第30卷第5期.PDF

第30卷第5期 重庆大学学报(自然科学版) Vo1．30 No．5 2007年5月 Journal of Chongqing University(Natural Science Edition) Mav 2007 文章编号：1000—582X(2007)05·0083—04 铁路货车支撑座锻造成形过程仿真与实验 王梦寒 ，陈锡侯 ，周 杰 (1．重庆大学机械工程学院，重庆 400030；2．重庆工学院电子信息及自动化学院，重庆400050) 摘 要：分析了支撑座的锻造成形性，提出了一模两件、左右支撑座合二为一的锻造新工艺、新方 法，采用塑性成形有限元(FEM)软件DEFORM一3D，基于三维刚粘塑性有限元理论对支撑座的锻造成 形过程进行了模拟分析及优化，并利用优化后的工艺方案进行了生产试制。产品检验及应用实践表明： 支撑座锻造新工艺可行、锻钢支撑座产品性能稳定可靠。工厂已实现了锻钢支撑座系列产品的批量 生产。 关键词：支撑座；锻造成形；有限元模拟；工艺优化 中图分类号：TP312 文献标志码：A 近年来，随着铁路运输高速、重载、安全的策略的 1 支撑座锻造成形性分析 提出，列车关键部件也不断地更新、升级，支撑座作为 铁路货车交叉支撑技术转向架的关键受力部件，其性 支撑座产品有左支撑座和右支撑座两种结构，转 能和质量对铁路货车重载提速有着重要影响。在欧美 8A型左锻钢支撑座产品的三维实体模型如图1所示， 等国家广泛采用精铸工艺成形支撑座，中国以前的铁 支撑座后筋板在图1中高度方向的最大尺寸达 210 mm，底板面积约为200 mm×300 mm、厚度为 路货车转向架支撑座也为精铸件，由于原铸钢支撑座 16 mm。采用传统的一模一件的工艺设计方法锻打支 产品的固有局限(如铸钢件本身的机械性能、疲劳韧 撑座，存在明显缺陷：1)高筋、薄壁结构的存在，使成 性、抗冲击性能都不高，铸件产品无法避免地存在气 形过程中金属充填模具型腔困难、错模力大，取件时锻 孔、缩松、夹杂、裂纹等)对铁路高速安全运行已构成 件脱模困难、锻件易变形；2)锻件的敷料太多，机加量 威胁，为满足铁路运输重载、提速和安全的需要，确保 大且很困难；3)锻件需要多火成形、氧化脱碳严重，锻 货车提速后的安全性和可靠性，提出了采用锻造工艺 件的薄壁处容易产生过热甚至过烧，锻件表面有较深 成形支撑座的思想H J。然而，由于支撑座形状复杂， 的氧化坑，难以保证金属组织和机械性能等要求，且产 产品存在高筋、薄壁等结构，支撑座的锻造成形对其成 品易产生折叠等锻造缺陷。因此，传统锻造方法因工 形工艺及模具要求很高，同时其锻造成形工艺性也难 艺性差而很难获得所需形状的锻件 。 以确定，采用传统的试错法开发支撑座锻造工艺及模 针对锻钢支撑座产品的特点，在传统锻造设计方 具，一方面试模周期长，另一方面产品开发成本高，材 法上进行创新，将左、右支撑座以适当角度拼成一体进 料及能源浪费大。为节能降耗，降低新产品开发成本， 行连体锻造(左、右支撑座拼合在一起的实体模型如 缩短锻钢支撑座新产品的开发周期，应用有限元模拟