CN114535379A - 一种高铁顶部盖板异型加强筋及其一体挤压成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁顶部盖板异型加强筋及其一体挤压成型工艺，包括如下步骤：S1：选材、加热；S2：挤压成型材；S3：冷却；S4：检测、精加工；S5：装筐、时效处理。本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺相较于传统的冷弯冲压成型，本发明采取热模挤压的方式进行加强筋的制作，在选材后通过加热分解材料内部的应力，方便在挤压时进行应力的释放，减少回弹增加型材的稳定性，同时高温也能增加型材的韧性，避免出现传统冲压工艺中内应力无法释放，导致长时间使用之后易断裂的情况出现，同时在进行后期应用加工的时候，需要对型材进行时效处理，从而进一步释放型材的内应力，增加型材韧性，减少断裂风险。

Description

一种高铁顶部盖板异型加强筋及其一体挤压成型工艺

技术领域

本发明涉及高铁配件制造技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高铁顶部盖板异型加强筋及其一体挤压成型工艺。

背景技术

目前高铁的顶部盖板上采用的加强筋都是通过冲压一次成型，之后再进行焊接，虽然生产效率高，但是在长时间使用时，冲压造成的加强筋的内部应力无法及时释放，随着顶部盖板的颠簸和持续受力，很容易出现裂痕，因此需要经常维修、更换，使用寿命短进而造成高铁的维护成本上升，焊接时局部受热也导致本就存在内应力的加强筋受力不均，进一步降低了加强筋的使用寿命。因此，有必要提出一种高铁顶部盖板异型加强筋及其一体挤压成型工艺，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种加强筋一体挤压成型工艺，包括如下步骤：

S1：选材、加热；

S2：挤压成型材；

S3：冷却；

S4：检测、精加工；

S5：装筐、时效处理。

优选的是，步骤S1中包括：

S101：选择耗材金属；

S102：锯切；

S103：将耗材金属加热。

优选的是，所述步骤S101中，在选择耗材金属的时候，需要对其进行成分分析并进行低倍实验。

优选的是，所述步骤S101中，所述耗材金属为铝棒，并且步骤S103中耗材金属的加热温度为470℃～510℃。

优选的是，在进行步骤S1的同时，需要对模具提前进行进行检测，检测后将模具进行加热升温，当模具温度升至420℃～510℃时，开始进行步骤S2，将加热后的耗材金属通过模具挤压成型材。

优选的是，在步骤S3中，将挤压后高温的型材进行淬火，同时进行风冷。

优选的是，在步骤S4中，首先冷却后的型材根据需要的长度进行中断操作，然后对其尺寸、表面光洁度进行检验，合格后经过两侧矫直处理后，进行定尺锯切，经过精加工后对成品型材的尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行检验，检验合格后，进行步骤S5中的装筐操作，并在应用时对型材加热至195±5℃，并保温2小时，根据所需型材的硬度在时效内进行相应的处理。

优选的是，步骤S5中，在进行时效处理的时候，会通过热风回收装置将步骤S2中冷却时散发的热气用于时效处理的加热，所述热风回收装置包括：送风管和辅助管，所述辅助管设置在所述送风管上，所述送风管可供步骤S2中冷却时散发的热气流通，所述辅助管包括：外管、内管、送风装置、加热器和风斗；

所述内管设置在所述外管的内部，所述内管通过所述风斗与所述外管连接，并且所述风斗贯穿所述外管与所述送风管连通，所述风斗与所述外管连接处的内径大于所述风斗与所述内管连接处的内径，所述风斗的内壁设置有若干个螺旋翅板；

所述加热器设置在所述内管的外壁上；

所述送风装置设置在所述外管上，并且所述送风装置上设置有温度传感器；

所述外管的侧壁上设置有若干个通风孔。

优选的是，挤压后的型材会通过应力释放装置的传送后进行步骤S3的冷却操作，所述应力释放装置包括若干个恒温滚轮，所述恒温滚轮包括内封环、外封环、侧壁封环、轴承和流通环板；

所述内封环设置在所述轴承的内壁上，所述内封环上设置有若干个安装孔；

所述外封环设置在所述轴承的外壁上；

所述侧壁封环通过所述流通环板设置在所述轴承的两个侧壁上；

所述轴承的外壁和内壁均间隔设置有若干个轴向流道；

所述流通环板上间隔设置有若干个径向流道，所述径向流道可将两个相邻的轴向流道连通，两个流通环板的所述径向流道交替设置。

一种应用一体挤压成型工艺制作的高铁顶部盖板异型加强筋，包括：端部加强筋、中间加强筋和纵梁加强筋；所述端部加强筋和所述纵梁加强筋分别设置在顶部盖板相对的两个侧边上，所述中间加强筋设置在两个所述纵梁加强筋之间，并位于顶部盖板的顶面上，所述纵梁加强筋通过连接件与顶部盖板的顶面连接。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺相较于传统的冷弯冲压成型，本发明采取热模挤压的方式进行加强筋的制作，在选材后通过加热分解材料内部的应力，方便在挤压时进行应力的释放，减少回弹增加型材的稳定性，同时高温也能增加型材的韧性，避免出现传统冲压工艺中内应力无法释放，导致长时间使用之后易断裂的情况出现，同时在进行后期应用加工的时候，需要对型材进行时效处理，从而进一步释放型材的内应力，增加型材韧性，减少断裂风险。

本发明所述的高铁顶部盖板异型加强筋及其一体挤压成型工艺，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺的工艺流程图。

图2为本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺的工艺流程图。

图3为本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺中热风回收装置的结构示意图。

图4为图3中辅助管的结构示意图。

图5为图4的剖面示意图。

图6为本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺中恒温滚轮的剖面分解示意图。

图7为本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺中恒温滚轮的剖面分解示意图。

图8为本发明所述的加强筋一体挤压成型工艺中恒温滚轮的轴向流道和径向流道的示意图。

图9为本发明所述的高铁顶部盖板异型加强筋的结构示意图。

图10为本发明所述的高铁顶部盖板的示意图。

图11为本发明所述的高铁顶部盖板异型加强筋的示意图。

图中：1送风管、2辅助管、21外管、22内管、23送风装置、24加热器、25风斗、26螺旋翅板、27温度传感器、28通风孔、3恒温滚轮、31内封环、32外封环、33侧壁封环、34轴承、35流通环板、36安装孔、37轴向流道、38径向流道、4端部加强筋、5中间加强筋、6纵梁加强筋、7连接件。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-图11所示，本发明提供了一种加强筋一体挤压成型工艺，包括如下步骤：

S1：选材、加热；

S2：挤压成型材；

S3：冷却；

S4：检测、精加工；

S5：装筐、时效处理。

上述技术方案的工作原理及有益效果：相较于传统的冷弯冲压成型，本发明采取热模挤压的方式进行加强筋的制作，在选材后通过加热分解材料内部的应力，方便在挤压时进行应力的释放，减少回弹增加型材的稳定性，同时高温也能增加型材的韧性，避免出现传统冲压工艺中内应力无法释放，导致长时间使用之后易断裂的情况出现，同时在进行后期应用加工的时候，需要对型材进行时效处理，从而进一步释放型材的内应力，增加型材韧性，减少断裂风险。

在一个实施例中，步骤S1中包括：

S101：选择耗材金属，所述耗材金属为铝棒，在选择耗材金属的时候，需要对其进行成分分析并进行低倍实验；

S102：锯切；

S103：将耗材金属加热，加热温度为470℃～510℃。

在进行步骤S1的同时，需要对模具提前进行进行检测，检测后将模具进行加热升温，当模具温度升至420℃～510℃时，开始进行步骤S2，将加热后的耗材金属通过模具挤压成型材。在步骤S3中，将挤压后高温的型材进行淬火，同时进行风冷。在步骤S4中，首先冷却后的型材根据需要的长度进行中断操作，然后对其尺寸、表面光洁度进行检验，合格后经过两侧矫直处理后，进行定尺锯切，经过精加工后对成品型材的尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行检验，检验合格后，进行步骤S5中的装筐操作，并在应用时对型材加热至195±5℃，并保温2小时，根据所需型材的硬度在时效内进行相应的处理。

上述技术方案的工作原理及有益效果：本实施例中采用铝棒作为耗材金属为例，首先需要对铝棒进行成分分析并进行低倍实验，之后根据需要进行锯切，然后将铝棒加热至470℃～510℃之间，以便在后续的挤压工艺中加快应力释放，避免挤压后的型材回弹变形，在给铝棒加热的同时对挤压模具也进行加热升温，避免挤压的时候铝棒和模具件存在温差，同时高温模具也可以在挤压的过程中给铝棒维持高温，辅助铝棒进行应力的释放，挤压后的高温型材进行淬火以提高刚度和硬度，同时进行风冷加速型材冷却，冷却之后的型材根据长度需求进行中断操作，然后对其表面光洁度以及尺寸进行检验，检验合格后经过两次矫直处理便可以根据相应的尺寸进行锯切，并进行后续的精加工，加工成成品型材后对其尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行检验，检验合格后装筐待用，在焊接至高铁顶部盖板的时候，需要将成品型材加热至195±5℃，同时进行保温2小时的操作进行退火，将内部应力进一步释放，从而使型材在保有足够的硬度和刚度情况下可以拥有足够的韧性，进而避免在日后应用中断裂，成品型材在升温、保温和降温的过程中硬度均不相同，焊接时应该根据所需型材的硬度在时效内进行相应的处理。

在一个实施例中，步骤S5中，在进行时效处理的时候，会通过热风回收装置将步骤S2中冷却时散发的热气用于时效处理的加热，所述热风回收装置包括：送风管1和辅助管2，所述辅助管2设置在所述送风管1上，所述送风管1可供步骤S2中冷却时散发的热气流通，所述辅助管2包括：外管21、内管22、送风装置23、加热器24和风斗25；

所述内管22设置在所述外管21的内部，所述内管22通过所述风斗25与所述外管21连接，并且所述风斗25贯穿所述外管21与所述送风管1连通，所述风斗25与所述外管21连接处的内径大于所述风斗25与所述内管22连接处的内径，所述风斗25的内壁设置有若干个螺旋翅板26；

所述加热器24设置在所述内管22的外壁上；

所述送风装置23设置在所述外管21上，并且所述送风装置23上设置有温度传感器27；

所述外管21的侧壁上设置有若干个通风孔28。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，在进行时效处理的时候，需要将成品型材放置在温室内进行升温和保温的操作，为了节省能源，在型材进行淬火冷却的时候，采用风冷进行冷却，并且风冷采用抽气式，抽离的热风会顺着送风管1排出，热风在送风管1排出的时候一部分热风可以经由辅助管2进入温室用来对成品型材升温和保温，温度传感器27会时刻对温室内的温度进行检测，当温度低于指定温度的时候，送风装置23和加热器24启动，送风装置23将温室内的空气抽送至内管22和外管21之间，经过加热器24的加热后从通风孔28和外管21排放至温室内，加热器24设置在内管22的外壁上，在给外管21内的空气加热的同时也可以给内管22内的热气进行加热，冷却用的热风经过螺旋翅片26之后可以发生旋转，从而在加热的时候能够增加与内管22的接触面积，进而提高加热器24给内管22内的热风加热的效率，当温度达到指定温度的时候，加热器24和送风装置23关闭，冷却用的热风经过风斗25的变径加速后可以输送至温室内，从而对温室进行热量输送，维持室内温度，进而降低成本。

在上述实施例中，可以提前对温度传感器27进行极限温度T_max的设定，因为上述实施例的耗材金属为铝棒，所以型材的加热温度需要设置为195±5℃，根据选择的耗材金属不同，应用时对型材的加热温度选择也不同，并且时效内对应的硬度也不同，因此以型材的加热温度为极限温度(铝制型材的极限温度为195℃，本实施例不以某一单独性状的金属单一举例)，温度传感器27可对其中的测温电阻的电阻值R_T进行实时测算，并将电阻值代入下述公式，来计算当前温室内的温度T；

其中T为温室内的当前温度；R_T为当前温度传感器27测算的测温电阻的实时电阻值；R₀为0℃时，测温装置中测温电阻的电阻值；X、Y、Z分别为1、2、3阶温度系数；

当即时温度T大于等于极限温度T_max时，加热器24和送风装置23不启动，温室依靠送风管1输送进来的热风便可以维持温度在公差之内。

当即时温度T小于极限温度T_max时，则说明温室内的温度未达到所需的极限温度T_max，此时送风装置23和加热器24启动，使温室内的空气进行循环并加热升温，同时加热器24还对内管22内的冷却用的热风加热，以达到快速提高室内温度的目的，通过温度传感器27可以对温室内的温度进行监控并控制送风装置23和加热器24的开关，进而可以将冷却用的热风循环利用，从而降低时效处理时的能耗，节约生产成本。

在一个实施例中，挤压后的型材会通过应力释放装置的传送后进行步骤S3的冷却操作，所述应力释放装置包括若干个恒温滚轮3，所述恒温滚轮3包括内封环31、外封环32、侧壁封环33、轴承34和流通环板35；

所述内封环31设置在所述轴承34的内壁上，所述内封环31上设置有若干个安装孔36；

所述外封环32设置在所述轴承34的外壁上；

所述侧壁封环33通过所述流通环板35设置在所述轴承34的两个侧壁上；

所述轴承34的外壁和内壁均间隔设置有若干个轴向流道37；

所述流通环板35上间隔设置有若干个径向流道38，所述径向流道38可将两个相邻的轴向流道37连通，两个流通环板35的所述径向流道38交替设置。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，挤压后的型材在送去冷却的时候可以经由应力释放装置进行前期的内应力释放，应力释放装置由若干个恒温滚轮3构成，既可以起到运输的作用，又可以在运输过程中避免型材出现表面和内里存在温差，导致热量和应力无法由内而外释放的情况，恒温滚轮3主要由轴承34构成，轴承34通过内部的滚珠分为外层和内层，内封环31设置在轴承34的内壁上(内层内壁)，外封环32设置在轴承34的外壁上(外层外壁)，侧壁封环33和流通环板35分别设置在轴承34的内层侧壁和外层侧壁上，如图7所示，轴承34的内层通过内封环31上的安装孔36与连接轴连接，轴承34的外层与型材接触，通过轴承34自身的分层结构，将恒温滚轮3分为保持型材温度的外层和减少热传递的内层，二者之间不会互相影响，进而使得恒温滚轮3与型材之间可以保持高温输送，从而给型材由内而外散热冷却释放应力的时间，同时给恒温滚轮3提供支持的连接轴也不会因为高温出现损毁，轴向流道37和径向流道38交替呈S形设置，如图8所示，轴承34外层的流道内填充高导热液体，可以快速适应型材温度，快速减少与型材接触的温差，轴承34内层的流道内填充低导热液体，避免热量传递至连接轴对其造成高温损害。

本发明提供了一种应用一体挤压成型工艺制作的高铁顶部盖板异型加强筋，包括：端部加强筋4、中间加强筋5和纵梁加强筋6；所述端部加强筋4和所述纵梁加强筋6分别设置在顶部盖板相对的两个侧边上，所述中间加强筋5设置在两个所述纵梁加强筋6之间，并位于顶部盖板的顶面上，所述纵梁加强筋6通过连接件7与顶部盖板的顶面连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，在高铁行进的时候，通过中间加强筋5可以减少顶部盖板的震颤，通过端部加强筋4和纵梁加强筋6可以增加顶部盖板和车厢以及相邻顶部盖板之间的连接强度，连接件7可以给纵梁加强筋6提供足够的连接力度，从而避免因纵梁加强筋6之间的中间加强筋5震颤导致纵梁加强筋6松脱的情况出现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选材、加热；

S2：挤压成型材；

S3：冷却；

S4：检测、精加工；

S5：装筐、时效处理。

2.根据权利要求1所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，步骤S1中包括：

S101：选择耗材金属；

S102：锯切；

S103：将耗材金属加热。

3.根据权利要求2所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤S101中，在选择耗材金属的时候，需要对其进行成分分析并进行低倍实验。

4.根据权利要求2所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，所述步骤S101中，所述耗材金属为铝棒，并且步骤S103中耗材金属的加热温度为470℃～510℃。

5.根据权利要求2所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，在进行步骤S1的同时，需要对模具提前进行进行检测，检测后将模具进行加热升温，当模具温度升至420℃～510℃时，开始进行步骤S2，将加热后的耗材金属通过模具挤压成型材。

6.根据权利要求1所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，在步骤S3中，将挤压后高温的型材进行淬火，同时进行风冷。

7.根据权利要求1所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，在步骤S4中，首先冷却后的型材根据需要的长度进行中断操作，然后对其尺寸、表面光洁度进行检验，合格后经过两侧矫直处理后，进行定尺锯切，经过精加工后对成品型材的尺寸、间隙、弯曲、扭拧进行检验，检验合格后，进行步骤S5中的装筐操作，并在应用时对型材加热至195±5℃，并保温2小时，根据所需型材的硬度在时效内进行相应的处理。

8.根据权利要求1所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，步骤S5中，在进行时效处理的时候，会通过热风回收装置将步骤S2中冷却时散发的热气用于时效处理的加热，所述热风回收装置包括：送风管(1)和辅助管(2)，所述辅助管(2)设置在所述送风管(1)上，所述送风管(1)可供步骤S2中冷却时散发的热气流通，所述辅助管(2)包括：外管(21)、内管(22)、送风装置(23)、加热器(24)和风斗(25)；

所述内管(22)设置在所述外管(21)的内部，所述内管(22)通过所述风斗(25)与所述外管(21)连接，并且所述风斗(25)贯穿所述外管(21)与所述送风管(1)连通，所述风斗(25)与所述外管(21)连接处的内径大于所述风斗(25)与所述内管(22)连接处的内径，所述风斗(25)的内壁设置有若干个螺旋翅板(26)；

所述加热器(24)设置在所述内管(22)的外壁上；

所述送风装置(23)设置在所述外管(21)上，并且所述送风装置(23)上设置有温度传感器(27)；

所述外管(21)的侧壁上设置有若干个通风孔(28)。

9.根据权利要求1所述的加强筋一体挤压成型工艺，其特征在于，挤压后的型材会通过应力释放装置的传送后进行步骤S3的冷却操作，所述应力释放装置包括若干个恒温滚轮(3)，所述恒温滚轮(3)包括内封环(31)、外封环(32)、侧壁封环(33)、轴承(34)和流通环板(35)；

所述内封环(31)设置在所述轴承(34)的内壁上，所述内封环(31)上设置有若干个安装孔(36)；

所述外封环(32)设置在所述轴承(34)的外壁上；

所述侧壁封环(33)通过所述流通环板(35)设置在所述轴承(34)的两个侧壁上；

所述轴承(34)的外壁和内壁均间隔设置有若干个轴向流道(37)；

所述流通环板(35)上间隔设置有若干个径向流道(38)，所述径向流道(38)可将两个相邻的轴向流道(37)连通，两个流通环板(35)的所述径向流道(38)交替设置。

10.一种应用权利要求1-9所述的一体挤压成型工艺制作的高铁顶部盖板异型加强筋，其特征在于，包括：端部加强筋(4)、中间加强筋(5)和纵梁加强筋(6)；所述端部加强筋(4)和所述纵梁加强筋(6)分别设置在顶部盖板相对的两个侧边上，所述中间加强筋(5)设置在两个所述纵梁加强筋(6)之间，并位于顶部盖板的顶面上，所述纵梁加强筋(6)通过连接件(7)与顶部盖板的顶面连接。

Images