輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種輪裝制動盤的制造裝置，包括澆注系統和補縮系統，所述澆注系統包括澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道和整流過濾裝置，所述補縮系統包括冒口和補貼；還包括輪裝制動盤Ⅰ和輪裝制動盤Ⅱ，輪裝制動盤Ⅰ與輪裝制動盤Ⅱ對接在一起形成合體鑄件。該制造裝置解決了輪裝制動盤因筋板底部涂料堆積造成的缺肉、氣孔、冷豆等缺陷問題，還解決了變形的問題，有利于鑄件尺寸穩定。本實用新型還提供一種輪裝制動盤，由上述制造裝置制成，所制造的輪裝制動盤沒有縮孔、縮松、砂孔、氣孔、渣孔、裂紋等鑄造缺陷，且性能各向同性，具有較高且均勻的力學性能，以及良好的動平衡性能。
【專利說明】
輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤
技術領域
[0001]本實用新型屬于車輛制動系統技術領域，具體涉及一種適用于高速列車的輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤。
【背景技術】
[0002]制動盤是高速列車制動系統的核心部件，其在高速列車制動過程中起著關鍵作用。采用鑄造方法制備的高速列車制動盤盤體，其結構和內部組織更加合理，有利于提高制動盤盤體的整體強度和散熱能力，不僅使用壽命長，而且生產成本低廉，因此鑄造是制備高速列車制動盤盤體最為廣泛的方法。
[0003]高速列車輪裝制動盤是安裝在高速列車輪子上的制動盤，與盤體中間由散熱筋連接兩個摩擦工作面結構的軸裝制動盤相比，其最大特點是只有一個摩擦工作面，另一面為由散熱筋形成的散熱面。
[0004]申請公布號為CN104128567A的發明專利公開了一種制動盤盤體的鑄造方法和裝置，其中實施例五至十三為輪裝制動盤盤體的制備，首先通過計算機模擬確定澆注系統和補縮系統的位置，然后采用底返引入金屬液的方式進行底澆，再制作型芯、澆注、熱處理以及粗精加工。
[0005]申請公布號為CN104148587A的發明專利公開了一種制動盤盤體的鑄造方法和裝置，其中實施例五至十四為輪裝制動盤盤體的制備，首選通過計算機模擬確定澆注系統和補縮系統的位置，然后采用底返引入金屬液的方式進行串澆，再制作型芯、澆注、熱處理以及粗精加工。
[0006]上述兩項發明專利通過調整澆注系統和補縮系統的位置防止輪裝制動盤在鑄造過程中出現縮孔、縮松、砂孔、氣孔、渣孔、裂紋等缺陷，但是這樣的單體結構在造型時不利于涂料作業的操作，筋板底部常有涂料堆積，并且該位置的涂料不容易干燥，經常造成筋板部位產生缺肉、氣孔、冷豆等鑄造缺陷，此類鑄造缺陷至少占普通鑄造方法中鑄件廢品的15-30%。另外該單體結構的鑄件為平板類鑄件，由于本身結構的原因，常常在鑄造、熱處理和加工過程中產生強烈變形，進而造成大量廢品和校正等額外費用，變形缺陷至少占鑄件廢品的40-70%。因此，急需開發一種輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤，既能有效防止各類缺陷的產生又能減少變形，以適應高速列車的應用。

【發明內容】

[0007]為解決現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種輪裝制動盤的制造裝置，其包括澆注系統和補縮系統，所述澆注系統包括澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道和整流過濾裝置，所述補縮系統包括冒口和補貼;還包括輪裝制動盤I和輪裝制動盤Π，所述輪裝制動盤I與所述輪裝制動盤Π對接在一起形成合體鑄件。
[0008]本實用新型的輪裝制動盤的制造原理為:輪裝制動盤I和輪裝制動盤Π的結構相同，均為盤形結構，且帶有散熱筋，該單體結構的兩個輪裝制動盤在制造過程中由于結構本身的原因容易產生嚴重變形，使得鑄造生產困難；由于單體結構在造型時散熱筋容易在砂型上留下盲孔，涂料很容易堆積在盲孔中，不利于涂料操作，從而影響散熱筋的尺寸；同時由于堆積的涂料不易烘干，容易在散熱筋部位形成氣孔等缺陷；另外由于這些筋板在砂型上形成的盲孔的存在，在澆注充型過程中容易導致紊流，容易產生卷氣、夾渣等缺陷。為了獲得變形小、操作方便、缺陷少的輪裝制動盤，先通過一個將來可去除的連接筋將輪裝制動盤I的散熱筋與輪裝制動盤π的散熱筋對接在一起，即將兩個輪裝制動盤合為一體，形成一個抗變形能力高、鑄造時操作方便、澆注充型平穩的新的整體結構，該整體結構包括輪裝制動盤1、輪裝制動盤π和連接筋，然后在澆注完成后的某一合適時機通過切割去除連接筋或將整體結構在連接筋處分離，進而實現輪裝制動盤I和輪裝制動盤π的制造。本實用新型的制造思路適宜于鑄鋼、鑄鐵等黑色合金鑄造，也適宜于鋁鎂合金等有色金屬合金鑄造。本實用新型的制造思路也適用于各種工程設備等其他領域具有類似結構的產品的生產。
[0009]優選的是，所述輪裝制動盤I的散熱筋與所述輪裝制動盤Π的散熱筋之間設置連接筋。連接筋可以看作為將相對放置的輪裝制動盤I與輪裝制動盤Π之間相接觸的全部散熱筋延長，也可只是部分散熱筋延長。更為優選的是，將相接觸的散熱筋全部延長，即全部散熱筋之間均設置連接筋。連接筋的長度依據采用的分離方式的不同而不同。連接筋的截面形狀可與連接部位的散熱筋的截面形狀形同，也可為其他任何形狀。
[00?0]在上述任一方案中優選的是，所述連接筋的長度為O-1OOmm，這樣既能保證連接作用，又能節省材料。
[0011]在上述任一方案中優選的是，所述連接筋的長度為10-30mm。
[0012]在上述任一方案中優選的是，所述冒口中心設置在合體鑄件內側壁至合體鑄件幾何中心的任一位置。
[0013]在上述任一方案中優選的是，所述澆注系統和補縮系統垂直串疊在一起，下一層的補縮系統的冒口替代上一層的澆注系統，所述冒口中心設置在合體鑄件內側壁至合體鑄件幾何中心的任一位置。
[0014]在本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置中，補縮系統(冒口和補貼)為在鑄造過程中實現補縮目的的任何合理的結構及位置，澆注系統為在鑄造過程中實現引入金屬液目的的任何合理的結構及位置。
[0015]本實用新型還提供一種輪裝制動盤的制造方法，采用上述任一種制造裝置，包括以下步驟:
[0016]A、制作鑄造裝置；
[0017]B、制作型芯；
[0018]C、合箱；
[0019]D、熔煉澆注；
[0020]E、打箱落砂并清理；
[0021]F、對鑄件進行粗加工、熱處理和精加工；
[0022]將兩個輪裝制動盤對接在一起進行合體制造，形成合體鑄件，再將合體鑄件分離成兩個獨立的輪裝制動盤。
[0023]優選的是，通過連接筋將兩個輪裝制動盤對接在一起。
[0024]在上述任一方案中優選的是，所述連接筋設置在兩個輪裝制動盤的散熱筋之間。
[0025]在上述任一方案中優選的是，在所述連接筋處將合體鑄件分離成兩個獨立的輪裝制動盤。合體鑄件分離的時機比較靈活，在熱處理前、粗加工前、精加工前等工序都可以分離。
[0026]在上述任一方案中優選的是，在鑄件進行粗加工前將合體鑄件進行分離。
[0027]在上述任一方案中優選的是，在鑄件進行熱處理前將合體鑄件進行分離。
[0028]在上述任一方案中優選的是，在鑄件進行精加工前將合體鑄件進行分離。
[0029]在上述任一方案中優選的是，采用激光切割、線切割、火焰切割、鋸床切割、機床加工、砂輪切割、碳弧氣刨中的任一種方式對合體鑄件進行分離。
[0030]在上述任一方案中優選的是，采用底返引入金屬液的方式進行底澆，其中金屬液由整流過濾裝置底部進入型腔。
[0031]在上述任一方案中優選的是，采用底返引入金屬液的方式進行串澆，其中金屬液由下一層底部進入該層型腔，待該層型腔充滿后由該層補縮系統的冒口進入上一層型腔。
[0032]本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置和方法，簡單易懂、節省成本、可批量生產；解決了輪裝制動盤盤體因筋板底部涂料堆積造成的缺肉、氣孔、冷豆等缺陷問題;方便了造型線涂料操作，尤其是有利于高效的流涂作業操作;解決了鑄造變形的問題，有利于鑄件尺寸穩定;解決了熱處理變形的問題，有利于熱處理時鑄件尺寸穩定;解決了鑄件加工尺寸變形的問題，有利于加工時鑄件尺寸穩定;有利于統一軸裝制動盤與輪裝制動盤的生產工藝和生產組織安排。
[0033]本實用新型選用了適用于材料加工工程及制造領域的Magma、ProCast、NovaCast、AnyCast、Flow 3D、華鑄CAE、Ansys、Abaqus、Marc等模擬軟件對輪裝制動盤的制造技術進行有限元模擬，模擬結果顯示:兩個輪裝制動盤的合體鑄件的內部組織致密均勻，縮孔、縮松、砂孔、氣孔、渣孔、裂紋等鑄造缺陷極少，甚至沒有缺陷，綜合性能和整體質量極高。
[0034]本實用新型的技術方案與現有技術相比，生產效率至少提高40%，生產成本至少降低30%，特別適用于大尺寸(1000mm以上)輪裝制動盤的生產制造，如機車制動系統的輪裝制動盤。
[0035]本實用新型還提供一種輪裝制動盤，由上述任一種制造裝置制成，所制造的輪裝制動盤沒有縮孔、縮松、砂孔、氣孔、渣孔、裂紋等鑄造缺陷，且性能各向同性，具有較高且均勻的力學性能，以及良好的動平衡性能。
【附圖說明】
[0036]圖1為按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤的一優選實施例的制造裝置的結構示意圖；
[0037]圖2為按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤的另一優選實施例的制造裝置的結構示意圖；
[0038]圖3為按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤的另一優選實施例的連接筋的截面形狀示意圖；
[0039]圖4為按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤的另一優選實施例的連接筋的截面形狀示意圖。
[0040]圖中標注說明:1-澆注系統，2-補縮系統，3-輪裝制動盤I，4-輪裝制動盤Π，5_合體鑄件，6-輪裝制動盤I的散熱筋，7-輪裝制動盤Π的散熱筋，8-連接筋。
【具體實施方式】
[0041]為了更進一步了解本實用新型的
【發明內容】
，下面將結合具體實施例詳細闡述本實用新型。
[0042]實施例一:
[0043]以時速350km/h的高速列車鑄鋼輪裝制動盤(外徑為1000mm)為例。如圖1所示，按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置的一實施例，其包括澆注系統I和補縮系統2，所述澆注系統I包括澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道和整流過濾裝置，所述補縮系統2包括冒口和補貼;還包括輪裝制動盤13和輪裝制動盤Π 4，所述輪裝制動盤13與所述輪裝制動盤Π 4對接在一起形成合體鑄件5。
[0044]本實施例的輪裝制動盤的制造原理為:輪裝制動盤I和輪裝制動盤Π的結構相同，均為盤形結構，且帶有散熱筋，該單體結構的兩個輪裝制動盤在制造過程中由于結構本身的原因容易產生嚴重變形，使得鑄造生產困難；由于單體結構在造型時散熱筋容易在砂型上留下盲孔，涂料很容易堆積在盲孔中，不利于涂料操作，從而影響散熱筋的尺寸；同時由于堆積的涂料不易烘干，容易在散熱筋部位形成氣孔等缺陷；另外由于這些筋板在砂型上形成的盲孔的存在，在澆注充型過程中容易導致紊流，容易產生卷氣、夾渣等缺陷。為了獲得變形小、操作方便、缺陷少的輪裝制動盤，先通過一個將來可去除的連接筋將輪裝制動盤I的散熱筋與輪裝制動盤Π的散熱筋對接在一起，即將兩個輪裝制動盤合為一體，形成一個抗變形能力高、鑄造時操作方便、澆注充型平穩的新的整體結構，該整體結構包括輪裝制動盤1、輪裝制動盤Π和連接筋，然后在澆注完成后的某一合適時機通過切割去除連接筋或將整體結構在連接筋處分離，進而實現輪裝制動盤I和輪裝制動盤Π的制造。
[0045]所述輪裝制動盤I的散熱筋6與所述輪裝制動盤Π的散熱筋7之間設置連接筋8。連接筋可以看作為將相對放置的輪裝制動盤I與輪裝制動盤Π之間相接觸的全部散熱筋延長，也可只是部分散熱筋延長。本實施將相接觸的全部散熱筋延長，即全部散熱筋之間均設置連接筋。連接筋的長度依據采用的分離方式的不同而不同，本實施例的連接筋長度為10_。連接筋的截面形狀與連接部位的散熱筋的截面形狀形同。
[0046]所述冒口中心設置在合體鑄件內側壁至合體鑄件幾何中心的任一位置。在本實施的輪裝制動盤的制造裝置中，補縮系統(冒口和補貼)為在鑄造過程中實現補縮目的的任何合理的結構及位置，澆注系統為在鑄造過程中實現引入金屬液目的的任何合理的結構及位置。
[0047]采用本實施例的制造裝置制造輪裝制動盤的方法，包括以下步驟:
[0048]A、制作鑄造裝置；
[0049]B、制作型芯；
[0050]C、合箱；
[0051 ] D、熔煉澆注；
[0052]E、打箱落砂并清理；
[0053]F、對鑄件進行粗加工、熱處理和精加工；
[0054]將兩個輪裝制動盤對接在一起進行合體制造，形成合體鑄件，再將合體鑄件分離成兩個獨立的輪裝制動盤。
[0055]本實施例通過連接筋將兩個輪裝制動盤的散熱筋對接在一起，在所述連接筋處將合體鑄件分離成兩個獨立的輪裝制動盤。合體鑄件分離的時機比較靈活，在熱處理前、粗加工前、精加工前等工序都可以分離，本實施采用激光切割的方式在鑄件進行熱處理前將合體鑄件進行分離。
[0056]本實施例采用底返引入金屬液的方式進行底澆，其中金屬液由整流過濾裝置底部進入型腔。
[0057]本實施例的輪裝制動盤的制造裝置和方法，簡單易懂、節省成本、可批量生產;解決了輪裝制動盤盤體因筋板底部涂料堆積造成的缺肉、氣孔、冷豆等缺陷問題;方便了造型線涂料操作，尤其是有利于高效的流涂作業操作;解決了鑄造變形的問題，有利于鑄件尺寸穩定;解決了熱處理變形的問題，有利于熱處理時鑄件尺寸穩定;解決了鑄件加工尺寸變形的問題，有利于加工時鑄件尺寸穩定;有利于統一軸裝制動盤與輪裝制動盤的生產工藝和生產組織安排。
[0058]本實施例選用Magma模擬軟件對輪裝制動盤的制造技術進行有限元模擬，模擬結果顯示:兩個輪裝制動盤的合體鑄件的內部組織致密均勻，縮孔、縮松、砂孔、氣孔、渣孔、裂紋等鑄造缺陷極少，甚至沒有缺陷，綜合性能和整體質量極高。與現有技術相比，生產效率提高了 50%，生產成本降低了 40%。
[0059]由上述制造裝置制成的輪裝制動盤沒有縮孔、縮松、砂孔、氣孔、渣孔、裂紋等鑄造缺陷，且性能各向同性，具有較高且均勻的力學性能，以及良好的動平衡性能。
[0060]實施例二:
[0061]以時速350km/h的高速列車鑄鋼輪裝制動盤(外徑為1000mm)為例。按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置的另一實施例，其結構、原理、各部件之間的連接關系和有益效果等均與實施例一相同，不同的是:本實施例采用線切割的方式在鑄件進行精加工前將合體鑄件進行分離。本實施例采用底返引入金屬液的方式進行串澆，其中金屬液由下一層底部進入該層型腔，待該層型腔充滿后由該層補縮系統的冒口進入上一層型腔。
[0062]如圖2所示，本實施例的輪裝制動盤的制造裝置，包括澆注系統I和補縮系統2，所述澆注系統I包括澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道和整流過濾裝置，所述補縮系統2包括冒口和補貼;還包括輪裝制動盤13和輪裝制動盤Π 4，所述輪裝制動盤13與所述輪裝制動盤Π4對接在一起形成合體鑄件5。所述輪裝制動盤I的散熱筋6與所述輪裝制動盤Π的散熱筋7之間設置連接筋8。本實施例的連接筋長度為30_。所述澆注系統和補縮系統垂直串疊在一起，下一層的補縮系統的冒口替代上一層的澆注系統，所述冒口中心設置在合體鑄件內側壁至合體鑄件幾何中心的任一位置。在本實施的輪裝制動盤的制造裝置中，補縮系統(冒口和補貼)為在鑄造過程中實現補縮目的的任何合理的結構及位置，澆注系統為在鑄造過程中實現引入金屬液目的的任何合理的結構及位置。
[0063]實施例三:
[0064]以時速350km/h的高速列車鑄鋼輪裝制動盤(外徑為1000mm)為例。按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置的另一實施例，其結構、原理、各部件之間的連接關系和有益效果等均與實施例一相同，不同的是:本實施例采用火焰切割的方式在鑄件進行粗加工前將合體鑄件進行分離。連接筋長度為100_。連接筋的截面形狀與連接部位的散熱筋的截面形狀不同，其截面面積小于連接部位的散熱筋的截面面積，如圖3所示。
[0065]實施例四:
[0066]以時速350km/h的高速列車鑄鋼輪裝制動盤(外徑為1000mm)為例。按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置的另一實施例，其結構、原理、各部件之間的連接關系和有益效果等均與實施例二相同，不同的是:本實施例采用鋸床切割的方式在鑄件進行精加工前將合體鑄件進行分離。連接筋長度為80mm。連接筋的截面形狀與連接部位的散熱筋的截面形狀不同，其截面面積小于連接部位的散熱筋的截面面積，如圖3所示。
[0067]實施例五:
[0068]以時速350km/h的高速列車鑄鋼輪裝制動盤(外徑為1000mm)為例。按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置的另一實施例，其結構、原理、各部件之間的連接關系和有益效果等均與實施例一相同，不同的是:本實施例采用激光切割的方式在鑄件進行精加工前將合體鑄件進行分離。連接筋長度為5mm。連接筋的截面形狀與連接部位的散熱筋的截面形狀不同，其中間部位的截面面積小于連接部位的散熱筋的截面面積，如圖4所示。
[0069]實施例六:
[0070]以時速350km/h的高速列車鑄鋼輪裝制動盤(外徑為1000mm)為例。按照本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置的另一實施例，其結構、原理、各部件之間的連接關系和有益效果等均與實施例二相同，不同的是:本實施例采用機床加工的方式在鑄件進行精加工前將合體鑄件進行分離。連接筋長度為60mm。連接筋的截面形狀與連接部位的散熱筋的截面形狀不同，其中間部位的截面面積小于連接部位的散熱筋的截面面積，如圖4所示。
[0071]本領域技術人員不難理解，本實用新型的輪裝制動盤的制造裝置及由此制得的輪裝制動盤包括上述本實用新型說明書的
【發明內容】
和【具體實施方式】部分以及附圖所示出的各部分的任意組合，限于篇幅并為使說明書簡明而沒有將這些組合構成的各方案一一描述。凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種輪裝制動盤的制造裝置，包括澆注系統和補縮系統，所述澆注系統包括澆口杯、直澆道、橫澆道、內澆道和整流過濾裝置，所述補縮系統包括冒口和補貼，其特征在于:還包括輪裝制動盤I和輪裝制動盤Π，所述輪裝制動盤I與所述輪裝制動盤Π對接在一起形成合體鑄件。2.如權利要求1所述的輪裝制動盤的制造裝置，其特征在于:所述輪裝制動盤I的散熱筋與所述輪裝制動盤Π的散熱筋之間設置連接筋。3.如權利要求2所述的輪裝制動盤的制造裝置，其特征在于:所述連接筋的長度為O-1OOmm04.如權利要求3所述的輪裝制動盤的制造裝置，其特征在于:所述連接筋的長度為10-30mm ο5.如權利要求1-4中任一項所述的輪裝制動盤的制造裝置，其特征在于:所述冒口中心設置在合體鑄件內側壁至合體鑄件幾何中心的任一位置。6.如權利要求1-4中任一項所述的輪裝制動盤的制造裝置，其特征在于:所述澆注系統和補縮系統垂直串疊在一起，下一層的補縮系統的冒口替代上一層的澆注系統，所述冒口中心設置在合體鑄件內側壁至合體鑄件幾何中心的任一位置。7.—種輪裝制動盤，其特征在于:由權利要求1-6中任一種制造裝置制成。
【文檔編號】B22C9/22GK205629293SQ201620229493
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】安朝陽, 陳軍, 肖征, 唐麗萍, 張軍, 王劍鋼, 劉浩, 關捷, 徐友, 張文, 張一文, 趙偉
【申請人】中設集團裝備制造有限責任公司