一种转向架构架、制造模具及制造方法与流程

1.本发明涉及列车转向架技术领域，尤其涉及一种转向架构架、制造模具及制造方法。


背景技术：

2.转向架是轨道列车上用于支撑车体、并且使车体可以在轨道上行进、转向的重要部件。转向架构架为转向架的骨架部分，车轮等其他部件均安装在转向架构架，因此转向架构架的结构强度对运输安全起着至关重要的作用。
3.随着列车速度的逐渐提升，对列车的轻量化要求也逐渐提升；传统的转向架构架采用金属材料进行制作，重量较大，因此开始使用复合材料（如碳纤维、玻璃纤维、碳玻混合纤维等）代替传统的金属材料来制作转向架构架，可以在保证转向架构架结构强度的情况下大大减轻转向架构架的重量。
4.复合材料产品的加工通常是先将复合材料织物拼成产品的形状，再用树脂浸润后固化成型，与传统金属材料的材料性质和加工工艺存在较大差异，现有技术中在制造复合材料转向架构架时沿用了传统金属材料的转向架构架结构，其结构不能很好地适应复合材料的材料特性，导致制作出来的复合材料转向架构架结构强度低。
5.鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，提供一种转向架构架、制造模具及制造方法，有效提高复合材料转向架构架的结构强度。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种转向架构架、制造模具及制造方法，解决现有技术中传统金属材料的转向架构架结构不能很好地适应复合材料的材料特性，导致制作出来的复合材料转向架构架结构强度低的问题。
8.为了达到上述目的，本发明提供一种转向架构架，包括：主芯块，包括主芯材、以及包裹所述主芯材的第一蒙皮；所述主芯材包括两个横梁和两个连接梁，两个所述横梁相互平行设置，两个所述连接梁相互平行设置，且每个所述连接梁的两端分别与两个所述横梁连接；两个中间芯块，分别与所述主芯块朝外的两侧贴合；两个侧芯块，分别与两个所述中间芯块朝外的侧面贴合；每个所述侧芯块包括侧芯材、以及包裹所述侧芯材的第二蒙皮；下蒙皮，与所述主芯块、所述中间芯块和所述侧芯块的底部贴合，并且所述下蒙皮边缘设置向上的折弯段，所述折弯段与所述主芯块朝内的侧面贴合；两个侧蒙皮，分别与两个所述侧芯块朝外的侧面贴合；
上蒙皮，与所述主芯块、所述中间芯块和所述侧芯块的顶部贴合；所述下蒙皮、两个所述侧蒙皮和所述上蒙皮的边缘相互抵接。
9.进一步地，所述主芯材、所述中间芯块和所述侧芯材均为轻质材料结构。
10.进一步地，所述主芯材的横梁和连接梁为一体结构。
11.进一步地，所述主芯材的横梁和连接梁的厚度和宽度相同。
12.进一步地，所述横梁的宽度大于所述侧芯材的宽度。
13.本发明还提供一种转向架构架的制造模具，用于制造上述的转向架构架，包括：下模，顶部对称设置有两个第一凸块、以及设置在两个所述第一凸块之间的第二凸块；两个侧模，对称设置在所述第一凸块的两侧，并作靠近和远离所述下模的直线运动；上模，设置在所述第一凸块的上方，并作靠近和远离所述下模的直线运动；合模后，两个所述侧模底部与所述下模顶部贴合，所述上模底部与所述第一凸块和所述第二凸块的顶部均贴合，所述上模侧面与两个所述侧模侧面贴合。
14.进一步地，合模后，所述侧模顶部的高度高于所述第一凸块的顶部高度。
15.进一步地，两个所述侧模均作沿水平方向的直线运动，所述上模作沿竖直方向的直线运动。
16.进一步地，所述第一凸块靠近外侧的一端设置向两侧延伸的第三凸块，合模后，所述第三凸块端面抵住所述侧模的侧面。
17.本发明还提供一种转向架构架的制造方法，使用上述的转向架构架的制造模具，包括以下步骤：s10：机加工形成主芯材、中间芯块和侧芯材，再使用复合材料包裹主芯材和侧芯材，形成主芯块和侧芯块；s20：将复合材料铺设在下模顶部形成下蒙皮，并使复合材料的边缘处向上折弯并紧贴第一凸块和第二凸块的侧面形成折弯段；s30：在下蒙皮上放置主芯块，之后再在主芯块两侧依次放置中间芯块和侧芯块；s40：在侧芯块朝向外侧的侧面上铺设复合材料形成侧蒙皮，并移动侧模抵住侧蒙皮；s50：在主芯块、中间芯块和侧芯块上部铺设上蒙皮，并移动上模抵住上蒙皮；s60：通过rtm成型工艺将树脂灌入并浸润所有复合材料，待树脂固化成型后取出，得到转向架构架成品。
18.通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：通过在主芯材和侧芯材外包裹复合材料再拼接的结构形式，在复合材料固化成型后，转向架构架内就可以形成竖直的加强筋结构，从而有效地提升本转向架构架所能承受的竖直方向的力，有效提高复合材料转向架构架的结构强度。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明中记载的一些实施例，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。
20.图1为本发明实施例中转向架构架的结构示意图；图2为本发明实施例中转向架构架的部件爆炸图；图3为本发明实施例中主芯材的结构示意图；图4为本发明实施例中转向架构架的制造模具合模后的结构示意图；图5为本发明实施例中转向架构架的制造模具开模时的结构示意图；图6为本发明实施例中下模的结构示意图；图7为本发明实施例中转向架构架的制造方法第一步示意图；图8为本发明实施例中转向架构架的制造方法第二步示意图；图9为本发明实施例中转向架构架的制造方法第三步示意图；图10为本发明实施例中转向架构架的制造方法第四步示意图；图11为本发明实施例中转向架构架的制造方法第五步示意图；图12为本发明实施例中转向架构架的制造方法第六步示意图；图13为本发明实施例中转向架构架的制造方法第七步示意图；图14为本发明实施例中转向架构架的制造方法第八步示意图；附图标记：主芯块11、主芯材111、横梁111a、连接梁111b、中间芯块12、侧芯块13、侧芯材131、下蒙皮21、侧蒙皮22、上蒙皮23、折弯段24、下模3、第一凸块31、第二凸块32、第三凸块33、侧模4、上模5。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
23.本发明提供一种转向架构架，如图1~3所示，包括：主芯块11，包括主芯材111、以及包裹主芯材111的第一蒙皮，第一蒙皮为复合材料结构；主芯材111包括两个横梁111a和两个连接梁111b，两个横梁111a相互平行设置，两个连接梁111b相互平行设置，且每个连接梁111b的两端分别与两个横梁111a连接；两个中间芯块12，分别与主芯块11朝外的两侧贴合；两个侧芯块13，分别与两个中间芯块12朝外的侧面贴合；每个侧芯块13包括侧芯材131、以及包裹侧芯材的第二蒙皮，第二蒙皮为复合材料结构；下蒙皮21，与主芯块11、中间芯块12和侧芯块13的底部贴合，并且下蒙皮21边缘设置向上的折弯段24，折弯段24与主芯块11朝内的侧面贴合；两个侧蒙皮22，分别与两个侧芯块13朝外的侧面贴合；上蒙皮23，与主芯块11、中间芯块12和侧芯块13的顶部贴合；下蒙皮21、两个侧蒙皮22和上蒙皮23的边缘相互抵接。
24.具体的，本转向架构架通过在主芯材111和侧芯材131外包裹复合材料再拼接的结构形式，在复合材料固化成型后，转向架构架内就可以形成竖直的加强筋结构，从而有效地提升本转向架构架所能承受的竖直方向的力。将包裹在外侧的蒙皮分设成下蒙皮21、两个侧蒙皮22和上蒙皮23多个部分，能够极大地方便人员进行拼接操作，同时在下蒙皮21边缘设置向上的折弯段24，可以对主芯块11的位置进行定位限制，从而保证之后放置的中间芯块12和侧芯块13的位置的准确性。
25.优选地，主芯材111、中间芯块12和侧芯材131均设置为轻质材料结构，如泡沫结构或者轻木结构；主芯材111、中间芯块12和侧芯材131除了能为本转向架构架的各个蒙皮提供内部支撑，还可以防止复合材料在浸润树脂时树脂渗透复合材料后流入内部空腔，从而可以进一步地减轻本转向架构架的重量。
26.主芯材111的横梁111a和连接梁111b优选为一体结构，其可以通过机加工成型，保证在包裹第一蒙皮时，横梁111a和连接梁111b之间不会产生松动或者错位，从而保证主芯块11结构的可靠性，进一步提升转向架构架整体的结构可靠性。主芯材111的横梁111a和连接梁111b的厚度和宽度优选均设置地相同，提升主芯材111的整体性，避免横梁111a和连接梁111b的连接处产生过多的棱角，保证第一蒙皮能完全地贴合横梁111a和连接梁111b，同时也防止横梁111a和连接梁111b的连接处产生应力集中现象影响主芯块11结构的可靠性。
27.横梁111a的宽度优选大于侧芯材131的宽度，则形成的加强筋结构，在靠近转向架构架的外侧就会更为密集，而此处是转向架构架在使用过程中的主要传力位置，因此在此处设置密集的加强筋结构，能够进一步地保证本转向架构架的结构强度。
28.本发明还提供一种转向架构架的制造模具，用于制造上述的转向架构架，如图4~6所示，包括：下模3，顶部对称设置有两个第一凸块31、以及设置在两个第一凸块31之间的第二凸块32；两个侧模4，对称设置在第一凸块31的两侧，并作靠近和远离下模3的直线运动；上模5，设置在第一凸块31的上方，并作靠近和远离下模3的直线运动；合模后，两个侧模4底部与下模3顶部贴合，上模5底部与第一凸块31和第二凸块32的顶部均贴合，上模5侧面与两个侧模4侧面贴合。
29.优选地，合模后，侧模4顶部的高度高于第一凸块31的顶部高度，从而可以如图13所示形成一个朝上的槽形结构，上蒙皮23可以贴合着槽形结构进行放置，从而保证上蒙皮23位置的准确度，且方便人员操作。
30.优选地，两个侧模4均作沿水平方向的直线运动，使运动方向与侧蒙皮22侧面相垂直，在侧模4抵住侧蒙皮22后，不会对侧蒙皮22产生竖直方向的分力，从而保证侧蒙皮22不会产生错位；上模5作沿竖直方向的直线运动，使运动方向与上蒙皮23顶面相垂直，在上模5抵住上蒙皮23后，不会对上蒙皮23产生水平方向的分力，从而保证上蒙皮23不会产生错位。
31.第一凸块31靠近外侧的一端优选设置有向两侧延伸的第三凸块33，合模后，第三凸块33端面抵住侧模4的侧面，避免侧模4对侧蒙皮22产生的推力过大导致主芯块11、中间芯块12和侧芯块13产生变形；同时，第三凸块33还可以抵住主芯块11、中间芯块12和侧芯块13的端面使其对齐。
32.本发明还提供一种转向架构架的制造方法，使用上述的转向架构架的制造模具，
如图7~14所示，包括以下步骤：s10：机加工形成主芯材111、中间芯块12和侧芯材131，再使用复合材料包裹主芯材111和侧芯材131，形成主芯块11和侧芯块13；s20：将复合材料铺设在下模3顶部形成下蒙皮21，并使复合材料的边缘处向上折弯并紧贴第一凸块31和第二凸块32的侧面形成折弯段24；s30：在下蒙皮21上放置主芯块11，之后再在主芯块11两侧依次放置中间芯块12和侧芯块13；s40：在侧芯块13朝向外侧的侧面上铺设复合材料形成侧蒙皮22，并移动侧模4抵住侧蒙皮22；s50：在主芯块11、中间芯块12和侧芯块13上部铺设上蒙皮23，并移动上模5抵住上蒙皮23；s60：通过rtm成型工艺将树脂灌入并浸润所有复合材料，待树脂固化成型后取出，得到转向架构架成品。
33.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。