專利名稱：一種鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，尤其屬于鐵路貨車構(gòu)件設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，特別涉及鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
副構(gòu)架是鐵路貨車副構(gòu)架轉(zhuǎn)向架的主要部件，是該類型轉(zhuǎn)向架區(qū)別于其它各型貨車轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)特點(diǎn)，也是體現(xiàn)該型轉(zhuǎn)向架性能特點(diǎn)的最主要部件。副構(gòu)架外形尺寸較大，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，兩端部為鞍型結(jié)構(gòu)而中部為長(zhǎng)臂腔型結(jié)構(gòu)，整體制造難度太大，難以保證鑄造和機(jī)械加工的要求。轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架是受力構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度涉及整體車輛的安全，采用分體構(gòu)造其分體方式和焊接方式直接關(guān)系其整體強(qiáng)度和安全性，一直以來(lái)也是轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架設(shè)計(jì)制造探索和研究的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架及其生產(chǎn)工藝，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種分體式，且分拆結(jié)構(gòu)合理，組合焊接方法能有效保證副構(gòu)架各部位的質(zhì)量要求，順利實(shí)現(xiàn)副構(gòu)架制造的轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)工藝。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架，所述轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架由左鞍、右鞍和連接左鞍和右鞍的臂構(gòu)成，其中左鞍、右鞍和連接左鞍和右鞍的臂是分體結(jié)構(gòu)，左鞍和右鞍與臂通過(guò)焊接連接成整體，焊接連接處分別位于左鞍和右鞍連接桿直線段。鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝，包括如下步驟a.左鞍、右鞍和臂分別鑄造加工；b.左鞍、右鞍和臂焊接坡口加工；c.左鞍和右鞍與臂組對(duì)；d.定位焊；e.分層焊；f.焊縫打磨、探傷檢查和去應(yīng)力；g.整體加工鞍面和鉆鉸孔；h.壓套。進(jìn)一步上述左鞍、右鞍和臂焊接坡口分別加工成30度的焊接坡口，每個(gè)坡口有 l-2mm的鈍邊。進(jìn)一步上述左鞍和右鞍與臂組對(duì)焊接時(shí)左鞍或右鞍與臂的對(duì)接處有l(wèi)_2mm的間隙。更進(jìn)一步所述定位焊采用6點(diǎn)定位焊，并按照焊接順序進(jìn)行；所述焊接順序是按以下次序焊接，先焊接上端焊接點(diǎn)、依次焊接下端焊接點(diǎn)、左上焊接點(diǎn)、右下焊接點(diǎn)、右上焊接點(diǎn)、最后焊接左下焊接點(diǎn)。更進(jìn)一步所述分層焊采用三層焊接，所述三層焊接是第一層焊縫是底層焊縫，為一道焊縫，第二層焊縫為兩道焊縫，第三層焊縫為三道焊縫。更進(jìn)一步所述焊接采用采用混合氣體保護(hù)焊，混合氣為體積比80%的Ar和20% 的CD2混合氣體，JM-50C6焊絲，焊絲直徑1. 2mm，焊接電流240-280A，電壓25-30V，保護(hù)氣體流量為 20-25L/min，焊接速度 200-300mm/min。本發(fā)明將外型尺寸較大的副構(gòu)架分割為左鞍、右鞍、中間臂三個(gè)分部件，分別進(jìn)行鑄造、加工，然后用強(qiáng)制組對(duì)焊接工裝將這三個(gè)分部件焊接為一整體，最后整體加工兩個(gè)承載鞍面和連接桿鉸接孔。根據(jù)副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅云圖及對(duì)副構(gòu)架力學(xué)分析，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)副構(gòu)架結(jié)構(gòu)在左鞍和右鞍與中間臂連接的左鞍和右鞍直線段受力最小，在車輛運(yùn)行過(guò)程中上述左鞍和右鞍直線段受力最小。在副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力最小的部位分段，分成左鞍、右鞍和臂三部分，各部分分體鑄造、加工后，采用對(duì)接焊方式進(jìn)行焊接，其安全性最高。為了保證焊縫的強(qiáng)度，在鞍、臂的焊接部件加工成30度的焊接坡口，每個(gè)坡口保留l_2mm的鈍邊。焊接組對(duì)時(shí)鞍、臂的對(duì)接處要保留l_2mm的間隙，保證焊縫能充分焊透鞍和臂的坡口。在鞍和臂的組對(duì)時(shí)，根據(jù)左鞍和右鞍焊接坡口之間的距離選配合適長(zhǎng)度的中間臂，能夠減少對(duì)接焊縫的錯(cuò)位量，提高焊縫內(nèi)腔的平滑度。鞍、臂焊接后，用石棉布包裹副構(gòu)架的焊接部件，在強(qiáng)制焊接工裝上緩冷1小時(shí)后再松卸工件，繼續(xù)空冷至50度以下再進(jìn)行焊縫的打磨過(guò)渡，能有效減少焊接變形。采用本發(fā)明轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到保證采用本發(fā)明分體結(jié)構(gòu)和制造工藝， 將2米多長(zhǎng)的大型復(fù)雜鑄件轉(zhuǎn)化為中型的鞍和臂分別進(jìn)行鑄造，能有效控制鑄造缺陷，保證鑄件品質(zhì)。本發(fā)明焊接方法使焊接的焊縫強(qiáng)度得到有效保證。鞍、臂采用開坡口對(duì)接焊，組對(duì)時(shí)保留一定的間隙，通過(guò)臂的選配控制組對(duì)錯(cuò)型量，有效保證焊質(zhì)量和焊接強(qiáng)度。設(shè)備簡(jiǎn)單，降低制造成本分體加工時(shí)可以采用通用設(shè)備如鏜床和銑床加工鞍和臂，而無(wú)需使用大型的鏜銑加工中心設(shè)備。綜上所述，本發(fā)明轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架結(jié)構(gòu)及其分體制造工藝，將外形尺寸較大，長(zhǎng)度超過(guò)2米，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜而剛性不足，難以進(jìn)行整體制造的副構(gòu)架，分割為兩個(gè)鞍部和一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的的臂部分別進(jìn)行鑄造和加工，最后進(jìn)行組焊成為一個(gè)整體，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)。1.減少鑄件制造難度，提高鑄件內(nèi)在質(zhì)量和空間外形質(zhì)量。由于鑄件外形尺寸較大，為U型啞鈴結(jié)構(gòu)，所以鑄造變形很大，并且夾砂、縮孔、裂紋等鑄造缺陷多，難以保證鑄件質(zhì)量。2.減少機(jī)械加工難度，降低加工成本。如采用整體鑄件加工，則需要大型鏜銑加工設(shè)備，并配置大型的專用工裝，加工生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本很高。3.控制副構(gòu)架鞍和臂對(duì)接焊焊接質(zhì)量，保證副構(gòu)架的焊接強(qiáng)度。在分體鞍和分體臂的對(duì)接焊部位，加工30度的焊接坡口，有效保證了焊接強(qiáng)度。4.根據(jù)副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅云圖及對(duì)副構(gòu)架力學(xué)分析，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)副構(gòu)架結(jié)構(gòu)在左鞍和右鞍與中間臂連接的左鞍和右鞍直線段受力最小，在車輛運(yùn)行過(guò)程中上述左鞍和右鞍直線段受力最小，滿足車輛受力即運(yùn)行要求。5.分體制造工藝為類似結(jié)構(gòu)部件的制造提供了一種新的制造工藝思路。


圖1是本發(fā)明副構(gòu)架結(jié)構(gòu)平面示意圖；圖2是本發(fā)明副構(gòu)架結(jié)構(gòu)右視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明焊接縫截面示意圖及定位焊順序示意圖；圖4是本發(fā)明右鞍正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明右鞍俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明臂平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6仰視局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖6右視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明副構(gòu)架左鞍、右鞍和臂組對(duì)固定在焊接固定架時(shí)的狀態(tài)圖；圖10是U形副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅云圖；拉桿力士42KN ；圖11是U形副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅云圖；橡膠堆承臺(tái)垂向載荷；圖中，1是左鞍，2是臂，3是右鞍，4是焊接縫，4. 1是上端焊接點(diǎn)，4. 2是下端焊接點(diǎn)，4. 3是左上焊接點(diǎn)，4. 4是右下焊接點(diǎn)，4. 5是右上焊接點(diǎn)，4. 6是左下焊接點(diǎn), 是左鞍或右鞍的焊接坡口和鈍邊，4b是臂的焊接坡口和鈍邊，5是臂定位塊，6是焊接固定架工裝底板，7是鞍定位塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，具體實(shí)施方式
是對(duì)本發(fā)明原理的進(jìn)一步說(shuō)明，不以任何方式限制本發(fā)明，與本發(fā)明相同或類似技術(shù)均沒(méi)有超出本發(fā)明保護(hù)的范圍。結(jié)合圖1至圖11。本發(fā)明鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架及其生產(chǎn)工藝采用分段鑄造，分體加工，然后組焊成形，最后加工關(guān)鍵特性尺寸，能有效保證副構(gòu)架各部位的質(zhì)量要求，順利實(shí)現(xiàn)副構(gòu)架的制造過(guò)程。如圖10所示，圖10是U形副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅云圖，采用拉桿力士 42KN實(shí)驗(yàn)；可以知道在彎曲段應(yīng)力為12. 566KN。如圖11所示，圖11是U形副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅云圖，采用橡膠堆承臺(tái)垂向載荷實(shí)驗(yàn)；可以知道在焊接縫直線段應(yīng)力為0ΚΝ。根據(jù)副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅云圖及對(duì)副構(gòu)架力學(xué)分析，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)副構(gòu)架結(jié)構(gòu)在左鞍和右鞍與中間臂連接的左鞍和右鞍直線段受力最小，在車輛運(yùn)行過(guò)程中上述左鞍和右鞍直線段受力最小。選擇在副構(gòu)架結(jié)構(gòu)應(yīng)力最小部位分段，將副構(gòu)架分為左、右鞍、臂三部分單獨(dú)進(jìn)行鑄造、加工，用強(qiáng)制組對(duì)焊接工裝對(duì)鞍、臂進(jìn)行焊接，最后進(jìn)行整體加工軸承承載鞍面和連接桿鉸接孔。本發(fā)明鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝包括以下步驟a.左鞍、右鞍和臂分別鑄造加工，b.左鞍、右鞍和臂焊接坡口加工，c.左鞍和右鞍與臂組對(duì)，d.定位輝，e.分層輝， f.焊縫打磨、探傷檢查和去應(yīng)力，g.整體加工鞍面和鉆鉸孔，h.壓套。
鞍、臂分體加工分別加工鞍的各部位，作為組對(duì)焊接定位面的鞍面保留2mm的整體加工余量。鞍、臂加工焊接坡口 鞍、臂的焊接部件加工成30度的焊接坡口，每個(gè)坡口保留 l-2mm的鈍邊。鞍、臂組對(duì)先將左鞍和右鞍定位、找平，兩鞍的同側(cè)承臺(tái)面要處于同一高度平面上，測(cè)量?jī)砂昂附悠驴谥g的距離，選配合適長(zhǎng)度的中間臂，控制鞍和臂對(duì)接錯(cuò)位量，提高焊縫內(nèi)腔的平滑度。鞍、臂定位焊鞍、臂定位焊采用6點(diǎn)定位焊，定位焊縫長(zhǎng)度15mm，定位焊要按照一定的順序。先焊接上端焊接點(diǎn)、依次焊接下端焊接點(diǎn)、左上焊接點(diǎn)、右下焊接點(diǎn)、右上焊接點(diǎn)、最后焊接左下焊接點(diǎn)。焊接工藝為第一、焊接前進(jìn)行焊縫預(yù)熱，在焊縫周邊IOOmm范圍內(nèi)用火焰熱至 50-150度。第二、采用混合氣體保護(hù)焊，JM-50C6焊絲，焊絲直徑1. 2mm,焊接電流240-280A， 電壓25-30V，保護(hù)氣體流量為20-25L/min。鞍、臂分層焊第一、焊接分為三層焊接，使用翻轉(zhuǎn)工裝將每條焊縫翻轉(zhuǎn)到水平位置進(jìn)行平焊，第一層焊縫是底層焊縫，為一道焊縫，第二層焊縫為兩道焊縫，第三層焊縫為三道焊縫；第二、采用混合氣體保護(hù)焊，JM-50C6焊絲，焊絲直徑1. 2mm，焊接電流240-280A， 電壓25-30V，保護(hù)氣體流量為20-25L/min，焊接速度200-300mm/min。焊縫打磨和焊縫磁粉探傷。焊縫去應(yīng)力。采用振動(dòng)去除應(yīng)力或退火去除應(yīng)力方式消除副構(gòu)架焊接應(yīng)力。副構(gòu)架鞍面整體加工。精加工副構(gòu)架的兩個(gè)鞍面，能夠有效保證兩鞍面的同軸度要求。鉆、鉸孔，壓套。采用整體鉆模，完成鉆孔、鉸孔。利用專用壓套裝置壓入鉸接孔襯套。采用該分體制造工藝方法，可以將外形尺寸大、空間結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的副構(gòu)架，分為鞍和臂進(jìn)行分體鑄造，分體加工，然后焊接成一體，進(jìn)行關(guān)鍵質(zhì)量特性尺寸的最終加工。
權(quán)利要求
1.一種鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架，所述轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架由左鞍、右鞍和連接左鞍和右鞍的臂構(gòu)成，其特征是左鞍、右鞍和連接左鞍和右鞍的臂是分體結(jié)構(gòu)，左鞍和右鞍與臂通過(guò)焊接連接成整體，焊接連接處分別位于左鞍和右鞍連接桿直線段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝，其特征是包括如下步驟 a.左鞍、右鞍和臂分別鑄造加工，b.左鞍、右鞍和臂焊接坡口加工，c.左鞍和右鞍與臂組對(duì)，d.定位焊，e.分層焊，f.焊縫打磨、探傷檢查和去應(yīng)力，g.整體加工鞍面和鉆鉸孔，h.壓套。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝，其特征是所述左鞍、右鞍和臂焊接坡口分別加工成30度的焊接坡口，每個(gè)坡口有l(wèi)_2mm的鈍邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝，其特征是左鞍和右鞍與臂組對(duì)焊接時(shí)左鞍或右鞍與臂的對(duì)接處有l(wèi)_2mm的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝，其特征是所述定位焊采用6點(diǎn)定位焊，并按照焊接順序進(jìn)行；所述焊接順序是按以下次序焊接，先焊接上端焊接點(diǎn)、依次焊接下端焊接點(diǎn)、左上焊接點(diǎn)、右下焊接點(diǎn)、右上焊接點(diǎn)、最后焊接左下焊接點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝，其特征是所述分層焊采用三層焊接，所述三層焊接是第一層焊縫是底層焊縫，為一道焊縫，第二層焊縫為兩道焊縫，第三層焊縫為三道焊縫。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架生產(chǎn)工藝，其特征是所述焊接采用采用混合氣體保護(hù)焊，混合氣為體積比80%的Ar和20%的C02，JM-50C6焊絲， 焊絲直徑1. 2mm，焊接電流240-280A，電壓25-30V，保護(hù)氣體流量為20-25L/min，焊接速度 200-300mm/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵路貨車轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架及其生產(chǎn)工藝，所述轉(zhuǎn)向架副構(gòu)架由左鞍、右鞍和連接左鞍和右鞍的臂分體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，左鞍和右鞍與臂通過(guò)焊接連接成整體，焊接連接處分別位于左鞍和右鞍連接桿直線段；生產(chǎn)包括如下步驟左鞍、右鞍和臂分別鑄造加工，左鞍、右鞍和臂焊接坡口加工，左鞍和右鞍與臂組對(duì)，定位焊，分層焊，焊縫打磨、探傷檢查和去應(yīng)力，整體加工鞍面和鉆鉸孔，壓套。本發(fā)明采用分體結(jié)構(gòu)組合，分拆結(jié)構(gòu)科學(xué)，組合焊接方法能有效保證副構(gòu)架各部位的質(zhì)量要求，減少鑄件制造難度，減少機(jī)械加工難度，降低加工成本，副構(gòu)架鞍和臂對(duì)接焊焊接工藝質(zhì)量?jī)?yōu)異。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102501872SQ201110337030
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉成勇, 姚毅, 張學(xué)云, 張慶良, 方保寧, 方南京, 楊鳴, 王漢青, 鄒建美 申請(qǐng)人:南車眉山車輛有限公司