徐 皓，刘 江

(1.重庆工程职业技术学院 智能制造与交通学院，重庆 402246；2.重庆大学 材料科学与工程学院，重庆 400044)

火车上衬板是铁道部为适应火车提速而研制出一种新型减震器产品。随着火车轻量化发展趋势，衬板材料由原先锻钢件改为铝合金锻件。火车上衬板属于周期性强制报废的易耗配件，国内外市场需求量每年300万件左右。虽然市场需求量大，但因其形状特殊，外观和力学性能要求高，产品合格率不高，生产成本一直居高不下[1]。借助计算机数值模拟技术，对火车上衬板锻造过程中金属流动规律、不同锻模桥部宽度和高度进行数值模拟，分析比较，优化模具结构。

6061铝合金火车上衬板零件盒锻件如图1所示。

图1 6061铝合金火车上衬板零件图Fig.1 Part drawing of 6061 aluminum alloy upper train lining

1 6061铝合金火车上衬板锻件参数及锻造工艺流程

如图2所示，该锻件质量2.52 kg，最大截面尺寸为267 mm×215 mm，最薄处10.5 mm，复杂系数为S4级。下料坯料尺寸为：Ø80 mm×245 mm，棒料质量约为2.89 kg，材料利用率约为87.5%。 6061铝合金火车上衬板生产工艺流程如图3所示。

图2 6061铝合金火车上衬板锻件图 Fig.2 Forging drawing of 6061 aluminum alloy upper train lining

火车上衬板锻造工艺首先将圆棒料通过预锻模具制成哑铃状(见图4)，然后用16 MN电动螺旋压力机进行模锻，在4 MN液压力机上切除多余飞边。

图3 6061铝合金上衬板生产工艺流程图Fig.3 Process flow chart of upper lining of 6061 aluminum alloy

图4 火车上衬板模锻示意图Fig.4 Die forging of upper train lining

模具模型的设计关键在于飞边槽结构、飞边桥部高度和宽度。飞边槽包括桥部和仓部。桥部的主要作用是阻止材料外流,迫使金属充满模膛；其次使飞边减薄,便于切除。仓部的作用是容纳多余的金属材料,以免多余金属流到分模面上,影响上下模打靠[2]。……