AT钢轨道岔跟端成形工艺及装备关键技术研究

摘要

随着铁路运输的发展，重轨应用越来越广泛，道岔钢轨跟端成形工艺对铁路运输安全具有重要影响。本文针对钢轨成形质量以及压机抗偏载问题，围绕道岔钢轨跟端成形的关键技术进行研究，主要研究内容如下:
　　(1)本文在现有四工位道岔压机装备的基础上，创新设计了具有可切换工位的抗偏载压机结构，并提出锻造装备——50000kN锻造压机的功能要求、设计要求、模具设计、结构特点等关键技术指标。
　　(2)针对钢轨跟端成形特点，设计不同工位的模具结构，并借助有限元软件优化模具型腔，以达到钢轨成形无飞边或少飞边的目的。分析60AT钢轨跟端成形过程中，各工位制件的应力、应变、损伤值、温度场以及载荷变化情况，符合跟端成形的预设标准。
　　(3)基于Oyane韧性断裂准则，结合数值模拟分析，提出了利用损伤值判断钢轨跟端成形质量的一般方法。通过建立正交试验，改变不同工艺参数组合，得出影响钢轨跟端成形质量的相关结论，并对不同参数如何影响损伤峰值，以及影响成形质量的内在因素等作出具体分析，以达到减小材料损伤值的目的。
　　(4)通过实验结果与仿真结果进行对比，两种方式所获工件的各项参数大体一致，实验所获钢轨经过后续验证，未发现有材料开裂、充填不足等明显缺陷，达到了通过仿真设计实验的目的，进一步为AT钢轨跟端成形生产提供了理论依据。
　　本课题所研究的60AT钢轨跟端锻造成形工艺，对于提高道岔钢轨跟端成形质量具有实际生产的参考性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 AT钢轨和道岔

1．2 AT钢轨跟端主要成形工艺

1．3 国内外研究现况

1．3．1 钢轨道岔跟端加工工艺

1．3．2 韧性断裂准则

1．4．1 主要内容

1．4．2 研究意义

第二章 钢轨道岔锻造装备结构设计

2．1 压机的结构及参数

2．2．1 压机抗偏载滑块结构设计

2．2．2 载荷作用下的滑块静态分析

2．3 压机立柱及拉杆

2．3．1 立柱及拉杆结构设计

2．3．2 压机立柱有限元结果分析

2．4 本章小结

第三章 钢轨道岔跟端成形工艺研究

3．1 压机抗偏载机构

3．2 工作台工位动作

3．3 钢轨跟端成形模具

3．3．1 锻件和模具参数计算

3．3．2 初锻工位模具设计

3．3．3 中锻工位模具设计

3．3．4 精锻工位模具设计

3．4 本章小结

第四章 钢轨跟端成形工艺模拟分析

4．1 数值模拟理论及韧性断裂准则

4．1．1 钢轨跟端塑性成形的基本方程

4．1．2 刚粘塑性材料本构关系

4．1．3 刚粘塑性有限元变分原理

4．1．4 韧性断裂准则理论基础

4．1．5 钢轨U75V材料模型

4．1．6 韧性断裂准则材料参数求取

4．2 模拟分析前处理

4．3 参数设置

4．3．1 摩擦因子

4．3．2 锻造温度

4．3．3 加载速度

4．3．4 模型建立

4．4 正交实验

4．5 各因子对损伤值影响

4．5．1 损伤值分布特征

4．5．2 各因子对损伤值的影响

4．6 最佳方案制件仿真分析

4．6．1 制件损伤值分析

4．6．2 制件应力分析

4．6．3 制件等效应交分析

4．6．4 制件温度场分析

4．6．5 行程载荷分析

4．7 特征点分析

4．8 本章小结

第五章 钢轨跟端成形实验研究

5．1 实验设备

5．2 实验步骤

5．3 实验过程分析

5．4 实验结果

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本课题工作总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况