CN210188351U - 双s型辐板车轮压弯成形装置 - Google Patents

双s型辐板车轮压弯成形装置 Download PDF

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张磊
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Abstract

本实用新型公开了一种双S型辐板车轮压弯成形装置,包括上压弯模和与上压弯模相配合以使车轮轧制坯上的第一凸起部和第二凸起部处的金属朝向S型部位处流动的下压弯模,车轮轧制坯上的第一凸起部和第二凸起部为错开布置。本实用新型的双S型辐板车轮压弯成形装置,使得轧制坯辐板的两个错位布置的凸台部位处的金属合理流动到车轮S型部位,实现对S型部位的金属补偿,可保证车轮压弯后各部位金属余量分布合理,确保车轮成型坯尺寸合格,提高材料利用率和双S型辐板车轮的合格率。

Description

双S型辐板车轮压弯成形装置
技术领域
本实用新型属于火车车轮成形设备技术领域,具体地说,本实用新型涉及一种双S型辐板车轮压弯成形装置。
背景技术
随着世界轨道交通的迅猛发展,其车轮需求量极大。有一种车轮的辐板形状极为特殊,为双S型,与驼峰相像,由于其在改善列车运行时车轮受力情况等方面具有较高的科学性,因而被普遍采用。
目前整体辗钢车轮的成形工艺主要包括预成型、成型、轧制、压弯冲孔四道工序。由于双S型辐板车轮形状较为复杂,制造难度较大,在批量化生产时,存在以下问题:
(1)车轮压弯变形抗力偏大,压力机吨位较难满足;
(2)压弯结束后,车轮压制辐板区域经常尺寸不足、充填不满,造成大量废品;
(3)毛坯车轮设计余量偏大,辐板各部位金属余量不均匀,导致后期加工质量和效率偏低,金属利用率较低;
(4)车轮压弯时无法准确定位,导致压弯成形质量不稳定。
随着车轮市场的竞争激烈化,其车轮成材率、合格率直接影响厂内的经济效益及利润,而车轮压弯作为最后一道工序,将直接决定车轮坯最终形状,因此重新设计双S型辐板车轮压弯成形方法及装置,对车轮批量化制造具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提供一种双S型辐板车轮压弯成形装置,目的是提高双S型辐板车轮的合格率。
为了实现上述目的,本实用新型采取的技术方案为:双S型辐板车轮压弯成形装置,包括上压弯模和与上压弯模相配合以使车轮轧制坯上的第一凸起部和第二凸起部处的金属朝向S型部位处流动的下压弯模,车轮轧制坯上的第一凸起部和第二凸起部为错开布置。
所述第一凸起部设置于所述车轮轧制坯的内侧辐板面上,所述第二凸起部设置于车轮轧制坯的外侧辐板面上,第一凸起部与车轮轧制坯的轴线之间的距离小于第二凸起部与车轮轧制坯的轴线之间的距离。
所述上压弯模包括上模本体以及设置于上模本体上且用于对车轮轧制坯施加压力的内定位台和外定位台,内定位台和外定位台朝向上模本体的下方凸出。
所述上模本体具有用于与车轮轧制坯相接触的上模工作面,上模工作面为圆弧面且上模工作面位于所述内定位台与所述外定位台之间。
所述下压弯模具有用于与车轮轧制坯相接触的第一下模工作面和第二下模工作面,第一下模工作面和第二下模工作面均为圆弧面,第一下模工作面位于所述内定位台的下方,第二下模工作面位于所述外定位台的下方。
所述下压弯模具有避让面,避让面位于所述第一下模工作面和所述第二下模工作面之间,避让面与车轮轧制坯之间具有间隙。
所述第一下模工作面和所述第二下模工作面的高度相同,所述避让面的高度小于第一下模工作面和第二下模工作面的高度。
本实用新型的双S型辐板车轮压弯成形装置,使得轧制坯辐板的两个错位布置的凸台部位处的金属合理流动到车轮S型部位,实现对S型部位的金属补偿,可保证车轮压弯后各部位金属余量分布合理,确保车轮成型坯尺寸合格,提高材料利用率和双S型辐板车轮的合格率。
附图说明
本说明书包括以下附图,所示内容分别是:
图1是本实用新型双S型辐板车轮压弯成形装置的结构示意图;
图2是上压弯模的结构示意图;
图3是上压弯模与下压弯模对车轮坯进行压弯变形的结构示意图;
图4是车轮轧制坯的剖视图;
图5是图4中A处放大图;
图6是车轮压弯坯的剖视图;
图7是图6中B处放大图;
图8是双S型辐板车轮的剖视图;
图中标记为:1、上模座;2、压弯上模盖;3、上压弯模;301、上模本体;302、内定位台;303、外定位台;304、上模工作面;4、上活套;5、车轮坯;6、下压弯模;601、第一下模工作面;602、第二下模工作面;603、避让面;7、顶料套;8、压弯下模垫;9、顶料套座;10、下模座;11、下模压环;12、上模压环;13、第一凸起部;14、第二凸起部;15、轮毂孔;16、轮毂;17、双S型辐板;18、轮辋;19、踏面;20、轮缘;21、第一内壁面;22、第二内壁面;23、第一外壁面;24、第二外壁面;25、轧制坯轮辋;26、轧制坯轮毂;27、轧制坯辐板;28、压弯坯轮辋;29、压弯坯轮毂;30、压弯坯辐板。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明,目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,并有助于其实施。
需要说明的是,在下述的实施方式中,所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系,也不代表先后的执行顺序,而仅仅是为了描述的方便。
如图1至图7所示,本实用新型提供了一种双S型辐板车轮压弯成形装置,包括上压弯模3和与上压弯模3相配合以使车轮轧制坯上的第一凸起部13和第二凸起部14处的金属朝向S型部位处流动的下压弯模6,车轮轧制坯上的第一凸起部13和第二凸起部14为错开布置。
具体地说,双S型辐板车轮的制造方法包括钢锭锯切工序、钢坯加热工序、锻压工序、轧制工序和压弯工序。在锻压工序,通过油压机将钢坯锻压成车轮压制坯;在轧制工序,利用轧机对压制车轮压制坯进行扩径,使轮辋部位金属流动以延长辐板,制备出车轮轧制坯。如图4和图5所示,第一凸起部13设置于车轮轧制坯的内侧辐板面上,第二凸起部14设置于车轮轧制坯的外侧辐板面上,第一凸起部13与车轮轧制坯的轴线之间的距离小于第二凸起部14与车轮轧制坯的轴线之间的距离。车轮轧制坯主要包括轧制坯轮辋25、轧制坯轮毂26、轧制坯辐板27、第一凸起部13和第二凸起部14,轧制坯轮辋25、轧制坯轮毂26和轧制坯辐板27为同轴设置,轧制坯辐板27位于轧制坯轮辋25和轧制坯轮毂26之间。第一凸起部13为在轧制坯辐板27的内侧辐板面上形成的凸起结构,第一凸起部13凸出于轧制坯辐板27的内侧辐板面,第二凸起部14为在轧制坯辐板27的外侧辐板面上形成的凸起结构,第二凸起部14凸出于轧制坯辐板27的外侧辐板面,第一凸起部13与轧制坯轮毂26之间的距离小于第二凸起部14与轧制坯轮毂26之间的距离。第一凸起部13和第二凸起部14为错开布置,该错开布置是指在轧制坯辐板27的厚度方向上,第一凸起部13和第二凸起部14不处于与轧制坯辐板27的厚度方向相平行的同一直线上,轧制坯辐板27的厚度方向与车轮轧制坯的轴线相平行。
在双S型辐板车轮的成形工艺中,其难度最大为双S型辐板车轮的压弯,即车轮轧制坯经过压弯后制备成车轮压弯坯。车轮轧制坯的轧制坯辐板27主要分为压制辐板区域和轧制辐板区域两部分,压制辐板区域是在锻压工序中锻压形成,轧制辐板区域是在轧制工序中通过轧机对车轮压制坯进行扩径而形成,压制辐板区域位于轧制坯轮毂26和轧制辐板区域之间且压制辐板区域与轧制坯轮毂26和轧制辐板区域连接,轧制辐板区域位于轧制坯轮辋25和压制辐板区域之间且轧制辐板区域与轧制坯轮辋25和压制辐板区域连接。在双S型辐板车轮的实际生产中,在压弯工序,车轮轧制坯的轧制辐板区域在压弯过程中不易出现拉薄、拉裂等风险,而压制辐板区域在成形出S型部位容易出现拉薄、拉裂等风险。
现有的常规车轮轧制坯的辐板整体区域为平面,辐板面金属平整、均匀,压弯结束后,压制辐板部位经常充填不满,尺寸不合。经过实际生产及有限元模拟分析,主要原因是双S型辐板车轮的S型部位处的弧度大、金属量多;而非S型的部位处的金属量小。如若采用常规的轧制坯进行压弯,其压弯后的压制辐板S型部位经常出现金属填充不满的现象,而其余非S型的部位处的金属量多,金属填充过满,从而造成整个辐板部位金属余量分布不均、S型处的尺寸不足。
因此,本实施例结合常规压弯方法及车轮成形坯余量的分布特点,重新设计了压弯前的轧制坯,专门设计一种“错位凸台金属补偿法”,即通过在车轮轧制坯的辐板内外侧设置第一凸起部13和第二凸起部14,这样车轮辐板压弯过程中,第一凸起部13和第二凸起部14处的金属可合理分配到压制辐板的S型部位处,保证车轮压弯后各部位金属余量分布合理,从而避免常规车轮压弯方法产生的风险,获得合格车轮坯,提高金属的成材率、合格率的同时,进一步提高车轮生产效率,实现双S型辐板车轮的批量化生产。
如图1所示,本实用新型的双S型辐板车轮压弯成形装置还包括上模座1、设置于上模座1上的压弯上模盖2、设置于压弯上模盖2上的上活套、下模座10、设置于下模座10上的压弯下模垫8、设置于下模座10上的顶料套座和设置于顶料套座上的顶料套,压弯上模盖2固定设置于上模座1上,上压弯模3位于压弯上模盖2的下方且上压弯模3与压弯上模盖2固定连接,压弯下模垫8固定设置于下模座10上,下压弯模6固定设置于压弯下模垫8上,下压弯模6位于上压弯模3的正下方。在压弯工序中,将车轮轧制坯放置在下压弯模6与上压弯模3之间,上模座1带动上压弯模3下压,使得上压弯模3可以对车轮轧制坯施加向下的压力,使车轮轧制坯进行压弯成形。
如图1至图3所示,上压弯模3包括上模本体301以及设置于上模本体301上且用于对车轮轧制坯施加压力的内定位台302和外定位台303,上模本体301与压弯上模盖2固定连接,内定位台302和外定位台303与上模本体301固定连接,内定位台302和外定位台303朝向上模本体301的下方凸出,内定位台302和外定位台303为在上模本体301的底面上形成的凸起结构,内定位台302和外定位台303用于对车轮辐板的压弯变形量进行精准定位,精确控制车轮辐板最终形状。上模本体301具有用于与车轮轧制坯相接触的上模工作面304,上模工作面304为圆弧面且上模工作面304位于内定位台302与外定位台303之间。下压弯模6具有用于与车轮轧制坯相接触的第一下模工作面601和第二下模工作面602,第一下模工作面601和第二下模工作面602均为圆弧面,第一下模工作面601位于内定位台302的下方,第二下模工作面602位于外定位台303的下方。
如图1至图3所示,下压弯模6具有避让面603,避让面603位于第一下模工作面601和第二下模工作面602之间,避让面603与车轮轧制坯之间具有间隙。在压弯工序中,内定位台302、外定位台303和上模工作面304位于车轮轧制坯的上方,第一下模工作面601、第二下模工作面602和避让面603位于车轮轧制坯的下方,内定位台302是在第一凸起部13处与车轮轧制坯的内侧辐板面相接触,上模工作面304和外定位台303均与车轮轧制坯的内侧辐板面相接触,第一下模工作面601是在第二凸起部14处与车轮轧制坯的外侧辐板面相接触,第二下模工作面602与车轮轧制坯的外侧辐板面相接触,避让面603与车轮轧制坯的外侧辐板面不接触,避让面603与车轮轧制坯的外侧辐板面之间具有间隙。因此,在车轮轧制坯的压弯成形过程中,上压弯模3的上模工作面304、下压弯模6的第一下模工作面601和第二下模工作面602与车轮轧制坯接触、受力,贴合车轮辐板进行压弯变形,并预留出部分空间,以利于辐板金属流动,从而有效降低变形抗力,可使整个辐板部位的充满度同时得到保证。并在上压弯模3设计内外两个定位台,对车轮辐板的压弯变形量进行精准定位,精确控制车轮辐板最终形状。
如图1至图3所示,第一下模工作面601和第二下模工作面602的高度相同,避让面603的高度小于第一下模工作面601和第二下模工作面602的高度。内定位台302和外定位台303的高度相同,上模工作面304的高度小于内定位台302和外定位台303的高度,上压弯模3在上模工作面304处形成向下凸出的凸起结构,下压弯模6在第一下模工作面601和第二下模工作面602处分别形成一个向上凸出的凸起结构。如图6至图8所示,在成形出的车轮压弯坯上具有两个S型部位,上模工作面304与第一下模工作面601之间形成车轮压弯坯的一个S型部位,上模工作面304与第二下模工作面602之间形成车轮压弯坯的另一个S型部位。车轮压弯坯主要包括压弯坯轮辋28、压弯坯轮毂29和压弯坯辐板30,压弯坯轮辋28、压弯坯轮毂29和压弯坯辐板30为同轴固定连接,压弯坯辐板30位于压弯坯轮辋28和压弯坯轮毂29之间,压弯坯辐板30是形状为双S形的辐板,压弯坯辐板30具有两个S型部位,两个S型部位为连续布置且相连接,压弯坯轮辋28的形状与轧制坯轮辋25的形状相同,压弯坯轮毂29的形状与轧制坯轮毂26的形状相同。
在车轮轧制坯的压弯成形过程中,车轮轧制坯的轧制坯辐板逐渐变形成双S形辐板,逐渐成形出两个S型部位,车轮轧制坯上的第一凸起部13和第二凸起部14处的金属朝向远离轧制坯轮毂26的位置处流动,通过上压弯模3和与下压弯模6的配合,使车轮轧制坯上的第一凸起部13和第二凸起部14处的金属流向距离轧制坯轮毂26最近的一个S型部位处。
双S型辐板车轮的制造方法包括钢锭锯切工序、钢坯加热工序、锻压工序、轧制工序和压弯工序。压弯工序中,使车轮轧制坯上的第一凸起部13和第二凸起部14处的金属朝向S型部位处流动,车轮轧制坯上的第一凸起部13和第二凸起部14为错开布置。在制作双S型辐板车轮时,实现进行钢锭锯切工序,然后进行钢坯加热工序,然后进行锻压工序,再然后进行轧制工序,最后进行压弯工序。锻压工序中,将钢坯锻压成车轮压制坯,车轮压制坯上成型出第一凸起部13和第二凸起部14,第一凸起部13设置于车轮轧制坯的内侧辐板面上,第二凸起部14设置于车轮轧制坯的外侧辐板面上,第一凸起部13与车轮轧制坯的轴线之间的距离小于第二凸起部14与车轮轧制坯的轴线之间的距离。
以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然,本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进;或未经改进,将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.双S型辐板车轮压弯成形装置,其特征在于,包括上压弯模和与上压弯模相配合以使车轮轧制坯上的第一凸起部和第二凸起部处的金属朝向S型部位处流动的下压弯模,车轮轧制坯上的第一凸起部和第二凸起部为错开布置。
2.根据权利要求1所述的双S型辐板车轮压弯成形装置,其特征在于,所述第一凸起部设置于所述车轮轧制坯的内侧辐板面上,所述第二凸起部设置于车轮轧制坯的外侧辐板面上,第一凸起部与车轮轧制坯的轴线之间的距离小于第二凸起部与车轮轧制坯的轴线之间的距离。
3.根据权利要求1或2所述的双S型辐板车轮压弯成形装置,其特征在于,所述上压弯模包括上模本体以及设置于上模本体上且用于对车轮轧制坯施加压力的内定位台和外定位台,内定位台和外定位台朝向上模本体的下方凸出。
4.根据权利要求3所述的双S型辐板车轮压弯成形装置,其特征在于,所述上模本体具有用于与车轮轧制坯相接触的上模工作面,上模工作面为圆弧面且上模工作面位于所述内定位台与所述外定位台之间。
5.根据权利要求3所述的双S型辐板车轮压弯成形装置,其特征在于,所述下压弯模具有用于与车轮轧制坯相接触的第一下模工作面和第二下模工作面,第一下模工作面和第二下模工作面均为圆弧面,第一下模工作面位于所述内定位台的下方,第二下模工作面位于所述外定位台的下方。
6.根据权利要求5所述的双S型辐板车轮压弯成形装置,其特征在于,所述下压弯模具有避让面,避让面位于所述第一下模工作面和所述第二下模工作面之间,避让面与车轮轧制坯之间具有间隙。
7.根据权利要求6所述的双S型辐板车轮压弯成形装置,其特征在于,所述第一下模工作面和所述第二下模工作面的高度相同,所述避让面的高度小于第一下模工作面和第二下模工作面的高度。
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