[发明专利]一种轴装制动盘及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴装制动盘及其制造方法，特别是一种城市快轨列车、铁路客车和高速动车组列车用轴装制动盘及其制造方法。

背景技术

目前，城市快轨列车、铁路客车和高速动车组列车的基础制动均采用盘形制动装置，盘形制动装置的作用是在车辆实施制动时，使闸片垂直压紧轴装制动盘的两个摩擦面产生摩擦力，由此产生制动力矩，将车辆运动时的动能和势能转化为热能，从而达到使车辆减速或停车的目的。因此制动盘是将列车动能和势能通过摩擦转化成热能的关键部件。

目前使用的轴装制动盘的结构是由上下对称的两个薄片圆环中间联接上多个圆柱形散热筋组成, 薄片圆环的外侧面作为摩擦面，因此在铸造过程中现有的做法是使用上箱、下箱将铸件从中间分型由上下两个半型腔合起来形成整体，且上箱、下箱的分型面处在制动盘的中间，虽然这样工艺较为简单，但是在实际操作过程中轻微的错型错芯经常发生，一旦产生错型错芯，虽然外轮廓尺寸可以通过机加工来满足图纸尺寸要求，但中间的散热筋根本无法处理，致使产品质量分布不均，检验时无法通过动平衡检测而成为废品；且圆柱形的散热筋效果不够理想。

发明内容

为克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种散热效果更佳、易于实现、避免铸造时错型错芯影响质量的轴装制动盘及其制造方法。

本发明的技术方案为：一种轴装制动盘，包括有制动盘和与制动盘相连接的制动盘毂，所述制动盘内环设有连接法兰，所述制动盘包括对称设置的两片盘环和设在两片盘环之间的多个轴向的散热筋，所述盘环未设置散热筋的外表面为摩擦面；所述散热筋呈空竹形设置，散热筋的中间直径小于两头直径，相邻散热筋之间形成筒状通风通道。

上述轴装制动盘的制造方法，在轴装制动盘的铸造过程中，将轴装制动盘整体设置在下箱内，上箱只保留轴装制动盘摩擦面外侧的加工余量顶和冒口，将上箱、下箱的分型面设置在轴装制动盘摩擦面外侧的加工余量顶处，可以避免错型错芯对所述轴装制动盘中间的散热筋和摩擦面造成影响；同时将加工余量顶设计成锥面，增大铸件变形的阻力，使铸件保持稳定收缩，冷却完成后，将加工余量顶加工成平面；所述散热筋呈空竹状设置，散热筋的中间直径小于两端的直径，散热效果更佳。

一种轴装制动盘制造方法，包括具体如下步骤：

A、通过计算机模拟软件对所述轴装制动盘的结构设计工艺和铸造工艺进行模拟分析，以确定整个轴盘的结构形状设计满足空气动力学性能要求，在制造时将轴装制动盘整体设置在下箱内，上箱只保留轴装制动盘摩擦面外侧的加工余量顶和冒口，将上箱、下箱的分型面设置在轴装制动盘摩擦面外侧的加工余量顶处；将加工余量顶设计成锥形并确定其厚度；散热筋的形状设置为空竹形，散热筋的中间直径小于两端的直径。

B、制定轴装制动盘的铸造工艺。

C、根据步骤A的模拟分析结果，制作铸造模具，所述摩擦面外侧的加工余量顶符合步骤A中模拟分析的结果，所述散热筋的形状符合步骤A中模拟分析的结果。

D、制作型芯，合箱，熔炼浇铸，冷却凝固，打箱落砂。

E、对轴装制动盘进行粗加工和热处理，去除摩擦面的加工余量顶。

F、对轴装制动盘进行调质处理和精加工。

进一步，在步骤C中，所述铸造模具设计为一型两件，用一个浇注系统一次浇注两个铸件，提高生产效率的同时，也满足了铸件顺序凝固的工艺需要，符合铸件顺序凝固的温度梯度要求，以获得更好的产品内在质量。

进一步，所述加工余量顶的厚度不超过10mm，保证加工效果的同时，减少材料的浪费。

在进行模拟分析前，首先对产品需要达到的技术要求做分析，根据技术要求模拟制动盘的结构设计工艺和铸造工艺。本发明选用的模拟软件包括适用于材料加工工程及制造领域中的任何模拟软件，如Magma、ProCast、NovaCast、AnyCast、Flow 3D、华铸CAE、Ansys、Abaqus、Marc等。

打开模拟软件，建立实体模型，在模型上划分网格，设定参数，进行模拟分析；根据模拟结果调试参数，然后使用新的参数再次进行模拟分析；经过不断的调试参数，得到能够达到铸件技术要求的结构设计工艺和铸造工艺。