钩尾框

48' ° 7
30' ° 56
470 R
9°48' 14 ° 54'
R10 0 R30
R3 0 R1 00
4
0 R10 R5
M
R10
R10
R5 0
5 45°
R47
9° 48' 1 4° 54;
8 ° 18'
R35 0
9° 48'
8 °
34°
12'
14°54'
0' 3 ° 8 1 18' ° 8
铸造钩尾框故障统计表
年份 2005 2004
总件数（件） 2340 1980
破损率（％） 53.4 24.5
随着列车使用的大幅度提速，铸造钩 尾框的强度和可靠性已不能满足要求。
数据来源：铁道车辆，2006（1）：18-24
钩尾框破损的位置
图a、d是钩尾框框身折断 ，图b是钩尾框上片折断 ， 图c是钩尾框弯角处产生裂纹和平板处损伤 。
17型锻造钩尾框图片
钩尾框锻件简图
+3 -1
12.5 周边 =
展开后钩尾框锻件三维实体锻件图
辊锻的基本原理
辊锻工艺的分类
1）普通辊锻（或称制坯辊锻） 2）精密辊锻（或称成形辊锻）
精密辊锻大致可分为两种类型，其应用情况简述 于下： （1）锻件在辊锻机上终成形，或在精密辊锻后， 再辅以整形工序。 （2）锻件上一部分结构在辊锻机上终成形，另一 部分结构采用其它锻造工艺方法成形，也称为精 密辊锻模锻复合技术
锻造钩尾框产品的优点
? 疲劳强度高：锻造钩尾框产品比铸造钩尾框产 品提高 80% 。
? 疲劳寿命高：锻造钩尾框产品比铸造钩尾框产 品提高 60倍。
? 质量保证期大大延长：锻造钩尾框产品 25年， 铸造钩尾框产品 8年，提高了 2.13倍。
锻造钩尾框的两火锻造工艺
? 锻造钩尾框于2003年开始研制，2005年上半年研制成功 并生产出第一批锻造钩尾框。
? 南京中盛铁路配件有限公司首先投入生产：两火锻造。 ? 两火锻造工艺流程：锯床下料→加热→自由锻制坯→二
次加热→31500kN以上摩擦压力机上锻造（展开锻造） →液压机上折弯→整形→焊接→超声波探伤→机械加工 →热处理→表面处理→磁粉探伤→成品 ? 两火锻造工艺问题：能耗大，材料利用率低，劳动条件 差，生产效率低，生产成本高，产品表面质量较差
30' 56°
N3
R7 0 R7 0
R413.7
50
R50
R
0 R47
2 1
3.2
C-C
0.10
190
-0.03600-0.10
± 985
R6
R5
0.05
E
F
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
0.05
A
D-D
3° 148 R5
.5 31
R5 3°
-0.03600-0.10
） E-E
E-E
（
B
0.10
165
R10
±
40
1005
5 5
R20
10
117
R10
158.9
大 最
锻模设计
2200
7 8 2350
5
1100
4
850
6
压模
3
力具 机中
2
中心
心
1
1280
压力机中心
模拟技术方案流程图
模拟参数的设定
我们基于 DEFORM-3D 平台，采用上述工艺对整个辊锻过程进 行模拟。
参数设定如下：
辊锻工艺技术经济优越性
? 所需设备吨位小 ? 生产效率高 ? 公害小、劳动条件好 ? 材料利用率高。 ? 模具寿命高。 ? 易于实现机械化和自动化。
钩尾框锻件的特点
⑴锻件重量重（ 100kg以上），工件展开长（约为 2000mm ），需要用大吨位模锻设备来成形，根据 计算，展开平锻的工艺需打击力在 15000吨以上 。
③根据各道次延伸系数，设计辊锻工序毛坯图。 绘制辊锻件图顺序为：
第4道锻件→第 3道锻件→第 2道锻件→第 1道锻件。
辊锻模的设计
R413.7
R4 70
R50
R50
6 5
） 距 心 中 辊 锻 （ 990
12 ' 8°
34° 9° 48'
R350
14°54'
56° 30'
7 °48'
19 ° 30'
此工艺主要优点为材料利用率高、需要设备 吨位小、生产效率高和生产环境好，符合国家要 求，节能环保。
精密辊锻模锻复合技术工艺方案
辊锻第一道
预锻
辊锻第二道
终锻
辊锻第三道
热切边
辊锻第四道
A-A
A
B
A
B
C-C
B-B
C
B
A
C
B
A
弯曲
辊锻模设计步骤
①根据钩尾框热锻件图绘制展直辊锻件图（第四 道辊锻件）。
②钩尾框精密辊锻道次最佳效果为设计为四道次。 在第1、2道孔型中辊锻件不出飞边，第 3、4道孔 型为成形辊锻，辊锻件可以出飞边。
? 变形体材料：45号钢 ? 变形体单元数：80000单元 ? 坯料加热温度：1200℃ ? 摩擦系数：μ＝0.4 ? 辊锻机转速：3.14 rad/s ? 模具材料：刚体 ? 下料参数：φ145×880mm
参数化建模
第一道辊锻上、下模
参数化建模
第二道辊锻上、下模
参数化建模
第三道辊锻上、下模
参数化建模
车钩部分实物照片
车钩缓冲装置示意图
1-钩舌 2-钩身 3-钩尾 4-钩尾销 5-钩尾框 6、8-从板 7-缓冲器
钩尾框材料工艺的发展
? 锻造钩尾框的研制试制始于 2003年。 ? 由于我国铁路技术的发展，尤其是铁路货车的载
重（开行5000~10000 吨牵行重量列车）和速度 （100~120 公里、小时）的提高，给货车的各零 部件提出了更高的可靠性的要求。 ? 这二个指标是世界上独一无二的，欧洲铁路是高 速轻载，北美铁路是重载低速，所以中国铁路的 要求是最苛刻的。锻造钩尾框就在这样的背景下 提出、发展起来的。
铁路货车钩尾框 精密辊锻模锻复合成形技术
简介
?铁路货车重载提速→铁路道路方面主要是对原有道路 的适应性改造；货车车辆方面主要是增加各部件的承 载能力 ?锻件的强度和可靠性大大加强→铸改锻 ?铁路锻件锻造的一般特点：需要大吨位的锻造设备、 锻造工艺复杂，成形难度大→锻造钩尾框工艺特点 ?锻造钩尾框优点：产品质量和铸造比明显提高
⑵锻件主轴线上下部分形状有较大不对称性，而锻 件主轴线前后的形状是对称的。
⑶钩尾框属形状复杂的、异形长锻件，局部很薄， 形状难以控制，在两端金属是较难填充成形的。
⑷锻件纵向截面起伏变化较多，某些部位具有较大 的高度落差 。
精密辊锻模锻复合成形技术方案
主要工艺流程为 下料→加热→￠ 1000㎜辊锻机上 4道次精密辊 锻→ 40000KN 以上摩擦压力机或高能螺旋压力机 上模锻→切边→在通用设备上用专用工装或用专 用液压折弯机折弯→整形。