绕部（32）形成轴承座（2）的背部（23）；

S5：切边：将得到的轴承座（2）放入切边机进行飞边切除；

S6：压弯：将得到的轴承座（2）放置在压弯模具（4）上，并依靠压弯模具（4）将朝向角部（22）一侧的尾部（21）的末端10%~30%处压弯，该压弯末端与该尾部（21）的本体相垂直，其指向与角部（22）上设置的U型槽（221）的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的地铁轴承座的锻造方法，其特征在于：所述压弯末端与尾部（21）本体之间的过弯处为弧形段。

3.根据权利要求1所述的地铁轴承座的锻造方法，其特征在于：所述压弯模具（4）包括上模和下模，上模和下模之间设有穿入U型槽（221）并对轴承座（2）进行防径向移位的定位销（41）。

4.根据权利要求1所述的地铁轴承座的锻造方法，其特征在于：所述棒料通过胎膜锻造、轧制、或者在锻造用空气锤或电液锤上安装型砧锻造得到初坯（1）。

5.根据权利要求1所述的地铁轴承座的锻造方法，其特征在于：所述预锻模具中，上模和下模中与包绕部（32）位置对应处的表面均为斜面，且两斜面的间距从远离拱形部（31）一侧至另一侧逐渐增大。

Images