一種用于鐵路貨車車軸輥鍛成型的輥鍛模具，尤其是在整個(gè)鍛造過程中，不需要模鍛且只采用四道次輥鍛，在輥鍛過程中通過在中間選取咬入口位置并掉頭輥鍛且同一副模具兩次運(yùn)用的輥鍛模具設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

鐵路貨運(yùn)行業(yè)近年來積極推進(jìn)重載提速，以緩解鐵路運(yùn)載能力的不足。而鐵路貨車車軸是鐵路貨車車輛行走部分最重要的部件，承受著車輛的自重和載荷，在列車運(yùn)行和停車時(shí)還承受沖擊力和制動(dòng)力，在高速和重載的狀態(tài)下受力情況就更為復(fù)雜，同時(shí)出于安全上的考慮，對(duì)貨車車軸有著更為嚴(yán)格的技術(shù)要求。因此除了在原材料和鍛后熱處理上充分注意保證滿足其技術(shù)要求外，在成型工藝上鐵路貨車車軸必須經(jīng)過軋制和鍛造兩次塑性變形過程，以達(dá)到成型至所需形狀和提高其力學(xué)性能的雙重目的。

目前現(xiàn)有的鐵路貨車車軸的鍛造工藝主要有兩種：第一種是自由鍛工藝，設(shè)備通常用水壓機(jī)，如業(yè)內(nèi)原來的車軸鍛造工藝，或下拉式快鍛液壓機(jī)，早期的自由鍛錘鍛造工藝已經(jīng)很少被采用，此工藝生產(chǎn)效率極低，勞動(dòng)強(qiáng)度極大，幾乎被淘汰；第二種工藝是徑向鍛造(或稱精鍛)工藝，設(shè)備通常選用大型數(shù)控的徑向鍛造機(jī)，代表性的是徑向鍛造機(jī)精鍛工藝。

現(xiàn)有的這兩種工藝存在的缺陷：1)鐵路貨車車軸在鍛造過程中，要求操作機(jī)鉗口應(yīng)始終保持與鍛軸同心和隨動(dòng)，保證鍛造的車軸不產(chǎn)生彎曲。原使用的操作機(jī)在鍛造過程中無上下動(dòng)作，因此生產(chǎn)中產(chǎn)生的彎、偏軸數(shù)量較多。2)該壓力機(jī)為老式三梁四柱結(jié)構(gòu)，四柱受力很難均衡。由于“水擊”現(xiàn)象導(dǎo)致機(jī)體的高壓管道經(jīng)常扯斷，同時(shí)還造成管道泄漏，需要大量補(bǔ)充乳化液，為了維持連續(xù)生產(chǎn)，有時(shí)應(yīng)急用未經(jīng)過乳化的自來水補(bǔ)充，導(dǎo)致液壓管道嚴(yán)重腐蝕，并引起泄漏和補(bǔ)充自來水的惡性循環(huán)。3)由于原水壓機(jī)對(duì)活動(dòng)橫梁壓下量無控制手段，供應(yīng)上為了保證鍛軸徑向尺寸不得不靠上下模具的閉合來保證鍛軸徑向尺寸，鍛軸過程中上下模具頻繁的閉合來保證鍛軸徑向尺寸，鍛軸過程中上下模具頻繁的閉合而引發(fā)的致命的問題：當(dāng)模具閉合的瞬間水壓機(jī)所承受的載荷為極限載荷，致使主機(jī)地腳松動(dòng)，機(jī)體產(chǎn)生嚴(yán)重的晃動(dòng)，這些問題已嚴(yán)重影響車軸的正常生產(chǎn)。

本發(fā)明是鐵路貨車車軸輥鍛成型輥鍛模具設(shè)計(jì)方法，在后半段輥鍛之后，再掉過頭來輥鍛前半段，并且與后半段是用同一副輥鍛模具，這比在一般輥鍛工藝中不僅減少模具成本，而且起到簡化輥鍛工藝的作用，并使承載部位的承載能力得到提高；本發(fā)明采用方料輥鍛，解決了承載部位的變形，改變承載部位的結(jié)構(gòu)和組織性能，使承載能力增強(qiáng)；本發(fā)明不僅克服了上述傳統(tǒng)工藝的缺陷，還減少勞動(dòng)人員，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，不僅提高勞動(dòng)效率，還節(jié)約勞動(dòng)成本。

由于鐵路貨車車軸本身的重量很重而且長度又特別長、承載部位要求承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)于鐵路貨車車軸的鍛造工藝只采用輥鍛工藝目前還未見文件資料記載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于鐵路貨車車軸輥鍛成型的輥鍛模具設(shè)計(jì)，其中在整個(gè)鍛造過程中只采用輥鍛成型且采用四道輥鍛模具而不需要模鍛成型，貨車車軸采用方型坯料，在輥鍛過程中咬入口在坯料中間位置，從該中間位置開始咬入，先把方形坯料的后半段經(jīng)過第一道、第二道、第三道、第四道模具進(jìn)行四道次輥鍛；該四道模具還用于對(duì)掉過頭的方形坯料的另一半進(jìn)行四道次輥鍛，并且輥鍛件的前半段和后半段在各道次輥鍛中對(duì)應(yīng)的長度相等。

第一道輥鍛模具中的α1＝25.6°，β1＝18.2°；L1-1＝309.6mm，L2-1＝227mm。第二道輥鍛模具中的α2＝33.5°，β2＝22.9°；L1-2＝387.7mm，L2-2＝284.2mm。第三道輥鍛模具中的α3＝37.2°，β3＝22.9°；L1-3＝471.6mm，L2-3＝284.2mm。第四道輥鍛模具中的α4＝44.3°，β4＝22.9°；L1-4＝558.1mm，L2-4＝284.2mm。輥鍛件的前半段和后半段在各道次輥鍛中對(duì)應(yīng)的長度相等，即第一道輥鍛后的L′_1-1＝L_1-1，L_2-1＝L′_2-1，L_3-1＝L′_3-1′；第二道輥鍛后的L_1-2＝L′_1-2，L_2-2＝L′_2-2，L_3-2＝L′_3-2；第三道輥鍛后的L_1-3＝L′_1-3，L_2-3＝L′_2-3，L_3-3＝L′_3-3；第四道輥鍛后的L_1-4＝L′_1-4，L_2-4＝L′_2-4，L_3-4＝L′_3-4。輥鍛模扇形包角γ＝115°。

附圖說明

圖1是鐵路貨車車軸輥鍛前的下料圖；

圖2是鐵路貨車車軸輥鍛前的下料截面A-A圖；

圖3是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第一道輥鍛模具的主視圖；

圖4是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第一道輥鍛模具的左視圖；

圖5是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第一道輥鍛件；

圖6是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第二道輥鍛模具的主視圖；

圖7是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第二道輥鍛模具的左視圖；

圖8是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第二道輥鍛件；

圖9是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第三道輥鍛模具的主視圖；

圖10是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第三道輥鍛模具的左視圖；

圖11是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第三道輥鍛件；

圖12是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第四道輥鍛模具的主視圖；

圖13是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第四道輥鍛模具的左視圖；

圖14是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第四道輥鍛件；

圖15是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第一道輥鍛件；

圖16是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第二道輥鍛件；

圖17是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第三道輥鍛件；

圖18是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第四道輥鍛件；

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例中的圖示說明如11′與11是對(duì)稱的同一個(gè)尺寸的物體，L′_2-1與L2-1是對(duì)稱尺寸，L′_1-1與L_1-1是對(duì)稱的尺寸等。

圖1是鐵路貨車車軸輥鍛前的下料尺寸，由于本發(fā)明采用方形坯料輥鍛，實(shí)際咬入口最大變形處4的選擇較為關(guān)鍵，這保證同一副輥鍛模具兩次利用，在輥鍛工藝中節(jié)約模具成本，同時(shí)起到簡化輥鍛工藝的作用，并能提高承載部位的承載能力，在本發(fā)明中實(shí)際咬入口最大變形處4選在坯料中間位置；標(biāo)號(hào)5是坯料的前半段，也是輥鍛機(jī)在掉頭輥鍛之前機(jī)械手的夾持端，標(biāo)號(hào)6是坯料的后半段，也是輥鍛機(jī)在掉頭之后機(jī)械手的夾持端；標(biāo)號(hào)5和標(biāo)號(hào)6是以實(shí)際咬入口最大變形處4為分界線分為前半段5和后半段6。圖2是圖1截面A-A的剖面圖，L為正方形邊長，且L＝300mm。

圖3是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第一道輥鍛模具的主視圖，圖中的L0是鍛輥中心距，且L0＝1600mm；11′是第一道輥鍛上模，11第一道輥鍛下模；M是上下模分模線，γ是輥鍛扇形模塊的角度，且γ＝115°；α₁和β₁是第一道有效變形角度；其中角度α₁＝25.6°，α₁在圖5中對(duì)應(yīng)的長度為L_1-1，且L_1-1＝309.6mm；角度β₁＝18.2°，β₁在圖5中對(duì)應(yīng)的長度為L_2-1，且L_2-1＝227mm；在圖5中L_3-1是輥鍛件的端部，且L_3-1＝115.2mm。

圖4是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第一道輥鍛模具的左視圖，L1和L4是止口尺寸，L1＝L4＝1320mm；L3是軋輥直徑，L3＝1100mm；L5是模塊寬度，L5＝540mm；L2是止口凹槽深度，L2＝15mm。

圖5是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第一道輥鍛件；L_1-1是貨車車軸的中間段x(圖18)在掉頭輥鍛之前第一道輥鍛后的長度，其長度等于車軸中間段x在第一道輥鍛長度的二分之一；L_2-1是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之前第一道輥鍛后的長度，L_3-1為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之前第一道輥鍛后的長度。

圖6是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第二道輥鍛模具的主視圖；圖中的L0是鍛輥中心距，且L0＝1600mm；22′是第二道輥鍛上模，22第二道輥鍛下模；M是上下模分模線，γ是輥鍛扇形模塊的角度，且γ＝115°；α₂和β₂是第二道有效變形角度；其中角度α₂＝33.5°，α₂在圖8中對(duì)應(yīng)的長度為L_1-2，且L_1-2＝387.7mm；角度β₁＝22.9°，β₂在圖8中對(duì)應(yīng)的長度為L_2-2，且L_2-2＝284.2mm；在圖8中L_3-2＝是輥鍛件的端部，且L_3-2＝149.7mm。

圖7是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第二道輥鍛模具的左視圖；圖中的L1、L2、L3、L4、L5與圖4的一樣。

圖8是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第二道輥鍛件；L1-2是貨車車軸的中間段x(圖18)在掉頭輥鍛之前第二道輥鍛后的長度，其長度等于車軸中間段x在第二道輥鍛長度的二分之一；L2-2是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之前第二道輥鍛后的長度，L3-2為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之前第二道輥鍛后的長度。

圖9是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第三道輥鍛模具的主視圖；圖中的L0是鍛輥中心距，且L0＝1600mm；33′是第三道輥鍛上模，33第三道輥鍛下模；M是上下模分模線，γ是輥鍛扇形模塊的角度，且γ＝115°；α₃和β₃是第三道有效變形角度；其中角度α₃＝37.2°，α₃在圖11中對(duì)應(yīng)的長度為L_1-3，且L_1-3＝471.6mm；角度β₃＝22.9°，β₃在圖11中對(duì)應(yīng)的長度為L_2-3，且L_2-3＝284.2mm；在圖11中L_3-3是輥鍛件的端部，L_3-3＝194.6mm。

圖10是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第三道輥鍛模具的左視圖；圖中的L1、L2、L3、L4、L5與圖4的一樣。

圖11是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第三道輥鍛件；L1-3是貨車車軸的中間段x(圖18)在掉頭輥鍛之前第三道輥鍛后的長度，其長度等于車軸中間段x在第三道輥鍛長度的二分之一；L2-3是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之前第三道輥鍛后的長度，L3-3為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之前第三道輥鍛后的長度。

圖12是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第四道輥鍛模具的主視圖；圖中的L0是鍛輥中心距，且L0＝1600mm；44′是第四道輥鍛上模，44第三道輥鍛下模；M是上下模分模線，γ是輥鍛扇形模塊的角度，且γ＝115°；α₄和β₄是第四道有效變形角度；其中角度α₄＝37.2°，α₄在圖14中對(duì)應(yīng)的長度為L_1-4，且L_1-4＝471.6mm；角度β₄＝22.9°，β₄在圖14中對(duì)應(yīng)的長度為L_2-4，且L_2-4＝284.2mm；在圖14中L_3-4是輥鍛件的端部，L_3-4＝233.5mm。

圖13是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第四道輥鍛模具的左視圖；圖中的L1、L2、L3、L4、L5與圖4的一樣。

圖14是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之前的第四道輥鍛件；L1-4是貨車車軸的中間段x(圖18)在掉頭輥鍛之前第四道輥鍛后的長度，其長度等于車軸中間段x在第四道輥鍛長度的二分之一；L2-4是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之前第四道輥鍛后的長度，L3-4為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之前第四道輥鍛后的長度。

圖15是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第一道輥鍛件；L′_1-1是圖3第一道輥鍛模中有效變形角度α₁對(duì)應(yīng)的長度，且L′_1-1＝L_1-1；L′_2-1是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之后在圖3中有效變形角度β₁對(duì)應(yīng)的長度，且L′_2-1＝L_2-1；L′_3-1為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之后第一道輥鍛后的長度，且L′_3-1＝L_3-1。

圖16是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第二道輥鍛件；L′_1-2是圖6第二道輥鍛模中有效變形角度α₂對(duì)應(yīng)的長度，且L′_1-2＝L_1-2；L′_2-2是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之后在圖6中有效變形角度β₂對(duì)應(yīng)的長度，且L′_2-2＝L_2-2；L′_3-2為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之后第二道輥鍛后的長度，且L′_1-2＝L_3-2。

圖17是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第三道輥鍛件；L′_1-3是圖9第三道輥鍛模中有效變形角度α₃對(duì)應(yīng)的長度，且L′_1-3＝L_1-3；L′_2-3是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之后在圖9中有效變形角度β₃對(duì)應(yīng)的長度，且L′_2-3＝L_2-3；L′_3-3為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之后第三道輥鍛后的長度，L′_3-3＝L_3-3。

圖18是鐵路貨車車軸掉頭輥鍛之后的第四道輥鍛件；L′_1-4是圖12第四道輥鍛模中有效變形角度α₄對(duì)應(yīng)的長度，且L′_1-4＝L_1-4；L′_2-4是貨車車軸的承載部位1在掉頭輥鍛之后在圖12中有效變形角度β₃對(duì)應(yīng)的長度，且L′_2-4＝L_2-4；L′_3-4為貨車車軸的懸臂端00在掉頭輥鍛之后第四道輥鍛后的長度，且L′_3-4＝L_3-4。

綜合以上所述，本發(fā)明提供一種用于鐵路貨車車軸輥鍛成型的輥鍛模具設(shè)計(jì)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，鐵路貨車車軸突破了自由鍛和徑向鍛造缺陷的束縛而進(jìn)入輥鍛工藝的半自動(dòng)化的鍛造工藝，本模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是此輥鍛是咬入口在中間位置咬入且用同一副輥鍛模具掉頭輥鍛的輥鍛模具設(shè)計(jì)方法。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡以本發(fā)明權(quán)利要求所做的改變，都應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。