铁路货车制动拉杆的长棒料连续墩粗装置及其墩粗方法

摘要

本发明的铁路货车制动拉杆的长棒料连续墩粗装置，其结构主要由夹紧凹模上模、夹紧凹模下模、底座、机架、夹紧油缸、墩粗油缸、顶杆、中频感应加热圈、中频电源和工作台组成，所述墩粗油缸和机架安装在底座上，机架横梁上安装夹紧油缸，夹紧凹模上模经上模座安装在夹紧油缸的活塞上，夹紧凹模下模经下模座安装在机架下部的底座上，顶杆安装在夹紧凹模前方的墩粗油缸的活塞上，中频感应加热圈装在夹紧凹模和工作台之间。用单一模膛即可分多次连续分段墩粗大长径比的货车制动拉杆，该装置具有结构设计合理、操作使用方便和产品成形好等优点，既解决了制动拉杆的墩粗难题，又适合墩粗其它大长径比棒料使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种长棒料连续墩粗装置，特别是制作铁路货车制动拉杆的长棒料连续墩粗装置及其墩粗方法，属于机械制造领域。

背景技术

墩粗是指金属棒料在平锻机、锻锤、摩擦压力机等锻造设备上进行局部墩粗变形的工艺过程。墩粗在生产过程中应用较普遍，常见机械零件螺栓、圆销、汽车半轴杆等一般都采用金属棒料端部墩粗制造毛坯。通常棒料头部墩粗在平锻机上完成，由于平锻机（又称水平分锻机）具有两套机构，分别带动墩粗冲头和夹紧凹模，工作时先由夹紧凹模夹住棒料，然后由墩粗冲头墩粗棒料头部。同时由于平锻机墩粗滑块有较长的导向装置，可承受较大的偏心载荷因此可进行多模膛模锻，即对棒料用几个模膛进行分步的打击以实现较大的变形。

要实现金属棒料墩粗成形，其变形部分的长度L B与棒料直径D 0之比（长径比）应小于3，当长径比大于3时应分次墩粗，以防止棒料失稳弯曲，产生折叠。采用凹模内墩粗由于棒料在凹模内弯曲时受到模壁的支撑使之不再弯曲而靠本身的变形冲满模膛，使得墩粗棒料的长径比可达10以上。但由于这种方式易产生纵向毛刺和折纹较少采用。因此要实现金属棒料大长径比的墩粗一般是在平锻机上采用多模膛分步墩粗，即棒料要分别放入每个模膛进行一次墩粗锻打，分步的变形量积累为总变形量。其缺点是在平锻机的每一个行程后都要将杆件移动到下一个模膛。同时，棒料在每次墩粗前，一般都要再次送加热炉加热更增加了操作的难度而难以加工。对于较长且直径又小的棒料，例如铁路货车使用的制动拉杆，其结构如图1所示，其长度主要有1500mm、2900mm和5930mm几种，需要头部墩粗为直径?24，长度为180mm并含有50 mm～60mm圆锥体过渡段，以便和拉杆头焊接在一起。拉杆由直径?20的圆棒料制做，因为180mm长的直径为?24的墩粗段需要由250mm长的直径为?20的圆棒料制做，所以其变形部分的长径比达12.5（250÷20＝12.5），如用通常的平锻机就需要用多模膛分多次模锻，且还需多次加热，非常麻烦，而对于长达6米的棒料，要想在模膛和加热装置之间往复移动操作就更加困难，所以，以前只好用不墩粗的20mm圆钢直杆代替，但因直径较细和拉杆头焊接后的连接强度低，可靠性能不好。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有平锻机不能连续墩粗大长径比棒料的不足之处，设计一种结构合理、操作方便、成形好、仅用单一模膛即可墩粗大长径比的货车制动拉杆的长棒料连续式墩粗装置。

本发明的另一个目的是用所述墩粗装置为生产货车制动拉杆提供一种操作方便的墩粗方法。

本发明的货车制动拉杆的长棒料连续墩粗装置，其结构包括夹紧凹模上模、夹紧凹模下模、底座、机架、夹紧油缸、墩粗油缸、顶杆、中频感应加热圈、中频电源和工作台，所述墩粗油缸和机架安装在底座上，机架横梁上安装夹紧油缸，夹紧凹模上模经上模座安装在夹紧油缸的活塞上，夹紧凹模下模经下模座安装在机架下部的底座上，顶杆安装在夹紧凹模前方的墩粗油缸的活塞上，所述顶杆上设有限位挡，夹紧凹模上模和夹紧凹模下模合模后所形成的夹紧凹模的型腔为三段，夹紧凹模的前部为直径稍大于棒料的导向腔，中部为直径大于棒料的墩粗腔，后部为直径稍小于棒料的夹紧腔，中频感应加热圈装在夹紧凹模和工作台之间，中频电源输出端与中频感应加热圈连接。

所述中频感应加热圈的加热长度与每次墩粗长度相适应，每次墩粗的长径比控制在4左右，对于分三次墩粗的中频感应加热圈的加热长度等于墩粗棒料长度的1/3~1/2.5。

本发明的墩粗装置，其墩粗方法（以分三次墩粗为例）主要包括以下步骤：

a)、将长棒料放置在工作台上，开启中频电源给中频感应加热圈通电，将棒料中需墩粗部位的后部伸入中频感应加热圈加热6～9秒；

b)、当加热部位达到红热状态后，迅速将棒料的前端伸至夹紧凹模的导向腔中，并使红热部分进入夹紧凹模的墩粗腔内的后部；

c)、启动夹紧油缸使活塞下降，夹紧凹模上模与夹紧凹模下模闭合，夹紧凹模的夹紧腔因直径小于棒料直径，将未加热部分的棒料夹紧；

d)、启动墩粗油缸使活塞头部伸出将顶杆伸入夹紧凹模的导向腔，由于顶杆和棒料直径均小于夹紧凹模的导向腔直径，使顶杆在墩粗油缸活塞头部的推力下推动棒料头部在夹紧凹模的导向腔内向后移动，使夹紧凹模的墩粗腔内红热部份的棒料发生塑性变形被墩粗而充满墩粗腔后部；

e)、启动夹紧油缸使活塞和夹紧凹模上模上升，夹紧凹模上模与夹紧凹模下模松开，然后将棒料需继续墩粗部分的后1/2部位拉回中频感应加热圈内加热到红热状态，再将棒料的前端伸至夹紧凹模的导向腔中，使红热部分进入夹紧凹模的墩粗腔内的中部，并使棒料回到步骤2位置，启动夹紧油缸使活塞下降，将棒料夹紧后启动墩粗油缸，顶杆推动棒料头部在夹紧凹模的导向腔内向后移动，将夹紧凹模的墩粗腔内红热部位的棒料墩粗而充满墩粗腔中部；

f) 、再次启动夹紧油缸使活塞和夹紧凹模上模上升，将棒料前端未墩粗部分拉回到中频感应加热圈内加热到红热状态，重复前述动作即可完成全部墩粗。

本发明的墩粗装置，用单一模膛即可分多次连续分段墩粗大长径比的货车制动拉杆， 解决了以前因为采用平锻机墩粗长棒料操作非常困难，只能用不墩粗的20mm圆钢制作货车制动拉杆，使制动拉杆和拉杆头的连接强度低，可靠性不好的问题。该装置具有结构设计合理、操作使用方便和产品成形好等优点，既解决了制动拉杆的墩粗难题，又适合墩粗其它大长径比棒料使用。

附图说明

附图1是本发明的墩粗装置的一种结构示意图；

附图2是棒料在夹紧凹模内的结构示意图。

具体实施方式

参见附图1和2，图中的1是底座，2是机架，3是上模座，4是下模座，5是夹紧油缸，6是墩粗油缸，7是夹紧凹模上模，8是夹紧凹模下模，9是棒料，10是中频感应加热圈，11是中频电源，12是工作台，13是限位挡块，14是顶杆，15是夹紧凹模的导向腔，16是夹紧凹模的墩粗腔，17是夹紧凹模的夹紧腔。所述墩粗油缸6和机架2安装在底座1上，机架2的横梁上安装夹紧油缸5，夹紧凹模上模7经上模座3安装在夹紧油缸5的活塞上，夹紧凹模下模8经下模座4安装在机架下部的底座1上，顶杆14安装在夹紧凹模前方的墩粗油缸6的活塞上，如图1所示，夹紧凹模上模7和夹紧凹模下模8合模后所形成的夹紧凹模的型腔为三段，夹紧凹模的前部为直径稍大于棒料9的导向腔15，中部为直径大于棒料9的墩粗腔16，后部为直径稍小于棒料9的夹紧腔17，如图2所示，中频感应加热圈10装在夹紧凹模和工作台12之间，中频电源11输出端与中频感应加热圈10连接。

所述中频感应加热圈10的加热长度与每次墩粗长度相适应，每次墩粗的长径比控制在4左右，对于分三次墩粗的中频感应加热圈的加热长度选为等于墩粗腔长度的1/3~1/2.5。

为了标示和限制在每次墩粗过程中，顶杆14伸入夹紧凹模型腔的长度，可在所述顶杆14上设有限位挡13。

下面以用长6米直径为?20的低碳钢圆棒料，将头部墩粗为直径?24，墩粗长度为180mm，含有50mm长圆锥体过渡段，制作长度为5930mm的制动拉杆，并以3次连续墩粗为例作进一步说明如下：

先制作夹紧凹模，其结构如图2所示，其中，夹紧腔17的直径D1 = ?20-(0.5~0.3)，长度=100mm；墩粗腔16的直径D 凹分两段，一段长50mm为圆锥状，小头为棒料9的直径D₀=?20，大头的直径= ?24，另一段长130mm，直径= ?24，墩粗腔总长度180mm；导向腔15的直径D 2= ?20+(0.2~0.4)，长度=150 mm。使用时，将夹紧凹模上模7和夹紧凹模下模8分别安装在上模座3和下模座4上并处于打开位置。然后再按以下步骤操作：

a)、将6米长直径为?20的低碳钢圆棒料9放置在工作台12上，开启中频电源11给中频感应加热圈10通电，将棒料中需墩粗部位的后1/3部位，即前部250mm的后1/3部位伸入中频感应加热圈加热6～9秒；

b)、当加热部位达到红热状态即1100±20℃后，迅速将棒料的前端伸至夹紧凹模的导向腔中，并使红热部分进入夹紧凹模的墩粗腔内的后1/3部位；

c)、启动夹紧油缸5使活塞下降，夹紧凹模上模7与夹紧凹模下模8闭合，夹紧凹模的夹紧腔17因直径D 1小于棒料直径，将棒料9未加热部分夹紧；

d)、启动墩粗油缸6使活塞头部伸出将顶杆14伸入夹紧凹模的导向腔15，由于顶杆和棒料直径均小于夹紧凹模的导向腔15直径D2，使顶杆在墩粗油缸活塞头部的推力下推动棒料头部在夹紧凹模的导向腔15内向后移动，使夹紧凹模的墩粗腔内红热部位的棒料发生塑性变形被墩粗而充满墩粗腔16后部；

e)、启动夹紧油缸5使活塞和夹紧凹模7上模上升，夹紧凹模上模7与夹紧凹模下模8松开，然后将棒料9中需继续墩粗部分的后1/2部位拉回中频感应加热圈10内加热到红热状态，再将棒料的前端伸至夹紧凹模的导向腔中，使红热部分进入夹紧凹模的墩粗腔内的中部，并使棒料回到步骤2位置，启动夹紧油缸使活塞下降，将棒料夹紧后启动墩粗油缸，顶杆14推动棒料头部在夹紧凹模的导向腔内向后移动，将夹紧凹模的墩粗腔内红热部位的棒料墩粗而充满墩粗腔中部；

f）、再次启动夹紧油缸使活塞和夹紧凹模上模上升，将棒料前端未墩粗部分拉回到中频感应加热圈内加热到红热状态，重复前述动作即可完成全部墩粗。

对于长径比更大的棒料墩粗，只需按以上步骤再多墩粗几次即可。