一种转向架前梁锻造系统的制作方法

1.本实用新型涉及锻造工装技术领域，尤其涉及一种转向架前梁锻造系统。


背景技术：

2.目前我国高速铁路运营最高时速为350公里，理论上，轮轨车辆最高时速为600公里，实现生产更高时速的高铁是未来发展的重要方向。其中，如图1
‑
图3所示，转向架前梁是高铁最为重要的组成部件，是车辆动力驱动和安全行驶最核心的结构。但是大部分转向架超大型产品前期采取板料焊接成型，整体的产品质量一致性差并且产品的生产周期长，无法形成量产。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种转向架前梁锻造系统，通过本实用新型锻造系统生产的转向架前梁一体成型，代替了传统的焊接成型，解决了产品质量一致性差且生产周期长的问题。
4.本实用新型提供一种转向架前梁锻造系统，包括：第一锻造装置，用于锻造出中部具有第一外凸部的坯料；弯曲模具，包括上模和下模，所述上模的中部设有第二外凸部，所述下模的中部设有与所述第二外凸部相对设置的内凹部，所述下模的表面与所述上模的表面限制出用于容纳所述坯料的第一型腔，用于弯曲所述坯料制得预锻件；终锻模具，设有与转向架前梁形状相同的第二型腔，用于锻造所述预锻件制得终锻件。
5.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述上模的表面包括第一水平面和所述第二外凸部，所述第二外凸部包括第一弧形连接面和第二水平面，所述第一弧形连接面的两端分别与所述第一水平面和所述第二水平面相连，且所述第二水平面位于所述第一水平面的下方。
6.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述第一弧形连接面与所述第二水平面具有第一夹角，所述第一夹角与终锻件的第一弯曲角度的角度差为1
°
～3
°
。
7.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述下模的表面包括第三水平面和所述内凹部，所述内凹部包括第二弧形连接面和第四水平面，所述第二弧形连接面的两端分别与所述第三水平面和所述第四水平面相连，且所述第三水平面位于所述第四水平面的上方。
8.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述第二弧形连接面与所述第四水平面具有第二夹角，所述第二夹角与终锻件的第二弯曲角度的角度差为1
°
～3
°
。
9.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述第二型腔的外轮廓大于所述预锻件的外轮廓。
10.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述弯曲模具合模锻造时的间距小于等于所述预锻件的宽度。
11.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述弯曲模具设置于第二锻造装置上。
12.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，所述终锻模具设置于第三锻造装置上。
13.根据本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，还包括加热装置。
14.本实用新型提供的一种转向架前梁锻造系统，通过第一锻造装置制坯，通过弯曲模具弯曲坯料制得预锻件，通过终锻模具锻造预锻件制得终锻件，本实用新型锻造系统生产的转向架前梁一体成型，代替了传统的焊接成型，解决了产品质量一致性差且生产周期长的问题，可实现大规模生产。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是现有技术的转向架前梁的结构主视图；
18.图2是现有技术的转向架前梁的结构俯视图；
19.图3是现有技术的转向架前梁的结构仰视图；
20.图4是本实用新型提供的棒料结构示意图；
21.图5是本实用新型提供的坯料结构示意图；
22.图6是本实用新型提供的弯曲模具与坯料的装配图；
23.图7是本实用新型提供的弯曲模具合模时的结构示意图；
24.图8是本实用新型提供的预锻件的结构示意图；
25.图9是本实用新型提供的终锻模具的上模结构示意图；
26.图10是本实用新型提供的终锻模具的下模结构示意图；
27.附图标记：
28.1：棒料；
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2：坯料；
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3：第一外凸部；
29.4：上模；
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5：下模；
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6：第二外凸部；
30.7：内凹部；
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8：第一型腔；
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9：预锻件；
31.10：终锻模具的上模； 11：终锻模具的下模； 12：第二型腔；
32.13：终锻件；
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14：第一水平面；
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15：第一弧形连接面；
33.16：第二水平面；
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17：第三水平面；
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18：第二弧形连接面；
34.19：第四水平面。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范
围。
36.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
38.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
40.如图1
‑
图3所示，为现有技术的转向架前梁的结构示意图，可以理解的是，本实用新型终锻件13即为转向架前梁。
41.下面结合图4
‑
图10描述本实用新型的转向架前梁锻造系统。
42.本实用新型提供一种转向架前梁锻造系统，主要包括：第一锻造装置、弯曲模具和终锻模具，分别对棒料进行锻造制坯、弯曲和模锻。
43.如图4和图5所示，第一锻造装置主要用于将棒料1拔长锻造出坯料2，坯料2的中部具有加厚的第一外凸部3，防止被弯曲模具弯曲锻造时出现材料不够冲型的情况发生。
44.第一锻造装置的具体种类不受特别限制，本实用新型优选为自由锻液压机。
45.如图6
‑
图8所示，弯曲模具包括上模4和下模5，上模4的中部设有第二外凸部6，上模4的第二外凸部6与坯料2的第一外凸部3抵接后继续下压，弯曲坯料2，下模5的中部设有内凹部7，内凹部7与第二外凸部6相对设置，下模5的表面与上模4的表面限制出用于容纳坯料2的第一型腔8，用于弯曲坯料2制得预锻件9，可以理解的是，在上模合模压制锻造时，坯料2的下表面与下模5的内凹部7接触，相应的，预锻件9的外形轮廓与第一型腔8的形状相同。
46.如图9和图10所示，终锻模具的上模10和终锻模具的下模11设有第二型腔12，第二型腔12与转向架前梁形状相同，预锻件9放入第二型腔12内，制得终锻件13，终锻件13即为转向架前梁。
47.本实用新型该实施例通过第一锻造装置制坯，通过弯曲模具弯曲坯料制得预锻件，通过终锻模具锻造预锻件制得终锻件，本实用新型锻造系统生产的转向架前梁一体成型，代替了传统的焊接成型，解决了产品质量一致性差且生产周期长的问题，可实现大规模生产。
48.如图6所示，上模4的表面包括第一水平面14和第二外凸部6，第二外凸部6包括第一弧形连接面15和第二水平面16，第一弧形连接面15的两端分别与第一水平面14和第二水平面16相连，且第二水平面16位于第一水平面14的下方。
49.第一弧形连接面15与第二水平面16具有第一夹角a，第一夹角a与终锻件13的第一弯曲角度b的角度差为1
°
～3
°
，本实用新型该实施例优选为2
°
。如图2所示，终锻件13的第一弯曲角度b为终锻件13的上表面底部的弧形拐角处的角度，即第一弯曲角度b为弧形拐角处的弧面与水平面的夹角。
50.下模5的表面包括第三水平面17和内凹部7，内凹部7包括第二弧形连接面18和第四水平面19，第二弧形连接面18的两端分别与第三水平面17和第四水平面19相连，且第三水平面17位于第四水平面19的上方。
51.第二弧形连接面18与第四水平面19具有第二夹角c，第二夹角c与终锻件13的第二弯曲角度d的角度差为1
°
～3
°
。如图2所示，终锻件13的第二弯曲角度d为终锻件13的下表面的底部的弧形拐角处的角度，即第二弯曲角度d为弧形拐角处的弧面的切线与水平面的夹角。
52.本实用新型通过弯曲模具制备预锻件，使得产品基本的外形及尺寸都得到了控制，各部位的截面所需材料通过弯曲模具控制，拐角处为圆弧过渡，不存在挤压过程，避免了传统方式的金属流动带来的折叠、裂纹等缺陷。并且通过弯曲模具，材料各部位在经过终锻模具终锻变形时，各部位的变形量可以得到有效控制。
53.作为进一步的改进，第二型腔12的外轮廓大于预锻件9的外轮廓，避免预锻件9的边缘溢出终锻模具，在本实用新型的该实施例中，第二型腔12与预锻件9的外形轮廓之间的间隙保持最大加工余量在4mm内。
54.并且，弯曲模具合模锻造时的间距h小于等于预锻件9的宽度，为了便于弯曲模具锻造出的预锻件9放入终锻模具中。
55.在一些示例中，弯曲模具设置于第二锻造装置上，通过第二锻造装置对弯曲模具的上模4和下模5进行合模锻造操作。
56.第二锻造装置的具体种类不受特别限制，本实用新型优选为自由锻快锻机。
57.终锻模具设置于第三锻造装置上，通过第三锻造装置对终锻模具进行合模锻造操作。
58.第三锻造装置的具体种类不受特别限制，本实用新型优选为模锻液压机。
59.此外，本实用新型锻造系统还包括加热装置，主要在制坯、弯曲和模锻过程中，分别对相应的材料进行加热，便于后续的锻造。
60.加热装置的具体种类不受特别限制，例如可以为：加热炉和电炉等装置。
61.下面对本实用新型提供的转向架前梁锻造工艺进行描述，下文描述的锻造工艺与上文描述的锻造系统可相互对应参照。
62.本实用新型转向架前梁锻造工艺的实用新型构思主要包括：该终锻件产品为转向架前梁，根据产品图纸外形特点，倒推产品锻件图、弯曲模具图及制坯图等；设计弯曲模具时，预先按终锻模具外形轮廓，进行预锻件设计；并通过弯曲模具的第一型腔与终锻模具的第二型腔对应，可以将坯料放入终锻模具的第二型腔内，无需特意关注坯料放置位置，给定各部位的变形量，从而达到锻件整体组织性能的一致性，此种设计方案及工艺方式，可以简化制坯方式，避免锻造产生缺陷。
63.下面对本实用新型转向架前梁锻造工艺的具体步骤进行描述。
64.制备坯料：采用钛合金材质的圆棒料放置在加热炉中进行加热，保温一段时间后进行锻造，加热温度控制在相变点
‑
20～
‑
60℃左右；按0.4～0.8min/mm的保温时间系数要求进行保温。保温结束后，出炉并通过自由锻液压机上进行制坯，制坯坯料外形如图5所示。
65.修磨清理：对坯料进行修磨清理，去除其表面缺陷。
66.预锻件弯曲制备：将坯料放置在电炉中，加热温度按相变点下
‑
20～
‑
60℃控制，按0.3
‑
0.8min/mm的保温时间系数要求进行保温；之后出炉进行锻造，采取自由锻快锻机进行压制，当弯曲模具的上模和下模距离控制在h范围时，即停锻，制得弯曲的预锻件。
67.修磨清理：对预锻件进行修磨清理，去除其表面缺陷。
68.终锻件制备：终锻模具按产品图纸要求进行设计，保持最大加工余量控制在4mm内，且转接圆角保持与产品零件基本一致。
69.经打磨修整后的预锻件放置在加热炉中进行加热，加热温度控制在相变点
‑
20～
‑
60℃左右；按0.3～0.8min/mm的保温时间系数要求进行保温一段时间后，出炉并通过模锻液压机上进行终锻，终锻步骤具体包括：将预锻件放置在模锻液压机上的终锻模具中，预锻件与终锻模具的第二型腔的形状基本一致，可以顺利放入终锻模具中，下压终锻模具的上模，得到转向架前梁终锻件。
70.本实用新型该实施例采用低成本钛合金和一体模锻成形工艺生产的转向架前梁，除了重量明显减轻外，并且代替了传统的焊接成型，解决了产品质量一致性差且生产周期长的问题，可以实现大规模生产。
71.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。