專利名稱：一種空心火車車軸毛坯楔橫軋精密成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸類零件塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種空心火車車軸毛坯楔橫軋多楔精密成形方法，適用于直徑Φ180mm以上、長度超過2米的超大型空心軸類零件軋制成形。
背景技術(shù)：
火車車軸是鐵路建設(shè)的三大關(guān)鍵零件(重軌、車軸和車輪)之一，屬于超大型軸類零件。為實現(xiàn)火車高速化，要求必須減輕火車自身重量，其中有效措施之一就是火車車軸做成空心的。
空心火車車軸的制造工藝基本方法有二種1)用鍛造方法做出車軸外形后，再用切削方法掏出內(nèi)孔；2)用無縫鋼管在精鍛機(jī)上打出外形。
目前國內(nèi)外用楔橫軋生產(chǎn)實心軸比較多，生產(chǎn)空心軸較少；最大的楔橫軋機(jī)模具直徑為φ1400mm，用它生產(chǎn)的實心軸最長在1200mm以內(nèi)，最大直徑在φ150mm以下，不能軋制空心火車車軸。
若用現(xiàn)在單楔楔橫軋方法生產(chǎn)空心火車車軸，其模具最大直徑在φ3400mm左右，軋機(jī)的高度將超過10000mm。這樣大的機(jī)器與模具，由于投資大，制作難、生產(chǎn)操作不便，故無法實施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種空心火車車軸毛坯楔橫軋多楔精密成形方法，解決了機(jī)器設(shè)備龐大，模具難以制造等問題，實現(xiàn)了用楔橫軋生產(chǎn)空心火車車軸毛坯。
本發(fā)明采用多楔精密軋制成形工藝，在大型楔橫軋專用軋機(jī)上安裝具有3～5對楔的多楔模具軋制空心火車車軸毛坯。將無縫鋼管加熱到1000～1200℃，通過軸向進(jìn)料裝置送入兩個同向旋轉(zhuǎn)具有3～5對楔的多楔模具(圖1)間進(jìn)行軋制，軋制過程中A-A位置軋件形狀為圖2，軋制成品的火車車軸毛坯為圖3。模具參數(shù)成形角取α＝20～34°、展寬角取β＝5～12°，βi=β+Σk=1i-1θk,]]>i為楔序號，θk為第k楔展寬段端面移動量曲線與軋輥中心連線的夾角。這樣火車車軸被軋長度由3～5對楔同時軋制。顯然與單楔軋制比較，可以顯著節(jié)省模具輥面和減小輥身直徑。因此，本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)火車車軸可以將軋輥直徑降為φ1600～1700mm。
本發(fā)明與楔橫軋火車實心車軸不同，軋空心軸容易出現(xiàn)軋件不旋轉(zhuǎn)等問題，所以主要參數(shù)的選取是不同的。
本發(fā)明生產(chǎn)空心火車車軸與現(xiàn)有技術(shù)比較，優(yōu)點如下1)與鍛造出外形后再切削內(nèi)孔的方法比較；(1)生產(chǎn)率高8倍以上；(2)少一個加工深孔的工序；(3)節(jié)約40％左右的材料；(4)由于軋制外形精度高，少一道粗加工工序；(5)生產(chǎn)成本可下降50％左右等。
2)與精鍛鋼管方法比較(1)由于成形精度高并能成形直角臺階(精鍛只能用錐面過渡)，故既節(jié)省材料(10％左右)，由節(jié)約機(jī)加工工作量；(2)生產(chǎn)效率高4倍；(3)生產(chǎn)成本可下降15％左右。


圖1是本發(fā)明的一種空心火車車軸3對楔模具展開圖。即楔1、楔2和楔3，其中楔1和楔2軋制車軸中間較長部分，楔3為組合楔，軋制車軸邊部兩個臺階。β1、β2、β3-1、β3-2分別為楔1、楔2和組合楔3的展寬角，α1、α2、α3-1、α3-2分別為楔1、楔2和組合楔3的成形角。
圖2是本發(fā)明的一種空心火車車軸軋制過程A-A位置軋件圖。
圖3是本發(fā)明的一種空心火車車軸軋制成品圖。
圖4是本發(fā)明的一種空心火車RD2車軸3對楔模具圖。
圖5是本發(fā)明的一種空心火車RD2車軸3對楔模具展開圖。圖中，展寬角β1＝7°，β2＝8.4°，β3-1＝9.8°，β3-2＝10.8°，成形角α1＝α2＝α3-1＝30°，α3-2＝27°；h1＝h2＝11.605mm，h3＝16.15mm，h4＝33.825mm，H0＝4037.92mm，H1＝177.81mm，H2＝355.62mm，L1＝749.97mm，L2＝1266.81mm，L3＝2397.91mm，L4＝289.62mm，L5＝269.23mm，L6＝421.42mm。
圖6是本發(fā)明的一種空心火車RD2車軸軋制成品。圖中，Dz0＝Φ203mm，Dk＝Φ103mm Dz1＝Φ179mm，Dz2＝Φ170mm，Dz3＝Φ135mm，Lz0＝2252mm，Lz1＝1198mm，Lz2＝489mm，Lz3＝285mm，Lz4＝232mm，Lz5＝308mm。
圖7是本發(fā)明的一種空心火車RD2車軸。圖中，Dc0＝Φ194mm，Dc1＝Φ174mm，Dc2＝Φ165mm，Dc3＝Φ130mm，Dk＝Φ103mm，Lc0＝2146mm，Lc1＝1204mm，Lc2＝471mm，Lc3＝273mm，Lz4＝220mm。
具體實施例方式
圖4、圖5、圖6和圖7為成形空心火車RD2車軸的一個實施例，將直徑Φ＝203mm，長度為1428mm，壁厚δ＝50mm的空心火車RD2車軸無縫鋼管毛坯，加熱溫度為1050℃，通過軸向進(jìn)料裝置送入兩個同向旋轉(zhuǎn)的3對楔空心火車RD2車軸模具間進(jìn)行軋制，模具最大直徑為φ1700mm，模具圖為圖4，展開圖為圖5，空心火車RD2車軸軋制成品如圖6所示，將圖6空心火車車軸精加工，得到精加工后的空心RD2火車車軸如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種空心火車車軸毛坯楔橫軋精密成形方法，其特征在于在大型楔橫軋專用軋機(jī)上安裝具有3～5對楔的多楔模具軋制空心火車車軸毛坯，將無縫鋼管加熱到1000～1200℃，通過軸向進(jìn)料裝置送入兩個同向旋轉(zhuǎn)具有3～5對楔的模具間進(jìn)行軋制，軋制過程中A-A位置的軋件形狀為圖2，模具參數(shù)成形角取α＝20～34°、展寬角取β＝5～12°，βi=β+Σk=1i-1θk,]]>i為楔序號，θk為第k楔展寬段端面移動量曲線與軋輥中心連線的夾角，這樣空心火車車軸被軋長度由3～5對楔同時軋制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種空心火車車軸毛坯楔橫軋精密成形方法，其特征在于在大型楔橫軋專用軋機(jī)上安裝具有3～5對楔的多楔模具軋制空心火車車軸毛坯。將無縫鋼管加熱到1000～1200℃，通過軸向進(jìn)料裝置送入兩個同向旋轉(zhuǎn)具有3～5對楔的多楔模具間進(jìn)行軋制，軋制過程中A－A位置的軋件形狀為圖2。模具參數(shù)成形角取α＝20～34°、展寬角取β＝5～12°，如式(I)，i為楔序號，θ
文檔編號B61C17/00GK1477008SQ0314613
公開日2004年2月25日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者胡正寰, 張康生, 束學(xué)道, 邢希東, 李玉京 申請人:北京科技大學(xué)