專利名稱：一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大鍛件，尤其是鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法。
背景技術(shù)：
大鍛件的彎曲成形工藝一直是制約鍛造行業(yè)生產(chǎn)能力和水平的一大難題。由于大、中 型鍛件自身結(jié)構(gòu)以及性能指標(biāo)的特殊性，在普通鍛造設(shè)備和工裝下往往難以實(shí)現(xiàn)一次精確 彎曲成形。如果彎曲工裝設(shè)計(jì)的不合理，甚至?xí)诟黜?xiàng)性能指標(biāo)要求都非常高的鍛件彎曲 根部出現(xiàn)局部變薄嚴(yán)重甚至拉裂的質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。業(yè)內(nèi)大多采用粗獷式的彎曲 預(yù)成形輔以后續(xù)的校正工序或者購(gòu)置昂貴的彎曲專機(jī)以回避這一技術(shù)難題，無(wú)形中提高 了產(chǎn)品成本，同時(shí)使現(xiàn)有通用鍛造設(shè)備閑置。因此，研制既能滿足產(chǎn)品形狀和質(zhì)量要求又 能充分利用現(xiàn)有通用鍛造設(shè)備實(shí)現(xiàn)大批量工業(yè)生產(chǎn)，以顯著降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率 的大鍛件彎曲模結(jié)構(gòu)是十分必要的。
鐵路貨車鉤尾框是鐵路貨車上常用的傳力、承力和連接件，其制造質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)較高，
其形狀具有典型的u型框結(jié)構(gòu)，即屬于上述大鍛件的一種?，F(xiàn)有的鐵路貨車鉤尾框成型技
術(shù)中，解決其彎曲問(wèn)題時(shí)，常常是采用液壓折彎專機(jī)進(jìn)行翻板成型，具有設(shè)備造價(jià)昂貴、 加工成本高的缺陷，而且該技術(shù)是采用液壓為動(dòng)力將鍛件強(qiáng)行折彎，故常常導(dǎo)致鍛件彎曲 根部出現(xiàn)局部變薄，框臂高度超差嚴(yán)重的問(wèn)題，所以其還具有成型產(chǎn)品質(zhì)量差的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種成本低下、 加工質(zhì)量好的鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，該方法通過(guò)一個(gè)斜面凹模，和與其匹配的 凸模和背壓模實(shí)現(xiàn)，其中，所述斜面凹模上表具有一個(gè)凹槽型腔，凹槽型腔兩端面為內(nèi)低外高的斜面，凸模下表具有一個(gè)與所述凹槽型腔匹配的凸臺(tái)，所述凸臺(tái)下端面外形與鍛件 中部?jī)?nèi)表面形狀匹配，所述背壓模設(shè)置于凹槽型腔內(nèi)部，其上表的型面輪廓與鍛件中部外 側(cè)不彎曲區(qū)形狀相匹配，下表設(shè)置有彈性機(jī)構(gòu)與凹槽型腔底部連接，所述彈性機(jī)構(gòu)不受外 力時(shí)能將背壓模頂至斜面凹模上表；該方法包含以下步驟
a、 將鍛件毛坯預(yù)加熱至適宜溫度80(rC-90(TC;所述鍛件毛坯可為剛鍛造好的待彎曲 毛坯，這樣可利用其加工余熱，當(dāng)然如果是已經(jīng)冷卻的毛坯，就需加熱到上述適宜溫度， 這樣加熱后，利用鍛件材料本身的熱塑性，可利于彎曲成型，上述適宜溫度的范圍為申請(qǐng) 人大量實(shí)驗(yàn)后得出的結(jié)論值，在該溫度范圍內(nèi)，鍛件被適宜軟化到剛好易于彎曲但又不致 于發(fā)生流動(dòng)變形。
b、 上述預(yù)加熱后的鍛件毛坯，放置在斜面凹模上，并通過(guò)位于斜面凹模的凹槽型腔 上表的背壓模的型面輪廓實(shí)現(xiàn)與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀的精確定位，用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸 模加壓于鍛件毛坯，首先使鍛件毛坯與背壓模緊密貼合；
c、 用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模繼續(xù)下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最高點(diǎn)為第一支點(diǎn)進(jìn) 行第一次彎曲過(guò)程，當(dāng)彎曲角度與斜面角度相同時(shí)預(yù)彎過(guò)程結(jié)束；
d、 用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模繼續(xù)下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最低點(diǎn)為第二支點(diǎn)
進(jìn)行第二次彎曲過(guò)程，當(dāng)鍛件達(dá)到預(yù)定的彎曲角度后第二次彎曲過(guò)程結(jié)束；
e、 壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模收回，脫模，得到具有所需彎曲度的鍛件成品。
作為上述方法的進(jìn)一步優(yōu)化，所述斜面凹模上表斜面最低點(diǎn)處設(shè)置有滾軸，在所述d 步驟中鍛件毛坯第二次彎曲時(shí)是以所述滾軸為第二支點(diǎn)。這是因?yàn)榈诙螐澢鷷r(shí)，將進(jìn)一 步增大工件曲率，此步驟處理不好，更容易造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降，甚至出現(xiàn)彎曲斷裂。所 以，作為優(yōu)化，采用了滾軸作為彎曲支點(diǎn)，取代了常見(jiàn)的凹模圓角結(jié)構(gòu)，就使得滾動(dòng)摩擦 取代滑動(dòng)摩擦，可有效降低彎曲支點(diǎn)與坯料之間的摩擦力，帶來(lái)毛坯表面質(zhì)量的顯著提高。
值得指出的是，本方法僅僅是實(shí)現(xiàn)鐵路貨車鉤尾框鍛件彎曲的方法，實(shí)現(xiàn)的僅僅是使 其彎曲的工藝，故本方法并不包括鐵路貨車鉤尾框鍛件初步成型的方法和工藝步驟，而是 緊接其后，對(duì)初步鍛造好的待彎曲毛坯進(jìn)行的加工處理。另外，本方法并不僅僅適用于鐵 路貨車鉤尾框鍛件，對(duì)于其它的如背景技術(shù)中所述的需進(jìn)行彎曲成型的大鍛件，其均能適 用本方法進(jìn)行彎曲。其次，本方法中所采用的加工設(shè)備，也屬于申請(qǐng)人自己付出大量創(chuàng)造 性勞動(dòng)后自主設(shè)計(jì)的新型設(shè)備，此設(shè)備同樣還可以適用于其他鍛件的彎曲加工，故申請(qǐng)人 另外專門(mén)就加工設(shè)備也單獨(dú)申請(qǐng)了專利對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本方法具有的有益效果為
1、 本方法采用"預(yù)彎后二次彎曲"的"分段彎曲"成形方法，可將一次難變形過(guò)程 分解為兩次相對(duì)容易和平緩的彎曲成形階段。有效的降低了彎曲成形力，改善了彎曲變形 區(qū)(根部)受力狀態(tài)，帶來(lái)彎曲鍛件質(zhì)量的本質(zhì)提升。
2、 本方法采用斜面凹模結(jié)構(gòu)，使得分段彎曲的成形思路得到實(shí)現(xiàn)。由于該結(jié)構(gòu)可有 效降低彎曲成形力，使得原來(lái)受限于設(shè)備能力而無(wú)法生產(chǎn)，或只能通過(guò)購(gòu)置專用彎曲壓機(jī) 的大鍛件產(chǎn)品得以在通用鍛造設(shè)備上實(shí)現(xiàn)批量工業(yè)生產(chǎn)，有效降低了生產(chǎn)成本。
3、 本方法中背壓模型面輪廓與鍛件中部不變形區(qū)外表面輪廓一致，通過(guò)背壓模型面 定位的方式，使得精確定位成為可能?？捎行p少由于人工定位不準(zhǔn)導(dǎo)致的鍛件異常彎曲 問(wèn)題。
4、 本方法中，加工時(shí)，鍛件在整個(gè)彎曲過(guò)程中都受到帶彈性機(jī)構(gòu)的背壓模所施加的 背壓力作用，有效的制約了鍛件中部不彎曲區(qū)在X， Y方向的自由度，從而抑制鍛件在彎 曲過(guò)程中常見(jiàn)的側(cè)壁錯(cuò)動(dòng)、扭曲缺陷。因而無(wú)需再進(jìn)行整形，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)因減 少了工件加熱時(shí)間而節(jié)約了能耗，大大地降低了生產(chǎn)成本。
5、 本方法中采用滾軸取代常見(jiàn)的凹模圓角結(jié)構(gòu)，使?jié)L動(dòng)摩擦取代滑動(dòng)摩擦，可有效 降低彎曲支點(diǎn)與坯料之間的摩擦力，帶來(lái)毛坯表面質(zhì)量的顯著提高。


圖l為本發(fā)明所采用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中為鍛件已二次彎曲成型，但尚未脫模時(shí) 的狀態(tài)。
圖2為圖1所示裝置在鍛件進(jìn)行第二次彎曲過(guò)程中的滾軸處的局部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖2結(jié)構(gòu)的一種等同變形結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本方法在具體實(shí)施時(shí)，通過(guò)如圖1所示結(jié)構(gòu)裝置實(shí)現(xiàn)鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型， 其結(jié)構(gòu)為，包括一個(gè)斜面凹模l，和與其匹配的凸模6和背壓模4實(shí)現(xiàn)，其中，所述斜面 凹模1上表具有一個(gè)凹槽型腔7，凹槽型腔7兩側(cè)端面為內(nèi)低外高的斜面8，所述斜面8 最低點(diǎn)處設(shè)置有滾軸2，凸模6下表具有一個(gè)與所述凹槽型腔7匹配的凸臺(tái)3，所述凸臺(tái)下端面外形與鉤尾框鍛件中部?jī)?nèi)表面形狀匹配，所述背壓模4設(shè)置于凹槽型腔7內(nèi)部，其 上表的型面輪廓與鉤尾框鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀相匹配，下表設(shè)置有彈性機(jī)構(gòu)5與凹 槽型腔7底部連接，所述彈性機(jī)構(gòu)5不受外力時(shí)能將背壓模4頂至凹槽型腔7上表；具體 實(shí)施時(shí)，所述凸模6做成階梯式，方便彎曲后鉤尾框鍛件隨凸模6回程脫離凹模型腔7。 背壓模4浮動(dòng)，初始狀態(tài)時(shí)其表面略高于斜面凹模1斜面8最高點(diǎn)，當(dāng)鉤尾框鍛件放入斜 面凹模1后，背壓模4在鉤尾框鍛件重力作用下略為下沉，鉤尾框鍛件靠背壓模4上表形 狀與凸臺(tái)3的下表形狀定位，彈性機(jī)構(gòu)5具體實(shí)施時(shí)可采用彈簧件或其他如橡膠等彈性材 料構(gòu)件，只需其具備有足夠的伸縮量，并在彎曲全程能對(duì)鉤尾框鍛件中部提供均勻而穩(wěn)定 的彈性背壓力即可。具體實(shí)施時(shí)，凹模斜面角度的合理取值范圍為10~15° ;滾軸直徑的 合理取值范圍為3(T40 mm;凸凹模單邊間隙的合理取值范圍為33 35 mm，當(dāng)結(jié)構(gòu)中各參 數(shù)作上述取值范圍后，可使彎曲效果最優(yōu)。 該方法具體實(shí)施以下步驟
a、 將鉤尾框鍛件毛坯預(yù)加熱至85(TC;當(dāng)然所述溫度也還可以是在80(TC度至900°C 度的范圍內(nèi)選擇，只是具體實(shí)施時(shí)選85(TC度可使加工效果最佳；
b、 上述預(yù)加熱后的鉤尾框鍛件毛坯，放置在斜面凹模1上，并通過(guò)位于斜面凹模1 的凹槽型腔7上表的背壓模4的型面輪廓實(shí)現(xiàn)與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀的精確定位， 用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模6加壓于鉤尾框鍛件毛坯，首先使鉤尾框鍛件毛坯與背壓模4緊密貼合， 所述壓力機(jī)可采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，使用時(shí)作為凸模6的施力件；
c、 用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模6繼續(xù)下壓，使鉤尾框鍛件毛坯以斜面凹模1上表斜面8最高點(diǎn) 為第一支點(diǎn)進(jìn)行第一次彎曲過(guò)程，當(dāng)彎曲角度與斜面角度相同時(shí)預(yù)彎過(guò)程結(jié)束；
d、 參照?qǐng)D2，用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模繼續(xù)下壓，使鉤尾框鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面8 最低點(diǎn)處的滾軸2為第二支點(diǎn)進(jìn)行第二次彎曲過(guò)程，當(dāng)鉤尾框鍛件達(dá)到預(yù)定的彎曲角度， 即框體側(cè)壁翻轉(zhuǎn)90°后第二次彎曲過(guò)程結(jié)束；
e、 壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模6收回，脫模，即操縱壓力機(jī)回程，鉤尾框在階梯狀凸模6的帶 動(dòng)和背壓模4的推力作用下脫離彎曲模型腔。得到具有所需彎曲度的鉤尾框成品。
本方法中，在整個(gè)彎曲過(guò)程中背壓模4都與鍛件貼合，并與凸模6構(gòu)成封閉機(jī)構(gòu)，限 制鉤尾框出現(xiàn)異常扭曲及側(cè)壁錯(cuò)動(dòng)等缺陷，有效保證了鉤尾框的成形質(zhì)量。鉤尾框在彎曲 后不再需要另外的校正工序，有效提高了生產(chǎn)效率。
圖3為圖2結(jié)構(gòu)的一種等同變形，其不同之處僅僅在于，所述斜面8的傾斜度不同以及滾軸2的安裝結(jié)構(gòu)不同，但其仍沒(méi)超出本發(fā)明權(quán)利要求l所述的技術(shù)特征范圍，故其仍 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，該方法通過(guò)一個(gè)斜面凹模，和與其匹配的凸模和背壓模實(shí)現(xiàn)，其中，所述斜面凹模上表具有一個(gè)凹槽型腔，凹槽型腔兩側(cè)端面為內(nèi)低外高的斜面，凸模下表具有一個(gè)與所述凹槽型腔匹配的凸臺(tái)，所述凸臺(tái)下端面外形與鍛件中部?jī)?nèi)表面形狀匹配，所述背壓模設(shè)置于凹槽型腔內(nèi)部，其上表的型面輪廓與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀相匹配，下表設(shè)置有彈性機(jī)構(gòu)與凹槽型腔底部連接，所述彈性機(jī)構(gòu)不受外力時(shí)能將背壓模頂至斜面凹模上表；該方法包含以下步驟a、將鍛件毛坯預(yù)加熱至800℃-900℃；b、上述預(yù)加熱后的鍛件毛坯，放置在斜面凹模上，并通過(guò)位于斜面凹模的凹槽型腔上表的背壓模的型面輪廓實(shí)現(xiàn)與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀的精確定位，用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模加壓于鍛件毛坯，首先使鍛件毛坯與背壓模緊密貼合；c、用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模繼續(xù)下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最高點(diǎn)為第一支點(diǎn)進(jìn)行第一次彎曲過(guò)程，當(dāng)彎曲角度與斜面角度相同時(shí)預(yù)彎過(guò)程結(jié)束；d、用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模繼續(xù)下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最低點(diǎn)為第二支點(diǎn)進(jìn)行第二次彎曲過(guò)程，當(dāng)鍛件達(dá)到預(yù)定的彎曲角度后第二次彎曲過(guò)程結(jié)束；e、壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模收回，脫模，得到具有所需彎曲度的鍛件成品。
2、 如權(quán)利要求1所述的鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，其特征在于，所述斜 面凹模上表斜面最低點(diǎn)處設(shè)置有滾軸，在所述d步驟中鍛件毛坯第二次彎曲時(shí)是以所述滾 軸為第二支點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲成型方法，該方法通過(guò)一個(gè)斜面凹模，和與其匹配的凸模和背壓模實(shí)現(xiàn)，該方法包含將鍛件毛坯預(yù)加熱，以斜面凹模斜面最高點(diǎn)為第一支點(diǎn)進(jìn)行一次彎曲，以斜面凹模斜面最低點(diǎn)為第二支點(diǎn)進(jìn)行二次彎曲等步驟。本方法具有成本低下、加工質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21D37/10GK101579710SQ20091010415
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者盧先正, 杰 周, 徐戊矯, 權(quán)國(guó)政, 路 李, 陽(yáng)德森 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)