铁路机车钩舌锻件的多向模锻模具及其成形工艺的制作方法

1.本发明涉及复杂零部件塑性成形技术领域，尤其是一种铁路机车钩舌锻件的多向模锻模具及其成形工艺。

背景技术：

2.钩舌的主要作用是连接两节车厢、传递牵引力及冲击力、使车辆之间保持一定的距离。它的使用条件恶劣，导致各部分时常出现变形、裂纹、磨损等三态作用不良等故障。钩舌的使用性能直接关系到铁路列车的运行可靠性与安全性。随着我国铁路运输不断向高度重载方向发展，列车的纵向冲击力急剧增加，钩舌接触面摩擦磨损严重，其性能已越来越难以满足现代铁路运输的需求，严重影响到铁路运输的安全和效益。
3.以往的钩舌制造多以铸造成型为主，在铸造成型过程中形成的组织缺陷如气孔、夹渣、缩孔、疏松等，这些缺陷在交变应力作用下，形成裂纹，造成钩舌直接断裂，对铁道车辆的运行安全构成严重的威胁。目前虽然已有钩舌通过锻造方式生产，但是制造工艺复杂，需经过多次加热、模锻、切边，且锻造成型后的毛坯与成品件的形状、尺寸相差很大，必须依赖机械加工的方式在加工成钩舌产品的形状及尺寸，浪费能源与材料，造成制造成本高昂的现象。

技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提出一种铁路机车钩舌锻件的多向模锻模具及其成形工艺，其只需加热一次坯料，锻造设备工作一次，工序简单，成形精度高，加工余量小。
5.本发明采用如下技术方案：一种铁路机车钩舌锻件的多向模锻模具，包括上模组件，下模组件以及两个水平冲头，上模组件包括上凹模，上冲头和侧冲头；下模组件包括下凹模，上凹模、上冲头、侧冲头、下凹模以及两个水平冲头合模形成钩舌形状的腔体。
6.与现有技术相比，本发明提供的模具制造的钩舌精度高，加工余量小，上冲头直接将坯料挤压成钩舌的牵引曲面，提高了此部位组织致密性，提高了其耐磨损和抗冲击能力，延长了钩舌的使用寿命。
7.进一步的，本发明采用的优选方案是：上冲头的下端头设置为与钩舌的牵引曲面相适配的弧形凸起，上凹模的底部表面开设有与上冲头相适配的孔腔；上凹模的底部中间位置对应钩舌的牵引台设置有凹槽结构一，侧冲头置于凹槽结构一内；下凹槽的上表面开设有与钩舌正面相适配的弧形槽，且弧形槽内对应钩头与牵引台连接的钩舌体开设有相适配的凹槽结构二，弧形槽内部对应钩舌正面凹槽结构三的位置设置有与之相适配的凸起结构一。
8.两个水平冲头分别对应钩舌两个侧面设置有与之相适配的凸起结构二。
9.本发明还提供一种铁路机车钩舌锻件的多向模锻成形工艺，按照如下步骤进行：
s1、坯料下料：坯料采用圆棒料；s2、模具安装：将下模组件和上模组件分别安装在锻造平台上，保证模具安装时的定位精度以及上、下模组件的对中精度；s3、坯料加热：采用燃气炉、中频炉或电阻炉加热，将坯料加热到始锻温度1200℃
±
20℃，其中使用燃气炉和电阻炉加热时，保温时间为0.5h；采用中频炉加热没有保温时间，可以实现连续化生产；s4、坯料放入模具型腔：将加热后的坯料放入下凹模的弧形槽内；s5、上下凹模合模：上凹模采用“先位移、后压力”的控制方式向下运动，与下凹模接触之前采用位移控制，接触之后采用压力控制以提供成形阶段所必需的合模载荷；s6、上冲头向下挤压：上冲头下行，穿过上凹模中间的孔腔对坯料进行镦挤；s7、水平冲头对向挤压：两水平冲头沿其水平轴向相向运动，挤压坯料，直到水平冲头达到设定的终点停止挤压，挤压过程中金属先充满钩舌锻件的水平端面，多余金属进入上凹模、下凹模的上牵引台位置；s8、侧冲头回压：侧冲头将步骤s7中的牵引台位置多余的金属进行挤压，完成锻造；s9、模具回程：首先两个水平冲头回程，然后上冲头和上凹模依次回程；s10、取出锻件：上冲头下行，将钩舌锻件从上凹模中顶出。
附图说明
10.图1为本发明成形模具的剖面图；图2为成形模具开模状态主视图；图3为成形模具开模状态剖视图；图4为上凹模的结构示意图；图5为上冲头的结构示意图；图6为下凹模的结构示意图；图7为侧冲头的结构示意图；图8为水平冲头的结构示意图；图9为钩舌的结构示意图一；图10为钩舌的结构示意图二图中：上凹模1；下凹模2；上冲头3；侧冲头4；水平冲头5；坯料6；孔腔7；凹槽结构一8；弧形槽9；弧形凸起10；凸起结构二11；牵引台12；钩舌体13；钩头14；牵引曲面15；凹槽结构三16；钩舌正面17；凹槽结构二18。
具体实施方式
11.以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
12.如图9、图10所示，钩舌锻件主要由牵引台12、钩舌体13以及钩头14等组成。
13.一种铁路机车钩舌锻件的多向模锻模具，主要由上模组件、下模组件以及左右两个水平冲头5等组成。
14.上模组件主要由上凹模1，上冲头3以及侧冲头4等组成，上冲头3的下端头设置为
与钩舌的牵引曲面16相适配的弧形凸起10，上凹模1的底部表面开设有与上冲头3相适配的孔腔7；上凹模1的底部中间位置对应钩舌的牵引台12设置有凹槽结构一8，凹槽结构一8与孔腔7连通，侧冲头4置于凹槽结构一8内。
15.下模组件包括下凹模2，下凹槽2的上表面开设有与钩舌正面17相适配的弧形槽9（如图10所示），且弧形槽9内对应钩头14与牵引台12连接的钩舌体13开设有相适配的凹槽结构二18，弧形槽9内部对应钩舌正面17上的两个凹槽结构三16的位置分别设置有与之相适配的凸起结构一（由于图6角度问题，未标出）。
16.两个水平冲头5分别对应钩舌两个侧面设置有与之相适配的凸起结构二11。
17.如图1、2、3所示，上凹模1、上冲头3、侧冲头4、下凹模2以及两个水平冲头5合模形成钩舌形状的腔体。
18.利用上述模具成型工艺如下：s1、坯料下料：坯料6采用圆棒料，圆棒料直径为φ150mm~φ180mm，长度约为300mm~430mm。
19.s2、模具安装：将下模组件和上模组件分别安装在锻造平台上，保证模具安装时的定位精度以及上、下模组件的对中精度。
20.s3、坯料加热：坯料6加热：采用燃气炉、中频炉或电阻炉加热，将坯料加热到始锻温度1200℃
±
20℃，其中使用燃气炉和电阻炉加热时，保温时间为0.5h；采用中频炉加热没有保温时间，可以实现连续化生产。
21.s4、坯料放入模具型腔：将加热后的坯料6放入下凹模2的弧形槽9内。
22.s5、上下凹模合模：上凹模1采用“先位移、后压力”的控制方式向下运动，与下凹模2接触之前采用位移控制，直到与下凹模2接触，此过程中坯料6和上凹模1还未接触，并且未发生形变；接触之后采用压力控制以提供成形阶段所必需的合模载荷。
23.s6、上冲头向下挤压：上冲头3下行，穿过上凹模1中间的孔腔7对坯料6进行镦挤。
24.s7、水平冲头对向挤压：两水平冲头5沿其水平轴向相向运动，挤压坯料6，在挤压过程中，金属优先充满钩舌锻件的水平端面，此时两水平冲头5还未达到设定的终点位置，所以继续挤压，进而将多余的金属压入上凹模1、下凹模2对应的牵引台12位置，直到水平冲头5达到设定的终点停止挤压。
25.s8、侧冲头回压：侧冲头将步骤s7中的牵引台12位置多余的金属进行挤压，将其压制成牵引台12的形状，完成锻造。
26.s9、模具回程：钩舌锻件成形结束后，首先两个水平冲头5回程，然后上冲头3和上凹模1依次回程，此时锻件会遗留在上凹模1的孔腔7中。
27.s10、取出锻件：上冲头3下行，将钩舌锻件从上凹模1中顶出。
28.本发明采用多向模锻工艺成形钩舌锻件，上冲头直接挤压坯料成形钩舌的牵引曲面（s面），使此部位金属组织致密性更好，提高了其耐磨损和抗冲击能力，改善了钩舌s形面经常出现裂纹的问题；坯料在一个上冲头、两个水平冲头、一个侧冲头的四向压应力状态下，利于晶粒细化，整体的机械性能得到提升，而且在闭式模具型腔中形成了连续的金属流线，大大提高钩舌锻件质量、延长其使用寿命。
29.以上仅为本发明的具体实施方式，但对本发明的保护并不局限于此，所有涉及本技术领域技术人员所能想到的对本技术方案技术特征提出的等效变化或替换，都包含在本
发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种铁路机车钩舌锻件的多向模锻模具，其特征在于：包括上模组件，下模组件以及两个水平冲头，上模组件包括上凹模，上冲头和侧冲头；下模组件包括下凹模，上凹模、上冲头、侧冲头、下凹模以及两个水平冲头合模形成钩舌形状的腔体。2.根据权利要求1所述的铁路机车锻件的多向模锻模具，其特征在于：上冲头的下端头设置为与钩舌的牵引曲面相适配的弧形凸起，上凹模的底部表面开设有与上冲头相适配的孔腔；上凹模的底部中间位置对应钩舌的牵引台设置有凹槽结构一，侧冲头置于凹槽结构一内；下凹槽的上表面开设有与钩舌正面相适配的弧形槽，且弧形槽内对应钩头与牵引台连接的钩舌体开设有相适配的凹槽结构二，弧形槽内部对应钩舌正面凹槽结构三的位置设置有与之相适配的凸起结构一；两个水平冲头分别对应钩舌两个侧面设置有与之相适配的凸起结构二。3.一种如权利要求1至2任意一项所述的铁路机车钩舌锻件的多向模锻成形工艺，其特征在于，按照如下步骤进行：s1、坯料下料：坯料采用圆棒料；s2、模具安装：将下模组件和上模组件分别安装在锻造平台上，保证模具安装时的定位精度以及上、下模组件的对中精度；s3、坯料加热：采用燃气炉、中频炉或电阻炉加热，将坯料加热到始锻温度1200℃
±
20℃，其中使用燃气炉和电阻炉加热时，保温时间为0.5h；采用中频炉加热没有保温时间，可以实现连续化生产；s4、坯料放入模具型腔：将加热后的坯料放入下凹模的弧形槽内；s5、上下凹模合模：上凹模采用“先位移、后压力”的控制方式向下运动，与下凹模接触之前采用位移控制，接触之后采用压力控制以提供成形阶段所必需的合模载荷；s6、上冲头向下挤压：上冲头下行，穿过上凹模中间的孔腔对坯料进行镦挤；s7、水平冲头对向挤压：两水平冲头沿其水平轴向相向运动，挤压坯料，直到水平冲头达到设定的终点停止挤压，挤压过程中金属先充满钩舌锻件的水平端面，多余金属进入上凹模、下凹模的上牵引台位置；s8、侧冲头回压：侧冲头将步骤s7中的牵引台位置多余的金属进行挤压，完成锻造；s9、模具回程：首先两个水平冲头回程，然后上冲头和上凹模依次回程；s10、取出锻件：上冲头下行，将钩舌锻件从上凹模中顶出。

技术总结

本发明涉及复杂零部件塑性成形技术领域，尤其是一种铁路机车钩舌锻件的多向模锻模具及其成形工艺，包括上模组件，下模组件以及两个水平冲头，上模组件包括上凹模，上冲头和侧冲头；下模组件包括下凹模，上凹模、上冲头、侧冲头、下凹模以及两个水平冲头合模形成钩舌形状的腔体。本发明加工余量小，上冲头直接将坯料挤压成钩舌的牵引曲面，提高了此部位组织致密性，提高了其耐磨损和抗冲击能力，延长了钩舌的使用寿命。舌的使用寿命。舌的使用寿命。