火車(chē)車(chē)輪鍛造工藝分析正式樣本

1、文件編號(hào)：TP-AR-L5280火車(chē)車(chē)輪鍛造工藝分析正式樣本In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan,So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）編制：審核：?jiǎn)挝唬簩?shí)施方案系列 IMPLEMEVTATIOY PLAN編號(hào)：TP-AR-L5280火車(chē)車(chē)輪

2、鍛造工藝分析正式樣本使用注慮：該解決方案資料可用在組織/機(jī)構(gòu)/單位管理上，形成定的具有指導(dǎo)性，規(guī)劃性的 可執(zhí)行計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)多角度地幫助決策人員進(jìn)行更好的生產(chǎn)與管理。材料內(nèi)容可根據(jù)實(shí)際情 況作相應(yīng)修改，請(qǐng)?jiān)谑褂脮r(shí)認(rèn)真閱讀。鐵路交通是我國(guó)運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，在國(guó) 民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，鐵路運(yùn)輸扮演著不可替代 的重要角色。我國(guó)一直以來(lái)都十分重視鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā) 展。最近幾年以來(lái)，隨著以高鐵為代表的新型鐵路運(yùn) 輸技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)鐵路運(yùn)輸朝著高速、重載方向發(fā) 展，車(chē)輪在復(fù)雜的運(yùn)行工況和惡劣的工作條件下，受 到來(lái)自于速度效應(yīng)和制動(dòng)方式的雙重影響，對(duì)其耐磨 性、強(qiáng)韌性以及抗疲勞性提出了更高的要求。但是我

3、 國(guó)現(xiàn)有的車(chē)輪鍛壓生產(chǎn)技術(shù)，還不能完全滿(mǎn)足鐵路運(yùn) 輸發(fā)展對(duì)火車(chē)車(chē)輪質(zhì)量的要求。尤其是我國(guó)高速列車(chē) 的車(chē)輪，在車(chē)輪的制造中，還存在廢品率較高的現(xiàn)編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN象。因此，筆者認(rèn)為，研究火車(chē)車(chē)輪鍛壓生產(chǎn)工藝， 提高我國(guó)火車(chē)車(chē)輪鍛壓生產(chǎn)技術(shù)水平，制造優(yōu)質(zhì)火車(chē) 車(chē)輪，對(duì)于降低我國(guó)火車(chē)整車(chē)生產(chǎn)成本，促進(jìn)鐵路運(yùn) 輸?shù)陌l(fā)展，有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。1 .火車(chē)車(chē)輪概述。11我國(guó)火車(chē)車(chē)輪形制特征簡(jiǎn)析火車(chē)車(chē)輪是火車(chē)整車(chē)零件中的一個(gè)關(guān)鍵組成部 分，是火車(chē)機(jī)車(chē)生產(chǎn)中技術(shù)較高的環(huán)節(jié)之一。由于火 車(chē)的種類(lèi)繁多，工作環(huán)境和機(jī)車(chē)構(gòu)造也不盡相同，所 以火車(chē)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)形式和

4、形制特征也多種多樣。一般 由輪轂、輪網(wǎng)、輻板三個(gè)部分組成?；疖?chē)車(chē)輪屬于典型的金屬塑性成形產(chǎn)品，常常會(huì) 出現(xiàn)多種內(nèi)部和外部缺陷。比較常見(jiàn)的有偏心缺陷、 組織和填充不完全等缺陷。所以車(chē)輪生產(chǎn)中對(duì)鍛壓技 術(shù)要求較高。編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN1. 2.我國(guó)現(xiàn)行車(chē)輪生產(chǎn)工藝。當(dāng)前包括我國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)普遍采用模鍛一一 軋制法（又稱(chēng)整體輾鋼車(chē)輪生產(chǎn)法）進(jìn)行火車(chē)車(chē)輪鍛 造生產(chǎn)，這一方法主要采用模鍛和軋制擴(kuò)徑兩個(gè)主要 步驟來(lái)完成車(chē)輪主體的成形。和鑄造法相比較，該法 所生產(chǎn)的車(chē)輪內(nèi)在質(zhì)量要好很多，與全模鍛制造法相 比，該法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)模鍛設(shè)備的要求較低。全世界

5、有20多個(gè)生產(chǎn)廠家，雖然各自的生產(chǎn)工藝有其獨(dú)有 特點(diǎn)，但是總體來(lái)說(shuō)從流程來(lái)講可以分為三個(gè)主要步 驟：預(yù)成型及成型、軋制擴(kuò)徑和壓彎沖孔。通過(guò)初步 總結(jié)，筆者認(rèn)為，各廠家在工藝上的差別，主要體現(xiàn) 在預(yù)成型及成型的差異上，壓彎壓力機(jī)的配置方面則 基本相同，沖孔設(shè)備的配置也只是稍有差別。2 火車(chē)車(chē)輪鍛造工藝分析。2.1 車(chē)輪預(yù)成型工藝。編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN車(chē)輪坯料采用圓柱形鋼坯下注，坯料直徑 介于380mm406mm之間。使用高速鋸床對(duì)鋼坯進(jìn)行鋸切成段，成段坯料經(jīng)加熱后，有機(jī)械手夾持上料 到壓力機(jī)進(jìn)行預(yù)成型工序。在預(yù)成型工序中，上磨具 采用成型模，

6、下模具則選用中央突起的壓痕模，以此 實(shí)現(xiàn)對(duì)輪網(wǎng)、輪轂的金屬體積分配。在壓力機(jī)模鍛工 序采用的是靜壓力鍛造，整個(gè)鍛造過(guò)程在一次行程中 完成。優(yōu)異的車(chē)輪預(yù)成型工藝，不但能夠保證車(chē)輪初 步形狀的成形，同時(shí)還可以起到改善車(chē)輪內(nèi)部組織結(jié) 構(gòu)和金屬流線(xiàn)的雙重作用。但是如果此階段的工藝不 合理，則會(huì)直接導(dǎo)致車(chē)輪偏心、填充不完全等缺陷。 給后續(xù)加工階段操作帶來(lái)困難，嚴(yán)重的還會(huì)直接導(dǎo)致 車(chē)輪報(bào)廢。2. 2車(chē)輪成型工藝。在車(chē)輪的成型階段，主要得到的是輪轂和壓制輻編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN板的形狀，同時(shí)完成輪網(wǎng)主要部位的成形。其過(guò)程屬 于典型的開(kāi)式無(wú)飛邊模鍛。模具壓下

7、后，首先受壓的 是車(chē)輪的輻板處，車(chē)輪內(nèi)層金屬受到來(lái)自中央沖頭的 作用力，帶動(dòng)外側(cè)金屬沿水平方向流動(dòng)。隨著下壓量 的急劇增大，輪坯的最外側(cè)金屬和成形模的內(nèi)壁接 觸。在中央沖頭和成形模內(nèi)壁的共同作用下，輪坯內(nèi) 的金屬形成一個(gè)分流面，分別流向輪轂和輪網(wǎng)下側(cè)以 及輪網(wǎng)上側(cè)。在該流程中，輪網(wǎng)下側(cè)的填充情況最 佳。此外，由于該工序中模具模膛的高度有所不同， 所以直接導(dǎo)致輪坯中不同部分的金屬變形量不一樣， 其中輻板處變形量最為突出，而輪網(wǎng)部分的變形量則 最小。車(chē)輪成形工藝是熱成形機(jī)組軋壓能力匹配的關(guān) 鍵工藝。合理科學(xué)的成形工藝，不僅要保證壓力機(jī)的 壓力極限數(shù)值滿(mǎn)足事先設(shè)定的工藝數(shù)值，同時(shí)還要滿(mǎn) 足下道工序中

8、軋機(jī)的軋制能力需求。編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN2. 3.車(chē)輪壓彎工藝。車(chē)輪壓彎工序一般情況下是和沖孔工序一 起在同一臺(tái)壓力機(jī)上進(jìn)行，是火車(chē)車(chē)輪熱成形中的最 后一道工序。其主要目的是對(duì)輻板進(jìn)行壓彎成形、對(duì) 輪網(wǎng)表面進(jìn)行平整以及確定車(chē)輪兩側(cè)和車(chē)輪內(nèi)徑等的 成形。2. 4.輪坯各個(gè)部位加工余量的確定。車(chē)輪加工中的鍛造余量，是整個(gè)車(chē)輪鍛造 工藝設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)。它與車(chē)輪材料的利用 率、成品率以及生產(chǎn)率密切相關(guān)，直接決定著車(chē)輪生 產(chǎn)的成本。因此，要合理確定輪坯合理的鍛造余量。 踏面余量的確定。在確定輪坯踏面余量時(shí)，輪坯的橢 圓度和熱處理過(guò)程中直徑0.

9、10. 2%的變化量應(yīng)該予 以充分考慮。但是，主要還是要注意踏面上表面氧化 皮壓入、裂紋以及結(jié)疤等的消除。經(jīng)過(guò)實(shí)踐中的反復(fù)編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN摸索，筆者認(rèn)為，踏面鍛造余量的確定取8mm較為合 適。輪轂外徑余量確定。輪轂外徑余量的確 定，主要取決于設(shè)備對(duì)輪轂、輪網(wǎng)偏心的精度控制。 目前，山西某重型機(jī)械集團(tuán)公司在這一精度控制上可 以達(dá)到6mm以?xún)?nèi)。為了確保最大偏心后，輪轂?zāi)苡?3mm的加工余量，初期生產(chǎn)中，應(yīng)該把輪轂余量確定 為9mm。實(shí)踐證明，在設(shè)備正常情況下的批量生產(chǎn) 中，輪轂外徑余量取7mm比較適宜。輪轂、輪網(wǎng)端面的余量確定。這兩項(xiàng)余量

10、的確定主要取決于端面氧化皮壓入、端面的不平整狀 況以及預(yù)成形時(shí)輪轂端面尖角部位填充不完全所造成 的輪轂端部圓角三個(gè)因素。在模具首次設(shè)計(jì)中，這一 余量一般取7mm和6mm。為了降低成本，曾經(jīng)試圖降 低這兩種余量，結(jié)果造成輪轂端面尖角部位加工不起編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN來(lái)。所以，最終仍然將輪轂、輪網(wǎng)的單邊余量設(shè)定至 7mm和6mm的初期水平。輻板和輪網(wǎng)內(nèi)徑加工余量的確定。由于在 淬火和冷卻處理過(guò)程中輻板會(huì)出現(xiàn)變形，因此輻板加 工余量的確定，不僅要考慮氧化皮壓入、表面裂紋等 缺陷的去除，還要格外重視輻板變形的影響。經(jīng)生產(chǎn) 企業(yè)長(zhǎng)期批量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累，

11、輻板單邊余量確肚為 6mm最為適合。輪網(wǎng)內(nèi)徑也取相同尺寸為宜。淬火下沉量的確定。車(chē)輪淬火后，輪網(wǎng)的 增大量叫做淬火下沉量。壓彎模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該確保車(chē) 輪壓彎成形以后，轂網(wǎng)距減小一個(gè)淬火下沉量，以確 保淬火后的轂網(wǎng)距符合要求尺寸。淬火下沉量的確 定，和火車(chē)輪的型號(hào)有關(guān)。據(jù)蘇聯(lián)資料介紹，915車(chē) 輪淬火下沉量為35mmo安徽某鋼廠在915車(chē)輪模 具設(shè)計(jì)時(shí)，淬火卜沉量取6mmo編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN2. 5.車(chē)輪鍛造過(guò)程中的數(shù)值模擬分析。由于火車(chē)車(chē)輪的鍛造工序繁多，各環(huán)節(jié)中 對(duì)輪坯不同部分的數(shù)據(jù)誤差要求較高，且由于涉及到 材料金屬物理化學(xué)性質(zhì)的變更，

12、因此對(duì)鍛造過(guò)程中的 數(shù)據(jù)控制和數(shù)值模擬要求較高，所以對(duì)于鍛造工作的 每個(gè)環(huán)節(jié)而言，建立數(shù)值模擬分析是十分必要的。目前在數(shù)值分析方面，主要采取的是有限 元數(shù)值分析法，這是一種將連續(xù)體根據(jù)實(shí)際需要，分 化為若干個(gè)大小有限的單元個(gè)體集合，以方便分析連 續(xù)體力學(xué)問(wèn)題相關(guān)數(shù)據(jù)的方法。這一方法應(yīng)用在車(chē)輪 鍛造生產(chǎn)過(guò)程中，可以精確求解輪坯變形時(shí)內(nèi)部速度 場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)以及應(yīng)變場(chǎng)等的變量，從而為車(chē)輪鍛造各 道工序，提供了科學(xué)的理論依據(jù)。在目前我國(guó)火車(chē)車(chē) 輪生產(chǎn)中，基于有限元理論和相關(guān)軟件支持，已經(jīng)普 遍建立起了火車(chē)輪預(yù)成形和成形工步數(shù)值模擬分析模編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 P

13、LAN型、壓彎過(guò)程數(shù)值模擬分析模型、沖孔過(guò)程數(shù)值模擬 分析模型等一系列環(huán)節(jié)的模擬分析模型。使得工作人 員能夠及時(shí)掌握各階段數(shù)值的變化，以及由此帶來(lái)的 對(duì)成品質(zhì)量的影響，實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)設(shè)置，確保車(chē)輪最 終質(zhì)量得以實(shí)現(xiàn)。2. 6.當(dāng)前火車(chē)車(chē)輪鍛造工藝存在的問(wèn)題。隨著對(duì)火車(chē)車(chē)輪數(shù)量要求的增加和質(zhì)量要 求的提高，我國(guó)火車(chē)車(chē)輪鍛造工藝的缺陷也顯露出 來(lái)。目前主要問(wèn)題在于各工步，尤其是在車(chē)輪預(yù)成形 和壓彎工步，對(duì)金屬變形量的分配以及模具結(jié)構(gòu)和尺 寸的設(shè)計(jì)等諸多問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。這些 問(wèn)題的存在不僅使得車(chē)輪鍛造工序和模具設(shè)計(jì)的周期 更長(zhǎng)、對(duì)模具和車(chē)輪的調(diào)試以及模具維修的過(guò)程趨于 復(fù)雜，而且還會(huì)導(dǎo)致車(chē)

14、輪輻板出現(xiàn)裂紋、車(chē)輪成形形 狀和尺寸滿(mǎn)足不了設(shè)計(jì)要求等一系列質(zhì)量問(wèn)題，使得編號(hào)：TP-AR-L5280實(shí)施方案系列IMPLEMETATI0 PLAN當(dāng)前的火車(chē)車(chē)輪生產(chǎn)，從數(shù)量到質(zhì)量都與實(shí)際需要存 在相當(dāng)差距?；疖?chē)車(chē)輪的鍛造，是一個(gè)從材料選擇、模 具設(shè)計(jì)制造、到前期預(yù)成形、成形、再到后期壓彎和 沖孔的連續(xù)性工序系統(tǒng)。由于金屬在各工藝階段會(huì)發(fā) 生相應(yīng)的物理和化學(xué)變化，因此常常會(huì)出現(xiàn)諸如填充 不充分和偏心等缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不能達(dá)到預(yù)期要 求，嚴(yán)重者產(chǎn)生廢品。從加工流程優(yōu)化、數(shù)值模擬分 析等方面加以完善，是彌補(bǔ)當(dāng)前車(chē)輪鍛造工藝相關(guān)環(huán) 節(jié)缺陷，保證車(chē)輪最終質(zhì)量的有效途徑。以有限元理 論為基礎(chǔ)的數(shù)值模擬分析模型，是目前實(shí)現(xiàn)鍛造過(guò)程 數(shù)值模擬分析的可靠途徑，是實(shí)現(xiàn)對(duì)鍛