专利名称：内部带齿的圆锥台形产品的加工方法、闸调器前盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息技术领域，特别是涉及一种内部带齿的圆锥台形产品的加工方 法，以及一种用前述方法加工的间调器前盖。
背景技术：
铁路货车闸调器前盖产品为内部带齿的产品，图l-a，l_b和1-c分别示出了闸调 器前盖产品的右视图、主视图和左视图，在该图所示的产品中，产品的总长度为126mm，内圆 柱的直径和高分别为84mm、65mm，三个长方形外棱的宽度为42mm，外圆柱的直径为52mm，正 六棱柱的高(正六边形的内切圆的直径)为62mm。现有技术一般采用如下二种加工工艺生
产该闸调器前盖产品。方案一采用铸造工艺，即经过精铸而进行整体成型，方法是将液态金属浇注入砂 型型腔内经过冷却后成型。本方案的缺点是在浇注和凝固的过程中不可避免的会由于各 部冷热不均而产生金属在各部分流动速度不同等问题，非常容易产生内部缺陷，且形成铸 态组织。由于该间调器前盖产品在使用过程中所处位置是制动装置的连接部位，其质量的 好坏对安全行车构成了一定的影响，所以在列车运行一段时间后，即需要对改部件进行及 时更换，给检修应用带来许多不便。方案二应用螺旋压力机和模锻锤进行飞边锻造的方法，在锻制过程中需要借助 飞边槽容纳多余金属，在锻制成型为毛坯后，经切边方式将多余的飞边去除。该方案的缺 点是采用一般模锻方式下料重量较大，且锻件存在较大的飞边需要进行切边工序，费工费 时；另外，由于需要采用合模锻造，即使增加导锁，仍不可避免产生错差现象，因此需预留的 加工余量也较大，加工效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种内部带齿的圆锥台形产品的加工方法，可 解决现有技术需要较多的原料以及加工效率低的问题。本发明还提供了一种用前述方法加工的闸调器前盖产品，以保证上述方法在实际 中的应用。为了解决上述问题，本发明公开了一种内部带齿的圆锥台形产品的加工方法，包 括下料步骤确定棒料尺寸并下料；挤压成型步骤将所述下料步骤产生的棒料放置在锻制模具的下模模膛中心处， 用压力机带动套装在锻制模具的上模套内的终锻凸模与所述棒料接触，并将所述棒料挤压 成型，然后将成型毛坯顶出锻制模具；锻齿步骤将所述成型毛坯放入锻齿模具的下模模膛，用压力机带动套装在锻齿 模具的上模套内的锻齿凸模对所述成型毛坯进行斜向挤压，最终锻齿成型，生成所述内部 带齿的圆锥台形产品。
优选的，在所述挤压成型步骤之前还包括镦粗步骤将所述下料步骤产生的棒料 放入预锻模具的下模模膛，用压力机带动所述上模套和套在上模套内的预锻凸模一起向下 运动，将上述棒料完全挤压进所述下模的模膛内，然后由顶出杆将预锻完成后的预锻毛坯 顶出。优选的，在所述预锻镦粗步骤之前还包括加热步骤用感应加热炉将所述下料步 骤产生的棒料加热至1200 1250°C。优选的，所述预锻镦粗步骤中设备的打击力为75. 6吨。优选的，在所述挤压成型步骤之后还包括内圆加工步骤将挤压成型的毛坯的内 部圆柱体部位进一步加工为接近最终产品的尺寸。优选的，在所述锻齿步骤之前还包括局部感应加热步骤用内部感应加热设备将 将挤压成型的毛坯需要锻齿的部位局部加热至850 900°C。优选的，所述锻齿步骤中设备的打击力为50吨。优选的，所述挤压成型步骤中设备的打击力为1500吨。优选的，所述压力机为高能螺旋压力机，所述内部带齿的圆锥台形产品的重量小 于20千克，高径比小于1.2。本发明还公开了一种闸调器前盖，采用上述内部带齿的圆锥台形产品的加工方法 挤压锻造而成。与现有技术相比，本发明具有以下优点首先，本发明采用锻造工艺方案，通过挤压直接将内齿锻造出来，在实际生产中下 料少，锻件尺寸精度高，能充分保证产品尺寸要求；挤压锻造过程中通过合理分配锻造流 线，可大大提高产品的强度和内部质量，使该产品内部带齿部位能承受更大的抗力并能长 久的生产运行，从而保证产品良好的性能。其次，本发明方案因不需要切边工艺，可减少产生缺陷的可能性，并因此提高了生
产效率。第三，采用挤压锻造工艺因设备的能量均由锻件的变形吸收，因此对模具和设备 的损伤小，模具使用寿命长。第四，采用挤压方式锻造，由于整体锻造时直接挤压成型，不存在错模现象，毛坯 精度闻。
图l-a、l-b和1-c分别是现有铁路货车闸调器前盖产品的右视图、主视图和左视 图；图2是本发明内部带齿的圆锥台形产品的加工方法流程图；图3是本发明一种闸调器前盖加工所采用的棒料尺寸示意图；图4_a是本发明一种闸调器前盖镦锻模具组成示意图；图4_b是本发明一种闸调器前盖镦锻成形的毛坯主视图；图4-c是本发明一种闸调器前盖镦锻成形的毛坯形状示意图；图4_d是本发明一种闸调器前盖镦锻过程打击力随时间变化的曲线示意图；图5_a是本发明一种闸调器前盖终锻模具组成示意4
图5-b-a和5-b-b分别是本发明一种闸调器前盖终锻成形的毛坯主视图和左视 图；图5-c是本发明一种间调器前盖终锻挤压成形的终锻毛坯形状示意图；图5_d是本发明一种闸调器前盖终锻挤压过程打击力随时间变化的曲线示意图；图6_a和6_b分别是本发明一种闸调器前盖加工后的终锻毛坯主视图和左视图；图7_a是本发明一种闸调器前盖锻齿模具组成示意图；图7-b-a、7-b_b和7_b_c分别是本发明一种闸调器前盖最终产品的右视图、主视 图和左视图；其中，1-上模套，21-预锻凸模，22-终锻凸模，23-锻齿凸模，3_下模，4_顶出杆， 5-定位块，6-均勻分布的60个齿。
具体实施例方式参照图2，示出了本发明内部带齿的圆锥台形产品的加工方法一实施例流程，具体 包括以下工艺步骤步骤101 确定棒料尺寸并下料；其中，下料偏差为正负1mm ；棒料尺寸的计算方法可根据产品毛坯成型后的重量来计算，并采用高速带锯锯切 下棒料；步骤102 将步骤101产生的棒料放置在锻制模具的下模模膛中心处，用压力机带 动套装在锻制模具的上模套内的终锻凸模22与上述棒料接触，并将上述棒料挤压成型，然 后将成型毛坯顶出锻制模具；步骤103 将步骤102产生的成型毛坯放入锻齿模具的下模模膛，用压力机带动套 装在锻齿模具的上模套内的锻齿凸模23对上述成型毛坯进行斜向挤压，最终锻齿成型。为方便上述锻齿挤压过程并提高产品的质量，在步骤103将步骤102产生的成型 毛坯放入锻齿模具的模膛后，对上述成型毛坯用内部感应加热设备进行局部加热至850 900°C，然后再进行斜向挤压的锻齿成型过程。在本发明实施例的另一优选实施例中，为解决长棒类型的原料的镦粗比(长度与 直径之比)超出合理的镦粗比(2. 5 5)，从而导致棒料在成型时发生折弯而无法成型的问 题，在步骤102之前，还包括预锻镦粗步骤将步骤101产生的棒料放入预锻模具的下模3 的模膛，用压力机带动上模套1和套在上模套1内的预锻凸模21 —起向下运动，将上述棒 料挤压进下模3的模膛内，进行挤压锻制成型，然后由顶出杆4将预锻完成后的成型毛坯顶 出。通过该预锻步骤，可合理分配坯料，有利于后续工序的锻造成型。为方便上述预锻镦粗过程，可将步骤101产生的棒料用感应加热炉进行加热，优 选加热温度为1200 1250°C。在本发明实施例的还一优选实施例中，为使得最终产品的尺寸更加精准，并方便 后续步骤103的最终锻齿，在步骤102完成终锻成型之后，对步骤103挤压成型的毛坯的锻 齿内圆部位进行进一步加工。下面，以图l-a、l-b和1-c所示的闸调器前盖产品为例，具体说明本发明内部带齿 的圆锥台形产品的加工方法。在本优选实施例中，最终成型的闸调器前盖产品的总长度为126mm，内圆柱的直径和高分别为84mm、65mm，三个长方形外棱的宽度为42mm，外圆柱的直 径为52mm，正六棱柱的高(正六边形的内切圆的直径)为62mm。步骤一采用高速带锯锯切下料；下料尺寸660X285，如图3所示，该下料规格是根据产品毛坯成型后的重量来计 算的，下料偏差为正负1mm。步骤二 采用感应加热炉进行加热；对于直径为60mm、长285mm的棒料，感应加热炉加热时间8 9分钟，可产生较少 的氧化铁皮，温度可达1200 1250°C。步骤三将加热后的棒料放置到镦锻模具中进行镦粗加工；其中，镦锻模具的组成如图4-a所示，预锻凸模21套在上模套1内，一起向下运动 与棒料接触，并将其挤压进下模3内，预锻完成后，由顶出杆4将其顶出。镦粗力能计算镦粗时设备打击力根据数值模拟为75. 6吨，图4-c和图4_d是数 值模拟过程中成型毛坯和打击力曲线，从图4-d所示的打击力曲线可以看出，在时间延续 至0. 263秒时，加在镦锻模具的上、下模上的压力是765000牛(即76. 5吨)，加在工件上的 压力0。由于该产品下料为长棒类，其镦粗比285/60 = 4. 75超出了合理的镦粗比2. 5 3，这样就不能直接进行挤压镦锻成型，否则会使棒料在成型时发生折弯而无法成型。因此 在这中间增加一道镦锻工序，通过将图3所示的棒料在图4-a所示模具中镦锻成图4-b所 示毛坯形状，通过正挤压成型合理分配了坯料，有利于后续的锻造成型。上述预锻过程优选 采用2500吨高能螺旋压力机进行锻制。步骤四将镦粗后的成型毛坯放置到终锻模具中进行挤压成形；在经过预锻成型后的毛坯，经顶出机构顶出后放入如图5_a所示的终锻模膛内 进行复合挤压成型，在放置时，需将毛坯放置于模膛中心处，锻制后的毛坯如图5-b-a和 5-b-b所示，其中，图5-b-a和5-b-b分别是终锻毛坯的主视图和左视图。上述终锻过程优 选采用2500吨高能螺旋压力机进行锻制。其中，终锻模具的终锻凸模22套在上模套1内，上模套1与终锻凸模22由定位块 5固定，一起向下运动，与预锻成型毛坯接触，将其挤压进下模3内，终锻完成后生成的终锻 毛坯由顶出杆4将其顶出。挤压力能计算挤压时设备打击力根据数值模拟为1500吨，图5-c和图5-d是数 值模拟过程中挤压成型毛坯和打击力曲线，从图5-d所示的打击力曲线可以看出，在时间 延续至0. 506秒时，加在终锻模具的上、下模上的压力是15000000牛(即1500吨)，加在工 件上的压力0。步骤五将终锻成形的终锻毛坯进行内圆加工；将图5-b-a和5-b-b所示的终锻毛坯的内部圆柱体进行加工，以便最终锻齿。加 工后的终锻毛坯如图6-a和6-b所示，其中，图6-a和6_b分别是加工后终锻毛坯的主视图 和左视图。从图中可以看出，圆柱体的底面直径和高由加工前的60mm和60mm，变为加工后 的 84mm 禾口 65mm。步骤六采用内部感应加热设备对加工后的终锻毛坯的内圆锻齿处进行局部加执.
y 、人
6
将内部感应加热设备的感应圈放入内圆锻齿处进行局部加热，将温度加热到 850 900 °C。步骤七锻齿成型；将经过局部感应加热的锻件(加工后的终锻毛坯)放入图7_a所示的锻齿模具中 进行锻齿，通过斜向挤压，最终锻齿成型。锻齿时将设备力调节为50吨，锻齿后最终产品如 图7-b-a、7-b-b和7-b-c所示，其中，图7-b-a、7-b-b和7_b_c分别是最终闸调器前盖产品 的右视图、主视图和左视图。其中，锻齿模具的锻齿凸模23套在上模套1内，上模套1与锻齿凸模23由定位块 5固定，一起向下运动与加热后的、位于下模3内的的终锻成形毛坯接触，通过斜向挤压最 终锻齿成型。锻齿完成后，由顶出杆4将最终生成的间调器前盖产品顶出。在本优选实施例中，产品采用挤压成型锻造工艺，与现有飞边锻造工艺相比，可大 大节约下料成本比在螺旋压力机上进行开式锻造省20%的料，比在模锻锤上进行开式锻 造节省13%的料。另外，本优选实施例为挤压成型工艺，可避免铸造工艺给产品带来缺陷的可能性； 因不需要切除多余飞边的流程，因此可大大提高生产效率。对于前述的各方法实施例，为了描述简单，故将其都表述为一系列的动作组合，但 是本领域的技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本发明， 某些步骤可以采用其他顺序或同时执行。其次，本领域技术人员也应该知悉，上述方法实施 例均属于优选实施例，所涉及的动作和工具并不一定是本发明所必须的。另外需要说明的是，本发明锻件(内部带齿的圆锥台形产品)可以在专用的压力 机上(如前述实施例采用的2500吨高能螺旋压力机)进行，也可以在一般的机械压力机上 进行，或在液压机、热模锻机械压力机、液压螺旋锤及高速锤上进行；在热模锻压力机上进 行挤压锻造时，因热模锻压力机有固定的行程，因此适合进行闭式模锻；此外，最终的锻齿 还可以采用冷压的方式进行。基于螺旋压力机上的锻齿类锻件进行挤压成型工艺特点，要求内部带齿的圆锥台 形产品的重量不超过20kg，高径比小于1. 2。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上对本发明所提供的一种内部带齿的圆锥台形产品的加工方法、以及采用该加 工方法加工的闸调器前盖进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施 方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时， 对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改 变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种内部带齿的圆锥台形产品的加工方法，其特征在于，包括下料步骤确定棒料尺寸并下料；挤压成型步骤将所述下料步骤产生的棒料放置在锻制模具的下模模膛中心处，用压力机带动套装在锻制模具的上模套内的终锻凸模与所述棒料接触，并将所述棒料挤压成型，然后将成型毛坯顶出锻制模具；锻齿步骤将所述成型毛坯放入锻齿模具的下模模膛，用压力机带动套装在锻齿模具的上模套内的锻齿凸模对所述成型毛坯进行斜向挤压，最终锻齿成型，生成所述内部带齿的圆锥台形产品。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述挤压成型步骤之前还包括预锻 镦粗步骤将所述下料步骤产生的棒料放入预锻模具的下模模膛，用压力机带动所述上模 套和套在上模套内的预锻凸模一起向下运动，将上述棒料完全挤压进所述下模的模膛内， 然后由顶出杆将预锻完成后的预锻毛坯顶出。
3.如权利要求2所述的加工方法，其特征在于，在所述预锻镦粗步骤之前还包括加热 步骤用感应加热炉将所述下料步骤产生的棒料加热至1200 1250°C。
4.如权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述预锻镦粗步骤中设备的打击力为 75. 6 吨。
5.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述挤压成型步骤之后还包括内圆 加工步骤将挤压成型的毛坯的内部圆柱体部位进一步加工为接近最终产品的尺寸。
6.如权利要求1或5所述的加工方法，其特征在于，在所述锻齿步骤之前还包括局部感 应加热步骤用内部感应加热设备将将挤压成型的毛坯需要锻齿的部位局部加热至850 900 °C。
7.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述锻齿步骤中设备的打击力为50吨。
8.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述挤压成型步骤中设备的打击力为 1500 吨。
9.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述压力机为高能螺旋压力机，所述内 部带齿的圆锥台形产品的重量小于20千克，高径比小于1. 2。
10.一种闸调器前盖，其特征在于，所述闸调器前盖采用权利要求1 9之一所述内部 带齿的圆锥台形产品的加工方法挤压锻造而成。
全文摘要
本发明提供了一种内部带齿的圆锥台形产品的加工方法以及一种闸调器前盖，所述加工方法包括确定棒料尺寸并下料；将所述棒料放置在锻制模具的下模模膛中心处，用压力机带动套装在锻制模具的上模套内的终锻凸模与所述棒料接触，并将所述棒料挤压成型，然后将成型毛坯顶出锻制模具；将所述成型毛坯放入锻齿模具的下模模膛，用压力机带动套装在锻齿模具的上模套内的锻齿凸模对所述成型毛坯进行斜向挤压，最终锻齿成型，生成所述内部带齿的圆锥台形产品。本发明工艺方案在实际生产中下料少，锻件尺寸精度高，能充分保证产品的性能和尺寸要求；另外，本发明方案因不需要切边工艺，可减少产生缺陷的可能性，并因此提高了生产效率。
文档编号B21K7/14GK101850400SQ20101014990
公开日2010年10月6日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者唐林, 温宝利, 魏伟 申请人:齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司