[发明专利]有轨车辆转向架的侧架和摇枕及其制造方法

说明书

背景技术

有轨车辆通常由支撑在一对转向架组件上的有轨车厢组成。转向架组件包括通过摇枕和阻尼系统连接在一起的一对侧架和轮副。车厢支撑在摇枕的中央碗状物上，中央碗状物作为转向架系统的旋转点。通过弹簧和摩擦式楔形减震器抵抗车厢本体的移动，弹簧和摩擦式楔形减震器将摇枕和侧架连接。侧架包括轴箱导框，轴箱导框分别限定了切口，使用滚柱轴承适配器将轮副的轮组件安放在所述切口内。

侧架和摇枕可通过各种铸造技术形成。用于生产这些元件最常用的技术为通过砂型铸造。砂型铸造提供了一种用于形成复合中空形状（例如侧架和摇枕）的低成本高产量的方法。一般的砂型铸造操作中，（1）围绕型模灌筑砂形成模具，通常包括浇注系统；（2）将型模移离模具；（3）将型芯放置于封闭的模具中；（4）通过浇注用炽热的液态金属填充模具；（5）使模具内的金属冷却；（6）被称为粗铸件的凝固的金属通过脱模而移走；以及（7）对铸件进行研磨和清洁，其中可包括使用研磨机、焊机、热处理和机械加工。

在砂型铸造操作中，使用砂子作为基础材料来制造模具，所述砂子与粘结剂混合以保持形状。模具制造为两个半部—上型部（顶部）和下型部（底部），它们沿模缝线分离。砂子围绕型模进行灌筑并在其从模具中取出之后保持型模的形状。以3度或3度以上的出模角度加工型模以确保在取出期间从模具中解除型模。在一些砂型铸造操作中，在成型工艺期间在灌入过程中使用砂箱支承砂子。型芯插入模具，上型部放置于下型部上以封闭模具。

当铸造复合或中空部件时，型芯用于限定中空内部，或用于限定不能以其他方式由型模制作的复杂部分。这些型芯通常通过在成形为该型芯产生的特征的盒子内浇铸砂和粘结剂来制成。这些芯盒可手工填塞，或者使用吹芯机制成。将型芯从芯盒中移走，并放入模具中。使用型芯座指引放置来将型芯置于模具中，并防止灌注金属时型芯移动。另外，芯撑可用于支承或抑制型芯的移动，并在凝固过程中熔合至基体金属中。

模具通常包括浇注系统，该浇注系统为熔融金属提供通道，并且控制金属向型腔的流入。这种浇注包括注入口，该注入口控制金属的流速，并且与浇道连接。浇道是金属流过浇口进入型腔的通道。该浇口控制进入型腔的流速，并且防止液体湍流。

在金属灌入模具之后，随着铸件接近固态，铸件冷却并收缩。当金属收缩时，必须继续注入额外的液态金属至收缩区域，否则在最终部件将出现空隙。在高收缩的区域，在模具中放置冒口以提供在灌入过程中将被填充的副储液器。这些冒口是凝固的最后区域，从而使得内容物保持在液态的时间比铸造的部件的型腔的时间长。当型腔的内容物冷却时，冒口补给收缩的区域，确保产生固体最终铸件。在上型模具的顶部开口的冒口，还可作为灌入和冷却期间气体溢出的出口。

在各种铸造技术中，使用不同的砂型粘结剂让砂子保持型模形状。这些粘结剂对最终产品具有很大影响，因为他们控制尺寸的稳定性，表面光洁度，以及各具体过程可完成的铸造细节。两种最典型的砂型铸造方法包括：（1）绿砂，由硅砂、有机粘结剂和水组成；以及（2）化学粘结剂材料或树脂粘结剂材料，由硅砂和诸如酚醛聚氨酯之类的快速固化化学粘结剂组成。传统地，由于与造模材料有关的成本较低，使用绿砂工艺制作侧架和摇枕。尽管多年来这种方法在生产这些元件方面是有效的，但这种工艺仍有缺陷。

通过上述绿砂作业生产的侧架和摇枕存在一些问题。首先，型模要求相对较大的出模角度导致铸件产品有相应的出模角度。在要求平坦部分的区域，例如侧架上的轴架区域和摇枕上的摩擦闸瓦口（friction shoe pocket），必须使用型芯制作这些部件。在浇铸过程中这些型芯具有移位和浮动的趋势。这种运动可导致最终产品尺寸不一致，增加研磨时间，或者如果超出了规定尺寸，导致元件报废。阅读下文说明书，可看到这些铸造作业的其他问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种制造用于铸造有轨车辆转向架的侧架的侧架模具的方法。所述侧架包括用于安装轮副的轮组件的前向轴箱切口和后向轴箱切口。所述方法包括通过铸造材料形成模具的下型部和上型部，用于分别限定所述侧架的下型部和上型部的外表面。所述模具包括用于铸造侧架的轴箱导框区域的部分，所述轴箱导框区域包括轴箱顶部、接触表面、外部竖式夹板和内部竖式夹板。随后固化所述下型部和上型部。