火车车轮成形新工艺的开发研究
镁合金车轮成形工艺研究现状
减少 １ ０％ 的 汽 车 排 放 。
１ 镁合金车轮 的优点
镁 合金 材料 快速 进 入 汽 车 领域 后 ， 车轮 上 的应 在 用 优势 主要 体现 在 以下几个 方 面：
★浙江省衢州市科技计划项 目（ 编号 ：０ ８ ０ ３ ２ ０ １３ ）
证 强 度 和 刚 度 要 求 下 选 用 轻 质 材 料 。 的 比 重 是 铝 的 镁 ２ ３锌 的１ ４ 不到 钢或铸 铁 的１ ４镁 的比重虽 大于含 ／， ／ ， ／ ， ３ ０％ 玻 璃 纤 维 的 聚 碳 酸 酯 复 合 材 料 ， 也 不 超 过 它 的 但 １ ０％ 。 美 国 ， 些 车 型 上 镁 合 金 用 量 大 约 为 ５ ８～ 在 一 ． ２ ． ｇ 辆 ， 洲 的 镁 合 金 用 量 仅 次 于 北 美 ， 分 车 型 ６ ３ｋ ／ 欧 部 上 的 镁 合 金 用 量 约 为 ９ ３～２ ． ｇ 辆 ， 年 增 长 速 度 ． ０ ３ｋ ／ 其 ｆ６ ３ ； ０％ 。 此 ， 前 可 有 效 减 轻 汽 车 质 量 的 最 理 想 、 因 当 最 轻 的金 属 结 构 材 料 是 镁 合 金 。
【３ Ｑ ＷＩ ０ ０一Ｙ ０ Ｃ Ｄ ｖｌｐ ｎｅ ｒ ｅ ｔ ｔ ｙ ２ ０ ． ． １ ］Ｈ Ｏ １０ Ｏ １ ， ｅｅｏ Ｅ ｔｒ ｉ Ｓｒ ｅ ， ０ ０ ４ ｐ ｓ ａｇ
国防科技工业，０ ４ ６ ：８— ０ ２ ０ （ ）３ ４ ． ［ ］ 姜燮生 ， ７ 金击强 ， 归永嘉 ， 军 民结合 ， 等． 寓军 与民——航空
【 】 王 亚 卫 ， 广 义 ． 展 大 型飞 机 带 动航 空 工 业 全 面 发 展 ［】 ６ 李 发 Ｊ．
《机车车轮与车轴无注油压装技术研究》
全 。 为保 证 使 用 安全，铁标规定车轴轮座与 毂孔的 过盈量与毂孔直 径之比必须在０． ９％０一１．４‰ 之间。 ＨＸＮ３型 机 车车 轮 毂 孔 直径 为 ２３４．２ ｍｍ， 轮 座 与毂 孔 的 过盈 量 在 ０． ２１７￣０．３１７ ｍｍ之间，则轮轴过盈 量与毂孔妻径比 为０． ９３‰一１．３５‰，在铁标规定的 ０．９‰一 １．４‰ 范 围 内 。因 此 ， ＨＸＮ３型 机 车 轮 对装 配 没 有 因 为 采用 无 注 油 压装 工 艺 而 降低 轮 轴 装 配 过 盈 量， 其 过 盈 量的选用能够满足机车轮对 的使用 要求。 ３．３ 润滑剂的选 择和使用 压装 轮 轴 要 选择合适的润滑剂，并正确 掌握润 滑剂的使用条件 和涂抹方法。 轮 对 注油 压装 工艺 要求 采用 纯净 植物油作为 润 滑 剂， 而 无 注 油压装工艺对润滑剂有特殊 要求： 润 滑 剂的 流 动 性 要适中，既不能太稠也不能 太稀， 并 且 要有 一 定 的 附着力，用刷子可以均匀地 将润滑 剂 涂 在金 属 表 面 上，最重要的一点是润滑剂 必须耐 高 温 。 而 纯 净的 植 物 油 由于 本 身 流 动性 太 好 且 不 耐 高 温而 不 适 用 于无注油压装工艺。医此， 我们选 取 了 牌号 为 ＬＢ － ０７４９的润 滑 剂 作为轮对无注油压 装润滑剂。 另外 ， 在 润 滑剂的使用上也有特殊要求 ，即在 车 轴 轮座 上 和 车 轮毂孔上涂润滑剂时，一定 要沿轴 向 均 匀涂 刷 ， 轻 轻擦拭，保证金属表面的加 工纹络 里涂满润滑剂（ 见图３）。
表 ２ＨＸＮ３型机车车轮毂孔精加工 对比试验
ｌ 精车般孔 较小 较大 中
２ 精车毅孔 较小 较大 中
３ 精车教孔 小 大
中
４ 精车毂孔 小 大
火车车轮生产工艺
火车车轮生产工艺火车车轮生产工艺火车车轮作为火车重要零部件之一，在火车运行过程中承受着巨大的压力和摩擦力。
因此，火车车轮的质量和性能对火车的运行安全和效率起着至关重要的作用。
下面是火车车轮的生产工艺。
1. 材料选择：火车车轮一般采用耐磨铸铁或英国标准的耐磨铸钢制造。
这些材料具有良好的强度、韧性和磨损特性，能够承受高速列车长时间运行的要求。
2. 铸造工艺：火车车轮一般采用砂型铸造工艺。
首先，根据车轮的尺寸和重量，制作适当大小的砂型。
然后，在砂型中注入熔化的铸造材料，保持一定的浇注温度和时间，使得熔融金属填充整个砂模腔体。
待金属冷却后，砂型被敲击击碎，得到初步成型的车轮。
3. 精修工艺：初步成型的车轮还需要经过精修工艺才能符合要求。
首先，进行车轮的切割和修削，将车轮的外形和尺寸修整到标准要求。
然后，进行车轮的磨削和抛光，使其表面光滑，减小摩擦阻力。
最后，进行车轮的热处理，提高其硬度和强度，增加其使用寿命。
4. 车轮组装：经过精修工艺的车轮需要进行组装。
首先，将车轮与火车车轴连接，使用螺栓将车轮固定在车轴上。
然后，进行车轮的动平衡调整，使车轮在运行时不会产生过大的振动。
最后，进行车轮的润滑和防锈处理，以保护车轮不受到湿气和腐蚀的影响。
5. 检验和测试：制造完成的车轮需要经过严格的检验和测试才能出厂。
常见的检验项目包括外观检查、尺寸测量、硬度检测、磨损测试等。
只有通过各项检验项目的要求，车轮才能符合质量标准并投入使用。
总之，火车车轮的生产工艺包括材料选择、铸造工艺、精修工艺、车轮组装以及检验和测试等环节。
只有在每个工艺环节严格控制和质量检测的基础上，才能生产出质量优良、性能稳定的火车车轮，确保火车运行的安全和效率。
铁道车辆用车轴成形方法现状与研究
线上的关键设备, 它采用多锤头以 310次 /m in的 频率径向同步锻打, 锻造时锤头同工件接触时间 短, 热量散失小, 且一部分变形能转化成了热能, 形成了恒 温锻 造, 使 锻件的 断面 收缩 率显 著提 高。精锻机锻造过 程中锻件边旋转边 做轴向移 动, 用改变锤头间距的方式形成轴向阶梯。由于 精锻机锻造坯料的每次变形量小, 多锤头又改善 了锻件的 应力 状态, 避免了 横向 展宽 引起 的裂 纹, 故其具有良好的锻透性。精锻机采用 CNC 控 制, 使得锻件尺寸精度较高, 表 1是精 锻机成形 RD2 轴的 效率 与外 形质 量指 标。
图 5 1楔, 2楔共同轧制的中间段
图 3 多楔楔横轧模具
从专利中可知楔横轧多楔轧制 RD2轴的模 具直径将为 5 1600 ~ 1800mm, 轧机 总高度 将为 5m 左右, 北京科技大学设 计的楔横轧模 具直径 已达到 5 1400mm, 国内加工直径达到 2m 的数控 机床和精车车床已很普遍, 这样模具的设计及加 工问题已能解决。
染重等缺点。楔横 轧是一种轴类零件 成形新工 艺新技术, 它以连续滚压的 方法, 即特 殊轧制的 方法成形各种轴类零件, 它具有高效、节材、低成 本、无污染等优 点。从经济角 度来讲, 楔横轧工 艺适用于大批量、专业化的 轴类零件生产, 对于 年产量五千 吨以 上产 品, 其经 济效益 显著。因 此, 把楔横轧多楔技术用运到车轴的生产将具有 重要的现实意义和经济价值。
李传民等: 铁道车辆用车轴成 形方法现状与研究
2006年 12月第 6期
i- 1
E Bi = B + Hk
( 1)
k= 1
式中 i) ) ) 楔序号;
Hk ) ) ) 第 k 楔展宽段端面移动量曲线与轧
铝合金车轮旋压成形工艺因素分析
的喷射方式 、 新材料的运用上必须进行技术创新 。该公司尝试将喷涂 方式改为模具表面 经过验 证． 毛坯容易脱模 ， 即提高了生产效率又利 于环 保 。所 以有 必 要更 改 喷涂 方 式 ． 装 模 具 专 用 喷 涂 系 统 及 良好 的 安 排气装置。使其更合理 ， 更环保 ， 以此来稳定旋压工艺 。
【 要】 摘 本文从铸造铝合金 车轮 的热旋压成 形工艺出发 ， Ａ ５ 材料 的旋压性做 了进一步分析， 对 ３６ 对车轮 旋压模 具与毛坯贴合程度、 模具
润滑方式、 模具结构进行 了数值模拟和试验验证。结果表明 ， 选择合适的旋压温度能够避免 由于旋压过冷而造成的车轮毛坯缺 陷， 模具热膨胀
２１ 压 温度 选 择 ．旋
Ａ３６合金其室温塑性较差 ． ５ 需热态下成形 旋压温度的选择对其 成形性和成形质量有很大影响 采用高温拉伸实验测定合金在不 同温 度下的力学性能 ， 随着温度升高 ， 合金 的强度 下降 ， 塑性提高 特别是 在 ３０ 时 ， ５ ｏ 其塑性随温度的升高急剧增加 ， Ｃ 而强度也快速降低 ， 因此 旋压温度 一般选择在 ３ ０Ｃ ５ ｏ以上 ． 同时若温度过高 ． 则金属强度太低 ， 也容易 引起车轮轮辐处的变形且旋压时的金属流动不容易控制 ． 因此 旋压成形温度一般控制在 ３０ ４ ０Ｃ ５ ℃一 ０ ｑ之间 ２２缺陷分析 ＿ 铝车轮热旋压是一个材料 塑性变形的复杂过程 ， 于影响车轮安 对
系数 的 正 确 选取 、 具 结构 的合 理 设 计对 旋 压 成 形 工 艺至 关 重要 。 模
重载铁路列车用车轮钢及关键技术的研究
一、概述铁路列车是现代交通运输系统中不可或缺的一部分，而铁路列车的车轮钢是其关键零部件之一。
车轮钢的重载性能直接关系到列车的安全和运行效率。
对重载铁路列车用车轮钢及其关键技术的研究具有重要意义。
二、重载铁路列车用车轮钢的意义1.铁路列车的发展历史及现状铁路列车的出现是人类文明发展的重要里程碑，经过数百年的发展，铁路列车已成为现代交通运输不可或缺的一部分。
随着社会的发展和经济的增长，人们对铁路交通的需求不断增加，特别是一些重要的货运线路和高速客运线路上需要承载更多重量的列车。
铁路运输系统需要更加牢固耐用的车轮钢来承载重载列车的运输任务。
2.重载铁路列车用车轮钢的作用重载铁路列车用车轮钢必须具有足够的强度和韧性，能够承受高强度和高荷载的运输任务。
而且，随着铁路车辆的速度提高，车轮钢的抗疲劳性和耐久性也成为了重要的考量因素。
对重载铁路列车用车轮钢及其关键技术的研究显得尤为重要。
三、重载铁路列车用车轮钢的主要挑战1.高强度和高韧性铁路运输系统中的重载列车需要用车轮钢来承载更大的荷载，因此车轮钢需要具备更高的强度和韧性，以保证列车的安全运行。
2.抗疲劳和耐久性高速列车的运行速度增加了车轮钢受到的疲劳和应力，因此需要具备更好的抗疲劳性和更长的使用寿命，以降低列车的维护成本和提高整体运行效率。
3.新材料的研发应用随着材料科学的不断进步和发展，新型材料的应用为重载列车的车轮钢提供了更多的选择，但同时也需要克服新材料的加工、热处理和性能测试等技术难题。
四、重载铁路列车用车轮钢的研究进展1.材料工艺的改进通过优化材料成分、合理设计工艺流程，可以有效提高车轮钢的机械性能和耐久性，目前已经取得了一定的研究成果。
2.微观结构的控制通过微观组织调控和显微组织改变，可以进一步提高车轮钢的性能，如增加析氮体和碳化物的数量和尺寸，从而提高其总的断裂韧度。
3.新材料的研发一些新型高强度、高韧性的材料如耐磨钢、耐热钢等被用于重载铁路列车用车轮钢的研究中，取得了较好的效果。
铁路货车轮轴组装工艺改进研究
铁路货车轮轴组装工艺改进研究摘要：随着铁路货车重载、高速的发展需要，对轮轴的制造水平要求越来越高，以进一步提升车辆的运行品质。
铁路货车轮轴主要由车轴、车轮、轴承及前盖后挡等附件组成，车轴与车轮加工后采用过盈配合冷压装装配形成轮对，轴承及附件与轮对装配后成为轮轴。
基于此，本文主要对铁路货车轮轴组装工艺改进进行分析探讨。
关键词：铁路货车；轮轴组装；工艺改进1轮对组装工艺及改进研究轮对组装须符合TB/T1718《铁道车辆轮对组装技术条件》相关要求，目前我国主要铁路货车以准轨为主，设计时速小于120km/h，要求同一轮对的两车轮直径差不大于1mm，同一车轮相互垂直的直径差不大于0.5mm，轮对内侧距离为(1353±2)mm，且轮对内侧距任意三处相差不大于1mm，轮位差不大于3mm。
1.1轮对压装工艺轮对压装工艺设计时，车轴与车轮采用过盈配合，采用自动化压装设备进行压装，其装配过盈量为车轴轮座直径的0．8‰～1．5‰，轮对压装最终压装力根据轮毂孔直径进行计算，轮对压装后，通过轮对尺寸检测及压装位移—压力曲线综合判断车轮车轴的装配质量。
车轴车轮及轮对尺寸检测项目较多，配置有内径外径千分尺、轮径尺、内侧距尺、深度尺、圆弧样板、踏面全形样板、三孔位置度检具、轮位差尺、轮轴偏心检测仪、样板轮对等成套量具检具，用于控制轮对的组装尺寸及组装质量。
轮对压装为特殊过程工序，车轮与车轴的装配质量难以用肉眼观察，需通过压装实物质量与压装曲线综合判断轮对组装质量，其组装尺寸及形位公差满足产品图纸及技术条件相关要求，压装曲线要求光滑并均匀上升，不得有跳动;压装压力曲线长度不小于理论长度的80%;曲线起点陡升时，陡升值不超过98kN;曲线中部不得有下降，平直长度不超过该曲线投影长度的10%;压力曲线末端平直线长度不超过该曲线投影长度的15%;压力曲线开始上升点与终点连成一直线，曲线应全部在此直线之上。
轮对压装曲线可直观判断轮对的装配质量，压装过程中装配不良、损伤拉伤等质量缺陷可通过压装曲线的平直、陡升、降吨、异常凸起等缺陷进行判断，车轮与车轴的压装位移通过位移－压力曲线长度进行判断。
高速列车轮轨系统的动力学特性分析
高速列车轮轨系统的动力学特性分析一、引言高速列车轮轨系统的动力学特性分析是高速列车运行安全和稳定性的基础，也是轨道交通发展的重要方向之一。
本文旨在深入探讨高速列车轮轨系统的动力学特性分析，并从多个角度对其进行详细阐述。
二、高速列车轮轨系统的概述高速列车轮轨系统是指铁路车辆和轨道之间的接触部分，在能够保持安全和平稳通过的同时，还需要满足不同的运行需求。
由于高速列车轮轨系统的动力学特性不同于常规列车，因此其分析与研究具有较高的难度和复杂性。
高速列车轮轨系统的结构主要由车轴、车轮、车体、悬架、牵引系统、制动系统、轨道等组成。
其中，车轮是整个系统中最重要的部分之一，它承担着负载、传动力和制动力等重要功能，直接影响着高速列车的运行安全和稳定性。
三、高速列车轮轨系统的动力学分析1.车轮的力学特性车轮是高速列车轮轨系统中重要的组成部分，其力学特性直接影响着列车的行驶安全和舒适性。
车轮的力学特性包括材质、结构、尺寸、形状和表面粗糙度等因素。
在高速列车设计中，为了提高车轮的力学性能，通常采用空气弹簧悬挂系统或弹性轮对结构。
2.轮轨间的相互作用高速列车轮轨系统中，轮轨间的相互作用是影响列车行驶安全和舒适性的重要因素。
而且，由于高速列车轮轨系统的高速和高荷载，轮轨间发生的相互作用比常规列车复杂得多。
轮轨间的相互作用主要取决于轮轨结构的摩擦和滑移状态，以及轮轨接触时的变形情况。
因此，在高速列车轮轨系统的动力学分析中，需要考虑到轮轨接触时的接触力、摩擦力和剪切力等因素。
3.高速列车的动态特性高速列车轮轨系统的动态特性不仅影响着列车的运行稳定性和安全性，同时还直接关系到车辆的舒适性和运输效率。
在高速列车的动力学分析中，主要考虑车体的振动、变形和刚度等因素。
尤其是在高速行驶时，车体的振动会对乘车体验产生明显影响。
四、高速列车轮轨系统的应用现状高速列车轮轨系统的应用现状受到各种因素的影响，例如轮轨结构、轮轨间的相互作用、车辆载重等。
铁路货车轮轴无选配组装工艺的研究及应用
（ ） 响组 装 质 量 因 素 多 ， 量 可 控 性 差 。在 ２影 质 轮轴选 配 压装工 序 ， 同时考虑 组装 过盈量 、 要 工件 加
工 面 圆 柱 度 、 面 粗 糙 度 、 料 硬 度 、 装 润 滑 剂 等 表 材 压
因素 的综 合影 响 ， 需要 依靠 经验 来保证 选配 的正确 。
收 稿 日 期 ： ０ ０ —０１—１ ２ｌ ０
伤等 内在缺 陷 ， 在压装 曲线 上得不 到 反映 ， 在轮轴 但 投入使 用过 程 中缺 陷可能 扩展而 引起疲 劳裂 纹甚 至
冷切轴 。
（ ） 以实 现 流 水 作 业 ， 产 效 率 较 低 。１ ％ ３难 生 ０ 以上 的退轮 返工 率 ， 然影 响生产 秩序 。１０ 靠人 必 ０％
对 操 作 者 技 能 和 经 验 要 求 较 高 ， 然 会 带 来 制 造 过 必
程质量 可 控性 的降低 。传 统轮轴 组装 工艺 一次压装 合格 率偏低 ， 在 ８ ％左 右 。压 装 不合 格 轮轴 需要 约 ８
退 轮 返 工 ， 易 导 致 轴 颈 礅 粗 ， 及 轮 座 、 毂 孔 的 容 以 轮
作者简介： 兰 叶 （９ ６一） 男 ， 级 工 程 师 ， 科 。 １６ ， 高 本
工选配 ， 得 先 进 的 流水 作 业 生 产 方 式 不 能 实 现 。 使
７
研 究 开 发
机车车辆工艺 第 ３期 ２ １ ６月 ００年
轮轴 的生产效率 因此一直 得不到 实质性 的提 高 。
表 １ 铁 路 货 车 新 造 车 轴 加 工 要 求
由上述介 绍 的工艺 可知 ， 在 如下 问题 ： 存
先进的铝合金轮毂旋压成形技术
１前言
传统的轮毂制造工艺方法是在较低压力 （ 一般在 ２ ～ ０ ６ｋ ａ 下浇注 （ ０Ｐ） 铸造或真空铸造） 一热 处理一机械加工一最 后表面处理 ， 该方法适于大批 量生产 ， 生产率高 、 合格率较
高 、 液 利 用 率 较 高 ， 表 面 质 量 欠 佳 、 本 稍 高 、 术 难 度 铝 但 成 技 高 ，而 采 用 锻造 一 退 火 一 旋 压一 热 处 理一 机 械 加 工 一 表 面
首 条 锻造 铝合 金 轮 毂 生 产 线 已经 在 戴 卡轮 毂 制 造 有 限公 司 建 成 ， 于 ２０ 并 ０ ４年 开始 投 产 。 年 来 ， 近 随着 国际 市场 上 车 轮
的芯模上 ， 使材料产 生逐 点连续 的塑性变形 ， 从而获得各种
母 线 形 状 的 空心 旋 转 体 零 件 。 ２１ ．２旋 压 分 类 ．
Ａｄ ａ ｃ ｄＡ１ ｏ ｅ ｌ ｐｎ ｉ ｇＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｖｎｅ － ＡＵ ｙＷｈ ｅ ｉｎｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｓ
Ｚ ａｇ ｎ ｌ ｇ ｈ ｎ ｇｉ Ｑｉ ｎ
（ ｅａｔ ｎ ｆＥｅｔｃ ｃ ａｉ ｌＥ ｇ，Ｃ ｌｇ ｆＭｅｈ ｎｃｌＥ ｇ ｅｒ ｇ ，Ｙ ｎｈｎ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｎ ｕｎ ｄｏ Ｄ ｐｒ ｍｅｔｏ ｌ ｒ — ｈｎｃ ｎ ． ｏｌ ｅ ｏ ｃ ａｉ ｎ ｉ ｅ ｎ ｃ ｉ Ｍｅ ａ ｅ ａ ｎ ｉ ａ ｓａ ｎｖ ｓｙ Ｑｉ ａ ｇａ ｅ ｔ ｈ ０ ６ ０ ｈｎ） ６０ ４Ｃ ｉａ
Ｋｅ ｙｗｏ ｄ ： ａｌｙ ｗｈ ｅ ： ｐｎ ｉ ｇ ｆ ｒ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｌ ｐ ｎ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｉｎ ｎ ｒ ｓ Ａ－ ｌ ｅ ｌｓ ｉ ｎ ｎ ｍｉｇ ｔ ｈ ｏ ｏ ｙ： ｏ ｖ ｎ ｉ ａ ｉ ｎｎ ： ｏ ｒ ｐ ｎ ｉ ｇ ｏ ｏ ｅ ｏ ｓ ｓ
先进快速铸造技术在高铁大型车轮快速整体成型中的应用
先进快速铸造技术在高铁大型车轮快速整体成型中的应用随着高铁的快速发展，大型车轮的制造技术也在不断创新。
先进快速铸造技术作为一种先进的制造工艺，正逐渐应用于高铁大型车轮的快速整体成型。
本文将探讨先进快速铸造技术在高铁大型车轮制造中的应用。
一、背景介绍随着高铁时代的到来，高速铁路的建设和运营对大型车轮的需求量也在日益增加。
传统的车轮制造工艺通常需要多个步骤，如铸造、焊接、热处理等，耗时耗力。
针对这一问题，先进快速铸造技术应运而生。
二、先进快速铸造技术的特点先进快速铸造技术通过采用先进的铸造设备和工艺，可以实现快速、高效的车轮制造。
它的主要特点包括：1. 高效率：先进快速铸造技术能够在较短的时间内完成车轮的整体成型，大大提高了生产效率。
2. 精准性：该技术可以准确地控制车轮的尺寸和形状，保证车轮的整体质量。
3. 节约资源：相比传统车轮制造工艺，先进快速铸造技术减少了材料损耗和能源消耗，更加环保节能。
三、先进快速铸造技术在高铁大型车轮制造中的应用1. 快速模具制造：先进快速铸造技术中的3D打印技术可以实现快速制造模具，提高了车轮制造的速度和效率。
2. 快速铸造过程：先进快速铸造技术在铸造过程中使用先进的冷却技术，可以快速降低车轮的温度，减少晶粒生长，提高车轮的材料性能。
3. 快速成型工艺：通过采用先进的成型工艺，如压力铸造和准定向凝固等，可以实现车轮的快速整体成型，大大缩短了生产周期。
四、先进快速铸造技术的优势和挑战1. 优势：先进快速铸造技术具有生产效率高、均匀性好、质量稳定等优势，可以满足高铁大型车轮的快速制造需求。
2. 挑战：在应用先进快速铸造技术时，需要解决一些技术难题，如快速冷却过程中的温度控制、模具的寿命延长等问题。
五、先进快速铸造技术的未来发展随着科技的不断进步和创新，先进快速铸造技术还将继续迎来更多的发展机遇和挑战。
未来，可以通过进一步改进工艺和设备，提高先进快速铸造技术的应用水平，实现更高效、更稳定的高铁大型车轮生产。
车轮压弯成形有限元分析
产情况一致 。
关键词 ： 火车车轮 ； ； 压弯 有限元分析 ； 成形力
中 图分 类 号 ：Ｇ １ Ｔ ３６ 文献标识码 ： Ａ
Ｆ ｎｔ ｌ ｍｅ ｔ ａｙ ｉ ｏ ｉ ａ ｈ ｅ ｓ ｒ ｃ ｓ ｉ ｉ Ｅ ｅ ｎ ｅ Ａｎ ｌ ｓｓ ｎ Ｒａｌ ｙ Ｗ ｅ ｌＤｉｈ Ｐ ｏ ｅ ｓ ｗ
马鞍 山 ２ ３０ ） ４ ０２
摘 要： 借助商业有限元软件 ＭＳ ．ｕ ｅ ｏｍ， ＣＳ ｐ ｆ ｒ 针对马钢火 车车轮新压轧生产工艺 中压弯工序 ， 进行轴 对称 的弹塑性有限元热力耦
合数值模拟。 车轮 的压弯变形 主要集 中在辐板 ， 尤其在辐板两端。 全辐板压弯导致车轮 内外侧 的内径增 大 ， 在模具设计时 ， 上下
ＺＨＡＮＧ ｉ ，Ｓ Ｌｅ ＨＥＮ ａ － ｕ ２ ＹＡＮ ｕ ＡＮ ｏ Ｘｉ ｏ ｈ ｉ ， Ｊｎ ， Ｔａ ， Ｚ ＨＡＮＧ ｉ ｇ Ｊｎ
（ ．ｙｅａ ｄＷｈ ｅ Ｃ ｍ ａｙＭａｎｈ ｎＩ ｎ ａ ｄＳｅｌ ｏ Ｌｄ， ｎｈ ｎ ２ ３ １ ， ｈｎ ；． ｈｏ ｆ ｔ ａ １ ｒ ｎ ｅｌ ｏ ｐ ｎ ， ａ ｓａ ｒ ｎ ｔ ． ｔ． ａ ｓａ ４ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｓ ｏｌ ｅ ｌ Ｔ ｏ ｅＣ Ｍａ ２ｃ ｏ Ｍａ ｒ ｓ ｉ
（ ａ ｌ 长期 以来 ，在火车车轮的生产中，模具设计及生产工艺参数 的调整基本上依赖 于 “ 试错法”Ｔ ｉ ｎ ｒ ａｄ
Ｅｒ ）造成产品设计周期长， ｒ ｒ， ｏ 试制成本高 ， 加工余量大 ， 成材率低 ， 浪费严重 。运用有限元法可准确 计算出车 轮成形过程应力 、 应变及温度分布和力能参数， 对研究车轮成形过程金属变形规律及缩短产品开发 期具 有 周 重要意义【］ ｌ。本研究借助商业有 限元软件 Ｍ ＣＳ ｐｒ ｒ ＿ ３ Ｓ ． ｅｏ ｕ ｆ ｍ对马钢火车车轮新压轧生产工艺中压弯 序进 行 工
出口车轮对工艺研究，实现多品种小批量轮对自动压装
出口车轮对工艺研究，实现多品种小批量轮对自动压装摘要:本文对轮对压装工序新产品试制工艺研究过程进行了阐述，着重针对出口车轮对压装生产过程遇到的问题开展工艺分析、工艺攻关，最终实现多品种小批量轮对的自动压装，保质保量完成生产任务。
关键词：工艺尺寸参数轮对压装一、出口车轮对工艺分析根据图纸及工艺标准，将典型出口车标轨轮对、米轨轮对与国铁RD2型轮对进行主要压装参数的对比（见表1），可以发现出口车标轨轮对与RD2型轮对尺寸差异不大，米轨轮对差异较大。
表1出口轮对轮对压装最终压力、曲线判断标准等与RD2型轮对差异较大，需进行轮对轴型参数调整设置（见图1），同时开展工艺试验，明确压装过盈量内控标准，保证压装压力曲线图表符合AAR RP-631中曲线要求。
另一方面米轨轮对在压装过程中，需对设备进行多方面的调整，其中最主要的就是需选用内测尺（见图2）进行压装过程中的尺寸控制。
图1 图2二、出口车轮对压装工艺重点1、优化设备工装配置轮对压装工序使用设备为TG0101轮对压装机，通过对该设备摆锤压装行程及车轮压块开档尺寸（见图3）进行测量后，明确现有工装满足车轴总长为2000mm～2200mm，轮座直径为φ175mm～φ225mm轮对的压装。
综上，根据出口车轮对车轴总长、轮座直径、轮毂厚度等各部位尺寸，明确需重新制作各型轮对专用摆锤顶块，以满足出口车轮对的压装生产。
2、完善轮对压装机参数对出口车轮对图纸各部位尺寸及轮对压装标准进行明确，而后在设备轮对轴型参数修改界面内增加轴型参数，根据项点将相应的尺寸参数进行输入，完善各型出口车轮对压装参数。
图4为米轨轮对的参数设置界面，其中需注意产品压装曲线判断标准需按要求选用AAR标准，同时米轨轮对压装使用测尺应选用内测尺。
图3 图43、规范设备性能校验轮对压装工序每班开班前需使用RD2型标准轮对进行轮对压装机的日常性能校验。
因米轨轮对与RD2型轮对使用测尺不一致，同时出口车轮对尺寸与RD2型轮对尺寸间存在一定的差异，校验后不能保证出口车轮对压装尺寸合格。
高速列车及动车组的车轮多边形改善研究
Products & Technology产品与技术高速列车及动车组的车轮多边形改善研究珠海启世机械设备股份有限公司 张庭耀为了保证高速列车及动车组运行过程中的安全性和舒适性，在检修车辆时，需要数控不落轮镟床对车轮踏面（含轮缘）进行镟修加工。
本文通过对现有德国镟修工艺技术的缺陷分析，找到其引起车轮多边形的原因对应关系，提出了法国镟修工艺技术的特点及优势，为高速列车及动车组提供一套成熟可靠的镟修工艺方案。
随着高铁运营里程和速度，及动车组服役数量的增长，高速列车车轮非圆化（主要体现为车轮多边形）问题十分突出。
车轮不圆顺是列车运行中普遍存在的客观现象，其形成和发展的机理十分复杂，国际上尚无定论。
而国内现在的高速列车的轮对镟修，受限于德国的不落轮镟修工艺，国内已经有研究人员通过试验测试和数据分析其存在的工艺技术缺陷。
一、高速列车及动车组不落轮镟修工艺分析目前高速列车车轮镟修一般采用德国技术不落轮镟床进行，图1给出了车轮的镟修示意图。
在镟修过程中，同一转向架四个车轮同时进行，每个车轮由两个驱动轮支撑并驱动车轮旋转，驱动轮中心与车刀固定于机架上。
这种镟修方式无法保证车轮绕其中心旋转，导致车轮偏心无法完全修复。
同时驱动轮的不圆顺状态也将周期性的出现在车轮表面。
驱动轮约旋转4～6 周将带动车轮旋转一周，因此驱动轮本身的非圆化将导致车轮出现4～6 阶的多边形。
而同一车轮由2 个驱动轮驱动，在其综合影响下将导致车轮的8～13 阶多边形现象。
所以，目前高速列车的不落轮镟修工艺会导致新镟车轮出现偏心(1阶)4～6 阶及10～13 阶多边形峰值。
图1 德国不落轮镟修示意图另外有试验结果表明，对车轮高阶非圆化的可能成因研究，得出以下结论：（１）因采用经济镟修，不能有效消除车轮与钢轨滚动接触时在车轮表面形成的硬化层，镟修后硬度不均使车轮周向“谷值”磨耗加快，会导致非圆化在原有基础上快速“长大”。
（２）因车辆固有特性与车轮第２０ 阶附近非圆化频率重叠，固有特性长期作用并与特定的镟修结果匹配时，镟修后车轮易出现２０ 阶非圆化磨耗。
我国铁路货车车轮技术发展
中 国 铁 路 Ｃ ＩＥ Ｅ Ｒ ＩＷＡ Ｓ ２ ０ ／ ＨＮ Ｓ Ａ讯
我国铁路货车车轮技术发展 张斌等
铸 钢车 轮 具有 工艺 流程 短 、 备 工艺相 设 对 简 单 、操作 人员 少 、生 产效 率高 、生 产和 管理 成本 较低 的特 点 ，但铸 钢车 轮 塑性 、韧性 等 指标 远小 于辗 钢车 轮 。另 外 ，在 满足 相 同轴 重车 辆使 用 时 ，铸钢 车 轮 比辗 钢车 轮重 １ ％ 左右 。 ５ ２ ０世纪 ９ ０年代 中期 ，铁 道部 从美 国 进 口铸钢 车轮 ， 择 了 当时仅有 的两 选 家世界 著名 铸钢 车 轮制造 厂 （ 国ＡＢＣ 美
一
５ ｍｍ 降 低 为 ５ ，通 常 称 之 ０ｍｍ 加 工 的原始 轧制 表面 ，车 轮辐 板上设 有 原 来 的 ６ 两 个直 径为 ４ ５ｍｍ 的 工 艺 孔 。 斜 辐 板 为 二次磨 耗 轮 。 目前 国内 ２ 轴重 货车 该 １ ｔ
车轮 的缺 点是 制动 热负荷 的承 受能 力较 主要使 用 ＨＤＳ 型车 轮 ， ５ Ｎ重 货车主 ２ ｔ 低 ，辐 板 孔应力 集 中 比较严重 ，特 别是 要 使用 ＨＥ 型车 轮。 Ｓ 边 缘没 有进 行 任何 热处理 的工 艺 孔是这 ２ ０ 年 ， 铁道 部 科 技司 和运 输局 ０５ 在 种车 轮 的最大 缺 陷 ，是 影响铁 路运 输安 装备 部 的支 持 下 ，由铁 道科 学 研究 院标 全 的重大 隐患 。 对 ８ ０ 针 ４ Ｄ车 轮结构 形 式 准所 、金化 所 、马鞍 山钢铁 公 司等 单 位 不 能适应 铁路 货车 提速 、重 载需要 ，２ 开始 共 同研究 和制 订新 的车 轮 技术标 准 １ ｔ 重货 车 Ｓ形辐 板 车轮—— ＨＤＳ型 车 体 系 ，其思路 是 充分 研究 国外 先进标 准 轴 轮 ，在 设 计 上 彻底 取 消 了车 轮辐 板 孔 ， 体 系 ，并结合 中国铁 路实 际运 用特 点对 消 除 了因辐 板孔边 缘 应力集 中所 带 来的 不 同种 类车 轮进 行分 级考 虑 ，在新 标准 安 全 隐患 ，比直辐 板车 轮具 有 更好 的径 研 究过 程 中对 国内外铁 路 运营 条件对 车 向弹性 、更大 的承 载能 力和 更好 的抗 热 轮 的影 响 因素及 国 内外车 轮标 准体 系进 裂 性 能。该 车轮 轮缘踏 面外 形为 Ｌ 型 ， 行 了充 分 的分析 ，剖 析我 国现 行车 轮技 Ｍ 并对车 轮进 行 了全 加工 、全喷 丸及 全探 术 标准 存在 的 问题 ； 同时组织 试验 验证 伤。 Ｓ形 辐板 车 轮其辐 板呈 Ｓ形 ， 全部用 车 轮标准 的有 关技 术指 标 ，并将 根据 我 圆弧连接 ，采用 Ｌ 磨耗型踏面 。 Ｍ 国实 际运 营情况提 出新标准 的修 订方案 。
火车车轮加工工艺分析
总结
1.通过网上查阅资料可知火车车轮的主要技术要求 和制造工艺。
2.通过查阅有关资料绘制出火车车轮零件图和夹具 简图。
3.通过对火车车轮的机械加工工艺分析，以及资料 、视频的汇总，组员之间的探讨，PPT的制作，图 纸的绘制，使我们分析问题、资料查阅和处理问题 的能力得到提升，团队意识也得到增强。
火车车轮加工工艺分析
车轮的构成
1.突出的圆弧部分称为轮缘，它是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重 要部分。
2.车轮与钢轨的接触面称为踏面。
3.轮辋是车轮踏面下最外的一圈。
4.辐板是联接轮辋（和轮毂的部分。
5.轮毂是车轮与车轴互相配合的部分。
加工工艺流程
• 备料：锻造毛胚 • 调制：整体调质。 • 粗车：以内孔为基准，粗车外圆。 • 镗孔：以外圆为基准，粗镗内孔。 • 粗车：对车轮其他表面进行粗车。 • 半精车: 以内孔作为基准，半精车外圆。 • 半精镗孔：以外圆作为基准，半精镗内孔。 • 半精车：对车轮其它表面进行半精车，达到精度要求。 • 精车：以内孔为基准，精车外圆，达到精度要求。 • 精镗孔：以外圆作为基准，精镗内孔，达到精度要求。
• 2.垂直刀架，液压系统备有保压装置。 • 3.横梁夹紧机构采用弹簧夹紧，液压松开。 • 4.备有数显装置 。 • 5.主变速箱及工作台主轴支撑及传动自动润滑。 • 6.主传动皮带拉力、主轴轴承间隙、垂直滑枕螺母间隙及
横梁夹紧力均可调。
• 7.进给机构有保险装置。 • 8.CJ5710定梁立车其横梁固定无行程,不带计基准重合。 2.尽可能使各加工面采用同一定位基准。 3.选择的定位基准必须使工件定位夹紧方便。 4.对精度要求高或余量大的工件精加工时应重 新 找正，适当减小夹紧力。 5.避免切削温度引起的加工误差。 6.保持加工各圆面与内孔同轴。 7.保证内孔中心线与定位表面垂直。
铁路机车车轮毂孔精加工工艺分析及优化
铁路机车车轮毂孔精加工工艺分析及优化铁路是维持国家经济运行的交通命脉，机车车轮是保证列车高速运行的关键部件，也是制造难度最高的工业产品之一。
车轮的运行条件对其强韧性、耐磨性等提出了更高的要求，因此研究车轮加工工艺，提升车轮综合质量，是实现铁路运输提速的有力保证。
标签：机车车轮；加工工艺；优化设计1 概述目前机车车轮大部分采用整轧车轮。
车轮材料属难加工材料，文章主要针对我厂涉及较多的材质为CL60的车轮精加工工艺进行分析及优化设计。
2 车轮加工工艺分析及工艺设计2.1 车轮材料特性常用车轮材料CL60是制造铁路车轮的专业用钢，其含碳量介于中碳钢和高碳钢之间，并含有硅锰等多种合金元素，化学成分见表1。
CL60属于较难切削材料，主要体现在以下几点：（1）材料导热性差，导致切削区域温度高，加快刀具磨损。
（2）刀刃与切屑接触长度短。
（3）单位切削力大。
（4）断屑困难。
2.2 车轮制造过程车轮制造过程为炼钢、下料、钢坯加热、车轮轧制、热处理、机加工、探伤、喷丸强化。
我厂所购车轮为经热处理、半精加工及探伤检验的半成品，到厂后根据轮轴组装过盈量要求精加工毂孔及注油孔。
2.3 车轮毂孔精加工工艺分析及工艺设计工艺设计通常包括分析产品图纸及相关标准，确定加工余量拟定工艺路线，确定设备、刀、夹、量具及辅助工具，确定切削用量，编写工艺文件等。
文章以图1所示图样为例进行加工工艺分析及工艺设计。
车轮到厂状态应满足毂孔及轮辋内侧面半精加工，毂孔尺寸Φ225mm，其余各部精加工。
工序安排为：（1）对车轮辐板磁粉探伤。
（2）钻注油孔。
（3）精加工毂孔、端面及油槽。
（4）对毂孔内表面超声波探伤。
（5）检验。
2.3.1 油路孔及螺纹孔的加工此工序的加工难点在于确定加工油路孔时刀具的入刀点位置，即毂孔表面沿轮毂端面与注油孔相交点的位置尺寸。
此工序可在摇臂钻床利用加工57°注油孔专用胎具来完成。
轮辋内侧面为半精加工状态，可作为定位基准并保证车轮与胎具紧贴、无间隙、稳固。
高铁列车车轮材料的研究与应用
高铁列车车轮材料的研究与应用一、引言高铁列车是现代交通工具的重要组成部分，其运行速度快、能效高、安全可靠，受到了广泛关注。
而高铁列车的车轮是其重要组成部分，直接影响列车的运行性能和安全性。
因此，研究高铁列车车轮材料的性能和应用具有重要意义。
本文将对高铁列车车轮材料的研究与应用进行深入探讨。
二、高铁列车车轮材料的特点1.高速高铁列车的运行速度通常在每小时300公里以上，甚至达到每小时400公里以上。
因此，高铁列车车轮材料需要具备优异的抗疲劳性能和耐磨性能，以确保车轮在高速运行过程中不会出现断裂或磨损过快的情况。
2.重载高铁列车通常要承载大量乘客和货物，因此车轮材料需要具备较高的承载能力和抗压性能。
在承载过程中，车轮会受到不同方向的力的作用，需要具备稳定的结构和优良的材料性能以保证不会发生变形或破损。
3.耐磨高铁列车在长时间的运行过程中，车轮会不断与铁轨接触摩擦，容易引起磨损。
因此，车轮材料需要具备优异的耐磨性能，延长车轮的使用寿命。
4.稳定性高铁列车的运行速度快，对车轮的稳定性要求较高。
车轮材料需要具备良好的热稳定性和热传导性能，以保证车轮在高速运行过程中不会因温度变化而发生变形或损坏。
5.安全性高铁列车是大众交通工具，对安全性要求极高。
车轮材料需要具备优异的韧性和抗疲劳性能，以确保车轮在长时间运行过程中不会发生意外。
三、高铁列车车轮材料的研究现状目前，高铁列车车轮材料的研究主要有以下几个方面：1.高强度钢传统的高铁列车车轮材料主要采用高强度钢，具有较高的抗拉强度和硬度，能够承受较大的扭转力和压力。
然而，高强度钢存在重量较大、耐磨性差等缺点，难以满足高铁列车对轻量化和磨损性能的要求。
2.合金钢近年来，一些研究机构开始尝试采用合金钢作为高铁列车车轮材料。
合金钢具有较高的耐磨性和疲劳寿命，能够提高车轮的使用寿命和安全性。
然而，合金钢的成本较高，制造工艺也较为复杂，限制了其在高铁列车上的应用。
3.陶瓷复合材料陶瓷复合材料具有优异的耐磨性和抗疲劳性能，可以显著提高车轮的使用寿命和安全性。
《改变运输的车轮》 学习任务单
《改变运输的车轮》学习任务单一、学习目标1、了解运输行业的发展历程，以及车轮在其中所起到的关键作用。
2、分析现代运输中车轮技术的创新与应用，及其对经济和社会的影响。
3、探讨未来运输中车轮可能面临的挑战和发展趋势。
二、学习内容（一）运输行业的发展概述1、早期运输方式（1）人力搬运（2）畜力运输2、车轮的发明与应用（1）车轮的起源（2）车轮对运输效率的提升（二）现代运输中的车轮技术1、汽车轮胎（1）不同类型轮胎的特点和适用场景（2）轮胎的制造工艺和材料创新2、火车车轮（1）高速列车车轮的设计要求（2）轨道与车轮的配合3、飞机起落架车轮（1）适应高空和高速的特殊设计（2）起落架系统的维护与安全（三）车轮技术对经济和社会的影响1、物流行业（1）降低运输成本，提高货物配送效率（2）促进全球贸易的发展2、出行方式（1）个人汽车出行的普及（2）公共交通的改善3、城市规划与交通拥堵（1）车轮的发展对城市道路建设的要求（2）智能交通系统对缓解拥堵的作用（四）未来运输中车轮的挑战与趋势1、新能源车辆对车轮的要求（1）电动汽车的重量分布与车轮负荷（2）氢能源车辆的特殊需求2、自动驾驶与车轮的智能化（1）传感器与车轮的集成（2）实时监测和预测车轮状态3、可持续发展与车轮的环保设计（1）减少轮胎磨损对环境的影响（2）可回收材料在车轮制造中的应用三、学习资料1、相关书籍（1）《运输史话》（2）《现代车辆工程》2、学术期刊（1）《交通运输研究》（2）《机械工程学报》3、在线资源（1）专业的汽车、火车、飞机网站（2）科普视频四、学习活动1、小组讨论（1）分组探讨车轮技术的发展对生活的改变。
（2）分享各自在日常生活中对不同车轮的观察和体验。
2、实地考察（1）参观汽车制造厂或轮胎生产厂，了解生产流程。
（2）观察城市中的交通状况，分析车轮与交通的关系。
3、案例分析（1）研究成功的物流企业如何通过优化车轮配置提高效率。
（2）分析因车轮故障导致的交通事故案例，总结教训。
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火车车轮成形新工艺的开发研究
内容摘要:摘要在比较分析技术先进国家的火车车轮成形工艺流程后，采用试验研究和数值模拟相结合方法，研究开发出优化的新工艺。
钢坯先在一台水压机上预成形制坯，再在另一台压机上模锻，经轧制扩径后冲孔压弯。
关键词火车车轮制造车轮成形工艺优化1 引言铁路是世界各国交通运输的重要工具之一。
车轮是车辆的主要承载零件。
摘要在比较分析技术先进国家的火车车轮成形工艺流程后，采用试验研究和数值模拟相结合方法，研究开发出优化的新工艺。
钢坯先在一台水压机上预成形制坯，再在另一台压机上模锻，经轧制扩径后冲孔压弯。
这样的生产线效益最好。
关键词火车车轮制造车轮成形工艺优化1 引言铁路是世界各国交通运输的重要工具之一。
铁路交通运输依靠车辆。
车轮是车辆的主要承载零件。
现代化车轮的制造都是在钢厂建立专用的生产线。
车轮制造工艺的优劣与产品质量以及效益密切相关。
目前世界各国火车车轮的制造，除少量采用铸钢外，大多是用钢锭制坯，经锻压和轧制后机加工而成。
图1所示为现俄国近年新建车轮成形生产线的工艺流程[1]。
钢坯先在
三台水压机上，经镦粗、环内镦粗、压痕和模锻四个工步锻压成锻件，再在轧机上扩径，最后在一台水压机上冲孔、压弯和校正。
生产率最高时达每小时120个。
图2是日、德、英、美等国家所采用的车轮成形工艺流程。
钢锭制成的坯料先在同一台水压机上经预锻和模锻两个工步锻压成锻件，经轧制扩径，后在另一台水压机上冲孔和压弯。
生产率每小时80个[2]。
两种车轮成形工艺流程的后半部基本相同，不同的是前半部锻压部分。
前者钢坯经四个工步分别在三台水压机上完成，后者钢坯经两个工步在同一台水压机上完成。
前者生产率较高，但需要增加两台水压机并加大模锻水压机的吨位，设备投资和占地面积大。
后者锻压工步和水压机台数少，但生产率不高，也未充分发挥后续工序设备的效能。
我国现行火车车轮的生产线是60年代引进前苏联技术建造的。
钢锭折断下料的钢坯，经加热后先在一台30MN的水压机上用自由镦粗、环内镦粗和压痕三个工步制坯，再在80MN水压机上模锻成形，然后在轧机
上轧制扩径，并在另一台30MN水压机上冲孔和压弯。
如图3所示，生产率每小时80个。
2 车轮成形新工艺的试验研究
为了比较分析各种火车车轮的制造工艺，对车轮的锻压工艺流程进行了系统全面的试验研究，以求得优化的新工艺。
试验以塑泥和铅做试样，按实际尺寸10：1缩小，并制造出各种相应的成形模具，对车轮锻压过程各种工步的变形状态进行了模拟试验，测定各种工步的变形力。
首先对我国现行火车车轮的制造工艺进行了模拟分析。
和英、日、德等国的生产线比较，此工艺流程虽多了一台水压机，但由于锻压工步多，生产率并未提高。
且由于钢坯大小难以控制，端面不平，易出偏心，不得不加大机加工量。
同时由于压痕深度不易控制，镦粗环和模锻模腔的拔模斜度方向相反，模锻过程会出现充不满而报废，如图4所示。
研究工作对各种制坯预成形工步进行了系统的试验比较。
结果表明，只要预成形的模腔和模锻的模腔设计合理，模锻时锻件都能充满良好，如图5所示。
制坯预成形是在型砧上自由镦粗，只需一个工步，不需要大型水压机。
这样车轮制造前半部分锻压工艺只有两个工步，分别在大小两台水压机上组成生产线，生产率可达每小时120个，如能保证钢坯下料质量，还能减少机加工余量并节约能耗。
3 优化车轮成形新工艺的数值模拟
金属成形过程是一个复杂的变形过程，材料特性、变形速度、温度、摩擦条件、坯料形状及尺寸和模具结构等都对成形过程产生影响。
目前，生产中选择工艺参数主要靠经验和试验。
不但精度差，效率低，而且难以解决复杂问题。
近年来，随着电子技术的飞速发展，有限元数值模拟和计算机图形显示技术开创了锻压工艺及模具CAD/CAS/CAM的新领域，塑性有限元方法不但可以用来计算塑性加工过程的力能消耗，还能计算变形工步的应变，应力分布和金属流动，为优化工艺过程和设计模具型腔提供依据。
经过长期的研究和实践积累，开发出二维刚粘塑性有限元分析系统。
该系统具有如下主要功能：
1）对于外形复杂件的锻造问题，可自动生成初始速度场，并能处理任意曲线边界的摩擦问题；
2）自动确定任意动态边界的约束状态，边界节点位置自动刷新；
3）具有全局网格重划和畸变网格局部调整功能，采用自动划分和人机交互、局部修正相结合方式，可大大减少全局网格重划次数；
4）能进行初始网格的变形跟踪，软件在微机上运行，能模拟非稳态、大变形成形问题。
作者利用该系统对车轮锻造的预成形和终成形过程进行了数值模拟，摩擦因子取m=0.6，变形速度取40mm/s，变形步长取毛坯实始高度的0.5%。
图6是坯料初始网格，图7是预成形结束时的网格，图8是终成形结束时的网格。
图9为等效应变分布。
完成整个计算过程共进行了三次全局网格的重新划分。
详细计算过程见文献[3]。
通过反复试算，根据金属变形流动的信息不断修改调整坯料及模具尺寸，优选工艺参数和模具结构，最终获得车轮成形的最佳工艺流程(见图5)。
4 结论
1）试验研究的结果表明，火车车轮制造优化新工艺在于前半部分锻压过程采用制坯预成形和模锻两个工步分别在大小两台水压机上完成，然
后轧制、冲孔和压弯，建立生产线，使全部设备充分发挥效用。
这样的生产线效益最好。
2）有限元数值模拟火车车轮成形的全过程，揭示了金属流动的规律。
经反复计算，优化了工艺参数和模具结构。
数值模拟结果和试验吻合。
3）采用新的车轮成形工艺，能将目前每小时80个的生产能力提高到120个以上，并能减少偏心，节约大量钢材，降低能耗。