高铁螺纹道钉板式楔横轧轧制成形的可行性分析_焦思佳VIP专享VIP免费

HotWorkingTechnology2014,Vol.43,No.1高铁螺纹道钉板式楔横轧轧制成形的可行性分析焦思佳，彭文飞，束学道，孙宝寿(宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波315211)摘要：高铁螺纹道钉在铁路扣件系统起重要作用，在高速列车的行进过程中，承受巨大的冲击力。高铁螺纹道钉质量的好坏，直接影响到高铁运行的安全性与可靠性，因此对高铁螺纹道钉的性能要求更为苛刻。采用有限元法，对高铁螺纹道钉的轧制成形过程进行了模拟，通过对其成形过程和应变特征分析得到了高铁螺纹道钉板式楔横轧轧制成形是可行的结论。研究结果为控制高铁螺纹道钉的综合力学性能及成形质量具有重要的理论意义和工程价值。关键词：板式楔横轧；高铁螺纹道钉；楔横轧中图分类号：TG335.17文献标识码：A文章编号：1001-3814(2014)01-0100-04FeasibilityAnalysisofPlateCrossWedgeRollingforHigh-speedRailScrewSpikeJIAOSijia,PENGWenfei,SHUXuedao,SUNBaoshou(CollegeofMechanicalEngineeringandMechanics,NingboUniversity,Ningbo315211,China)Abstract：High-speedrailscrewspikeplaysanimportantroleintherailfasteningsystem.Intheprocessofhigh-speedtraintravelling,itbearshugeimpact.Therailwayoperationsafetywillbedirectlyaffectedbythequalityofhigh-speedrailscrewspike.Theperformancerequirementofhigh-speedrailscrewspikeismuchmoredemanded.Therefore,therollingformingprocessofhigh-speedrailscrewspikewassimulatedbyusingthefiniteelementmethods.Throughtheanalysisofformingprocessandthecharacteristicsofstrain,theconclusionisobtainedthatthetechnologyoftheplatecrosswedgerollinghigh-speedrailscrewspikeisfeasible.Theresultsofthestudyhavegreattheoreticalandpracticalsignificancetocontrolcomprehensivemechanicalpropertiesandformingquality.Keywords：platecrosswedgerolling;high-speedrailscrewspike;crosswedgerolling随着高速铁路的不断发展，对高铁螺纹道钉的需求量与日俱增。目前，国内铁路螺纹道钉基本上采用“锻造—滚压”成形，部分采用“锻造—切削”加工[1-3]。这两种机加工都属于材料去除成形，存在金属流线被切断，力学性能差，材料利用率低等缺点[4-8]。常用的螺纹成形方法还包括滚压成形和斜轧的方法，但在斜轧加工过程中，轧件边旋转边沿轴向前移，轧件经过模具以后，整个轧件都加工出螺纹，而高铁螺纹道钉一般只在尾部有螺纹，所以斜轧工艺很难实现螺纹道钉的加工。河北科技大学的闫华军博士提出了“楔横轧+横轧”蜗轮轴的学术思想[9]。在该技术中横轧螺纹会使金属处于轴向封闭、径向自由扩展的孔型中，金属受双边变导程模具的压迫往径向流动，导致螺纹高度大于坯料的原始直径，容易产生齿形高度不均和螺距不均等缺陷。本文中铁路螺纹道钉采用板式楔横轧成形，它是一种局部连续的塑性成形工艺，常用于成形轴类零件，是先进的成形制造技术。板式楔横轧工艺是依靠上下模具做相向直线进给运动，带动轧件做旋转运动，轧件发生径向压缩、轴向延伸的塑性变形，成形出所需要的零件形状。图1为板式楔横轧的运动原理图，上下轧板做相向进给运动带动轧件旋转。图1板式楔横轧运动原理图Fig.1Themovementschematicdrawingofplatecrosswedgerolling收稿日期:2013-03-29基金项目:浙江省杰出青年基金项目资助项目(R1110646)；国家自然科学基金项目(50175216)；宁波市重点学科资助项目(XKL11D2085)；宁波市自然基金项目(2012A610078)；浙江省自然科学基金项目(LY12E05008);宁波市自然科学基金项目(2013A610043)作者简介:焦思佳(1989-),女,辽宁鞍山人,硕士研究生,主要研究方向为塑性成形工艺;电话:15888022321;E-mail:291170352@qq.com通讯作者:彭文飞(1983-),男,云南普洱人,博士,从事楔模轧零件成形技术研究;电话:15088831361;E-mail:pengwenfei@nbu.edu.cn100《热加工工艺》2014年1月第43卷第1期该方法成形的高铁螺纹道钉与传统的方法相比，具有良好的力学性能、精度高、模具加工简单、寿命长和对模具运行轨迹控制系统要求低、材料利用率高等优势。因此，研究高铁螺纹...