铁路货车专用拉铆销的研制.pdf

第27卷第1期
机电产品开发与创新
Vol 27. No. 1
2014年1月
Development Innovation of Machinery Electrical Products
Jan.2014
文章编号:1002-6673(2014)01-044-03
铁路货车专用拉铆销的研制
刘字,伏凯,赵祥云
(眉山南车紧固件科技有限公司,四川眉山620010)
摘要:论文研究用于铁路贷车基础制动装置等悬挂件的新型连接件,关用有限元法分析其力学性能,简述
其加工工艺和试验方法。拉钟销的研制以解决铁路货车基础制动装置等悬挂件脱落、丢失等惯性质
量问题,保证铁路货车运行安全。
关键词:铁路货车;有限元法;加エ工艺;拉铆销
中图分类号:TH-39文献标识码:Adoi:10.3969/jis.100-673,2014,01,016
R&D on the Special Rivet-pin of Freight Car
LIU Yu, FU Kai, ZHAO Xiang-yun
(Meishan CSR FASTENERS SCI&TEC Co, Ltd, Meishan Sichuan 620010, China)
Abstract: As 2 new type connector applied in the basic brake device and other hanging devices, this Paper was to analysis the mechanical
properties by using finite element analysis method, which briefly introduced the processing technology and testing methods. The special rivet
pin was designed to prevent the hanging parts of Freight Car from abscission and missing during operation, and to ensure the safety operation
Key words: freight car; finite element analysis method; processing technology; rivet-pin
FEM图,铆接时铆接器枪头轴向相
0引言
对运动并挤压套环变形,套环被挤
铁路货车基础制动装置是铁路货车的重要组成部乐到拉铆销的环型槽中形成连接
分,是铁路货车安全运行的重要保证。在铁路货车基础拉脱时拉脱板轴向相对运动并对拉
制动装置既有质量问题中,有很大部分是连接失效间「御销头部和垫陶施力,進使套环从
题,由于连接失效造成基础制动装置脱落、丢失等故拉铆销环形槽中脱出,由于在铆接
障,严重威胁铁路货车的行年安全。
过程和拉脱过程中套环和拉铆销环图1有限元分析图
拉御销是利用拉铆技术与圆销结构相结合的方式实」槽受到较大的変形和应力,因此对ソ
现铵接连接功能的一种新型连接件,在研制过程中需要其采取局部细化网格提高模拟精度?
对拉铆销结构尺寸进行设计,并保证各项力学性能符合
在拉铆销有限元过程中采用剪切摩擦模型,冷挤压
技术要求。本文以DMXP20-40-T12为例,采用有限元摩擦系数取0.08。铆接器和拉脱板移动速度分别设置为
分析方法对安装使用过程中金属塑性成形的应力、应10ms,最小网格为0.05-0.07mm,单步设置为0.02m
变、行程载荷等各项力学性能进行分析计算情况,并对1.2有限元分析结果
产品结构尺寸进行优化,经计算表面拉铆销各项力学性
(1)铆接过程有限分析。图2中为三种不同型号拉铆
能符合技术要求,可以开展样件试制试验工作。
销铆接过程行程一载荷曲线图,可以看出随着铆接器载
荷的增加,套环逐渐变形,铆接过程行程与载荷呈近似
1拉铆销的有限元分析
线形关系,到印接距离为11.3mm时,铆接力达到最大
1.1有限元模型构建及参数设定
值38.2kN,最终需要的铆接力小于短尾保证载荷,因此
图1为拉御销、垫圈和套环及铆接器枪头和卡爪的」短尾部分结构强度可以承受铆接过程力学性能要求,设
计合理。拉铆销的最大等效应力为982MPa,出现在环
修稿日期:2013-12-27
槽的顶部;套环的最等效应力为763MPa,出现在与抗
作者简介:刘宇(1981-),男,工程师
铆销环形橧接触处,如图3所示。
万方数拼
产品与市场
Inad Predict nn
2拉铆销的加工工艺
D-T712
铆钉坯料成型可选用热锻成型或冷镦成型。热锻成
型:一般的锻压设备可以满足要求、一次性投入小,但
需要进行加热,配件有氧化、脱碳,操作人员作业环境
差等缺点;而冷镦成型采用自动方式供给盘料,包括切
断在内的各个成形工序全是自动化的,设备一次性投入
大,但由于采用盘圆料,料头损耗少,材料的利用率
图2铆接过程行程一载荷曲线
高,常温条件下进行成型,能改善金属的机械性能,提
Fig2 Stroke-load curve of analysis during riveting
高产品表面的光洁度和制造精度,冷镦加工具有生产效
Mn-s-hiirlivel MI
率高,材料利用率高,提高零件疲劳性能等方面的优异
特性
常用的热处理设备有箱式炉、井式炉、可控气氛网
带炉等。可控气氛网带炉一次性投人大,但整个热处理
过程操作简单,热处理质量容易控制,经发蓝处理后工
件出炉及为成品,增大生产效率,生产成本降低,是批
量生产拉铆钉的最佳选择。为了增强拉鉚钉的耐腐蚀性
图3鉚钉和套环应力分布云图
能,延长使用寿命,拉铆钉需要进行表面处理。常见的
Fig, 3 Stress analysis for the pin collar
拉铆钉表面处理方式主要有发蓝、镀锌钝化、镀镍、多
(2)拉脱过程有限分析。拉铆销拉脱为套环的法兰面元共渗或达克岁处理等
受到向外的轴向力时,沿着拉第销轴向方向使套环与钠2.1工艺路线
分离的过程。在拉脱过程中,已挤压到拉铆销环槽内的
拉铆销工艺路线:原材料→ド料一鞭锻→滚丝→网
金属产生破坏变形。通过有限元分析可以得出,套环
带炉热处理一性能检测→探伤→常温发黑→上油一→入
(或拉铆销)在轴向发生位移为1:17mm时。拉職力达到库。套环路线:原材料一套环徴锻一热处理一表面处
最大,其值为92.IkN、,如图4所示。整个拉脱过程中,「理一→人床。垫圏工艺路线:原材料一垫片冲压(板材落
铆钉的最大等效应力为1100MPa,套环最大的等效应力
料)→热处理(含发黑)→性能检测→上油一→人库
为837MPa,如图5所示。
2.2工艺过程
[auad Prediction
拉铆销和套环的成型是采用镦锻机镦锻成型,拉铆
销采用热镦锻成型,套环采用冷镦锻成型。拉钟销制丝
滚丝机滚丝。拉铆销热处理为网带式连续热处理炉,有
碳勢控制气氛保护装置、且表面需要在发黑槽中完成。
套环和垫圈热处理装备为热处理炉。拉铆销需要通过磁
粉探伤检査是否有裂纹缺陷。
3拉铆销的试验
图4拉脱过程行程一载荷曲线