CN101386035B - 一种活塞销的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞销的制造工艺，其特征在于，采用高强度模具钢制造浮动模架，将磷皂化处理的棒料放入浮动模架的浮动凹模中，棒料的直径和浮动凹模内径差控制在0.1以下，在200T油压机上放置浮动模架，挤压时，挤压机的冲头对准棒料上端面压制一个导向定位坑，当冲头冲进棒料的同时浮动气缸活塞将带动浮动导向套架、浮动凹模和浮动凹模垫块一起向下移动，进行单向深孔反挤成活塞销毛坯。本发明的优点是提高了冲头的寿命，使单向反挤成型内孔深度和直径之比>5成为可能，提高了反挤工件的同心度，提高了工件的内在质量，保证了工件强度、节省了材料，降低了加工成本。

Description

一种活塞销的制造工艺

技术领域

本发明涉及一种新型活塞销的制造工艺，可以用于各种类型的汽、柴油发动机，属于冷锻精密成型技术领域。

背景技术

活塞销是汽、柴油发动机中重要零件，起到连接发动机连杆和活塞的连接作用。在发动机工作时，活塞在汽缸中的高速往复运动通过活塞销传递到连杆上，转换成高速旋转运动，由于在工作中，传递的力很大，而且还长期、连续的处于多变弯曲应力之中，受力状态十分复杂，因此工作环境十分恶劣。

一般活塞销设计为空心圆柱体，通常采用的制作工艺有以下几种：

1.棒料钻孔：该工艺特点为材料消耗较多，内孔粗糙度较差，产品承受的破坏极限较低，生产效率较低，不能应用于大批量生产的场合；

2.管材加工：该工艺特点为适合于大批生产，但是由于小直径厚壁管材成形困难，且多数为低碳钢管材，只能用于部份寿命要求不高，连续工作时间不长的发动机，如割草机等；

3.冷锻双向棒料挤压成型，在我国目前大量采用的是冷锻双向棒料挤压成型制作活塞销毛坯。

如图1所示，为采用冷锻双向棒料挤压成型的模具，包括凸模1、固定座2、固定圈3、导向套4、凹模6、下顶杆7、垫块8和封垫块9，封垫块9设于垫块8的底部，凹模6设于垫块8的上端，下顶杆7设于凹模6和垫块8中，其下端与封垫块9接触，导向套4设于凹模6的上端，固定座2设于导向套4中，其上端通过固定圈3与挤压机连接，凸模1设于固定座2中，工作时，将工件5放入凹模6中，挤压时，挤压机的上下冲头同时将两端凸模1冲进工件5挤压成图2的活塞销10，这种模具的加工缺点为：

1.由于凹模6为固定不动的，当冲头下压时，工件5被挤压上升流动时的摩擦力很大，挤压的深度只能挤到1∶2.5-1∶3的深度，要冲到1∶5以上的深度，冲头就要弯曲甚至断裂；

2.由于采用冷锻双向棒料挤压成型，在双向挤压成型后的活塞销11的中间，形成了一个连皮11，该连皮11在后续加工中采用冲孔或钻孔的方法加工去除，由于在连皮11的去除过程中切断了在挤压过程形成的连续的金属流线，而连皮11位置往往处于正中间，而该处正是活塞销往复运动承受多变弯曲应力的中心点，由此产生产品强度的一个薄弱点。

发明内容

本发明的目的是提供一种既要保证强度，又要节省材料，降低加工成本的活塞销的制造工艺。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种活塞销的制造工艺，其工艺为：

第一步：热轧棒料在拉床上冷拉，保证冷拉棒料外径公差＜0.05mm；

第二步：根据用户对活塞销要求的尺寸剪切下料，单件产品重量误差控制在±1g之内；

第三步：将剪切的棒料球化退火，升温至840℃-880℃，保温3小时-4小时，随炉冷却，冷却速度＜20℃/小时，温度＜500℃出炉，自然冷却；

第四步：将球化退火的棒料通过无心磨床磨削外圆，去除棒料表面的氧化皮，微裂纹原始缺陷；

第五步：按常规工艺对步骤4的棒料进行磷皂化处理；

其特征在于：

第六步：采用高强度模具钢制造浮动模架；

第七步：将磷皂化处理的棒料放入浮动模架的浮动凹模中，棒料的外径和浮动凹模内径差控制在0.1mm以下，同时在棒料上端面压制一个导向定位坑，用于反挤时冲头的定位；

第八步：在200T油压机上放置浮动模架，挤压时，挤压机的冲头对准棒料上端面压制的导向定位坑，当冲头冲进棒料的同时200T油压机将带动浮动导向套架、浮动凹模和浮动凹模垫块和浮动气缸活塞一起向下移动，使成型后的反挤毛坯脱离浮动凹模，从而实现单向深孔反挤成活塞销毛坯；

第九步：割去活塞销毛坯底部工艺合料块，制成单向深孔反挤成活塞销。

所述的浮动模架由浮动导向套、浮动导向套架、浮动凹模、成型垫块、浮动凹模垫块、浮动气缸活塞、进气孔、固定环形垫块、下模块、顶料杆、浮动气缸体、外模和上模架组成，浮动气缸体通过螺钉与下模块固定；固定环形垫块设于浮动气缸体的中心，其下部通过螺钉与下模块固定，浮动气缸活塞设于固定环形垫块外，成型垫块设于固定环形垫块的上端，浮动凹模垫块设于浮动气缸活塞的上端，浮动凹模设于浮动凹模垫块上端，浮动导向套架设于浮动凹模的上端，浮动导向套架通过浮动导向套与上模架连接，外模设于浮动凹模和浮动凹模垫块外，在浮动气缸体一侧设有进气孔。

所述的浮动凹模底部设有余料孔。

本发明采用浮动模架，当冲头冲进棒料的同时200T油压机将带动浮动导向套架、浮动凹模和浮动凹模垫块和浮动气缸活塞一起向下移动，使棒料脱离浮动凹模的壁，从而减少反挤时的侧壁摩擦力，降低挤压力，提高冲头寿命，保证了单向一次挤压成型工艺的实施，同时在凹模底部设计工艺余料孔，在反挤最后阶段，让活塞底部部份余料进入余料孔，减少反挤最后阶段的金属流动死区范围，降低挤压力，提高冲头寿命。3.单向反挤成型内孔深度和直径之比＞5。

本发明提出了一个单向冷挤一次成型的活塞销毛坯的制造工艺，通过冷挤压单向一次成型，减少了加工工序，节省原材料，消除了原双向挤压工艺造成的中间强度薄弱点，从而提高了产品的强度，完全符合现代高级轿车对汽车零件节材减重提高强度的要求。

本发明的优点是：

1、由于采用了浮动模架和工艺余料孔的设计，降低了挤压力，改善了冲头的弯曲、折断等情况，提高了冲头的寿命；

2、由于冲头受力情况的改善，使单向反挤成型内孔深度和直径之比＞5成为可能；

3、由于冲头弯曲度的改善，提高了反挤工件的同心度；

4、由于侧壁摩擦力的减少，降低了工件内部的附加应力，尤其在中碳钢或中碳合金钢深孔反挤时，降低了开裂影响，提高了工件的内在质量；

5、保证了工件强度、节省了材料，降低了加工成本。

附图说明

图1为采用冷锻双向棒料挤压成型模具结构示意图；

图2为原活塞销结构示意图；

图3为浮动模架结构示意图；

图4为本发明工艺生产的活塞销结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图3所示，为浮动模架结构示意图，所述的浮动模架由浮动导向套12、浮动导向套架14、浮动凹模16、成型垫块17、浮动凹模垫块18、浮动气缸活塞19、进气孔20、固定环形垫块21、下模块22、顶料杆23、浮动气缸体24、外模25和上模架27组成。

浮动气缸体24通过螺钉与下模块22固定，固定环形垫块21安装在浮动气缸体24的中心，固定环形垫块21下部通过螺钉与下模块22固定，浮动气缸活塞19安装在固定环形垫块21外，成型垫块17安装在固定环形垫块21的上端，浮动凹模垫块18设于浮动气缸活塞19的上端，浮动凹模16安装在浮动凹模垫块18上端，浮动导向套架14设于浮动凹模16的上端，浮动导向套架14通过浮动导向套12与上模架27连接，外模25设于浮动凹模16和浮动凹模垫块18外，在浮动气缸体24一侧设有进气孔20。所述的浮动凹模16底部设有余料孔。

如图4所示，为本发明工艺生产的活塞销结构示意图，所述的一种活塞销的制造工艺为：

第一步：热轧棒料在拉床上冷拉，保证冷拉棒料外径公差＜0.05mm；

第二步：根据用户对活塞销要求的尺寸剪切下料，单件产品重量误差控制在±1g之内；

第三步：将剪切的棒料球化退火，升温至860℃，保温3.5小时，随炉冷却，冷却速度＜20℃/小时，温度在400℃时出炉，自然冷却；

第四步：将球化退火的棒料通过无心磨床磨削外圆，去除棒料表面的氧化皮，微裂纹原始缺陷；

第五步：按常规工艺对步骤4的棒料进行磷皂化处理；

第六步：采用高强度模具钢制造浮动模架；

第七步：将磷皂化处理的棒料26放入浮动模架的浮动凹模16中，棒料26的外径和浮动凹模16内径差控制在0.1mm以下，同时在棒料26上端面压制一个导向定位坑，用于反挤时冲头13的定位；

第八步：在200T油压机上放置浮动模架，挤压时，200T油压机的冲头13对准 棒料26上端面压制的导向定位坑，当冲头13冲进棒料26的同时200T油压机将带动浮动导向套架14、浮动凹模16和浮动凹模垫块18与浮动气缸活塞19一起向下移动，使成型后的反挤毛坯脱离浮动凹模16，从而实现单向深孔反挤成活塞销毛坯15；

第九步：割去活塞销毛坯底部工艺合料块，制成单向反挤活塞销。

以下是本发明工艺生产的活塞销与原工艺生产的活塞销的性能比较表：

	原挤压活塞销	本发明单向挤压活塞销
			流线	中间有连皮，去掉连皮后流线不连续	中间不连皮，流线连续公布
强度	在连皮去掉的位置有强度薄弱点	无强度薄弱点
			内孔	上、下内孔略有错位	整个内孔尺寸一致
表面粗糙度	中间有连皮台阶	内孔表面粗糙≤Ra1.6

Claims (2)

1.一种活塞销的制造工艺，其工艺为：

第一步：热轧棒料在拉床上冷拉，保证冷拉棒料外径公差＜0.05mm；

第二步：根据用户对活塞销要求的尺寸剪切下料，单件产品重量误差控制在±1g之内；

第三步：将剪切的棒料球化退火，升温至840℃-880℃，保温3小时-4小时，随炉冷却，冷却速度＜20℃/小时，温度＜500℃出炉，自然冷却；

第四步：将球化退火的棒料通过无心磨床磨削外圆，去除棒料表面的氧化皮、微裂纹原始缺陷；

第五步：按常规工艺对第四步的棒料进行磷皂化处理；

其特征在于：

第六步：采用高强度模具钢制造浮动模架；所述的浮动模架由浮动导向套(12)、浮动导向套架(14)、浮动凹模(16)、成型垫块(17)、浮动凹模垫块(18)、浮动气缸活塞(19)、进气孔(20)、固定环形垫块(21)、下模块(22)、顶料杆(23)、浮动气缸体(24)、外模(25)和上模架(27)组成，浮动气缸体(24)通过螺钉与下模块(22)固定，固定环形垫块(21)设于浮动气缸体(24)的中心，固定环形垫块(21)的下部通过螺钉与下模块(22)固定，浮动气缸活塞(19)设于固定环形垫块(21)外，成型垫块(17)设于固定环形垫块(21)的上端，浮动凹模垫块(18)设于浮动气缸活塞(19)的上端，浮动凹模(16)设于浮动凹模垫块(18)上端，浮动导向套架(14)设于浮动凹模(16)的上端，浮动导向套架(14)通过浮动导向套(12)与上模架(27)连接，外模(25)设于浮动凹模(16)和浮动凹模垫块(18)外，在浮动气缸体(24)一侧设有进气孔(20)；

第七步：将磷皂化处理的棒料(26)放入浮动模架的浮动凹模(16)中，棒料(26)的外径和浮动凹模(16)内径差控制在0.1mm以下，同时在棒料(26)上端面压制一个导向定位坑；

第八步：在200T油压机上放置浮动模架，挤压时，200T油压机的冲头(13)对准棒料(26)上端面压制的所述导向定位坑，当冲头(13)冲进棒料(26)的同时200T油压机将带动浮动导向套架(14)、浮动凹模(16)和浮动凹模垫块(18)与浮动气缸活塞(19)一起向下移动，使成型后的反挤毛坯脱离浮动凹模(16)，从而实现单向深孔反挤成活塞销毛坯(15)；

第九步：割去活塞销毛坯底部工艺合料块，制成单向深孔反挤成活塞销。

2.根据权利要求1所述的一种活塞销的制造工艺，其特征在于，所述的浮动凹模(16)底部设有余料孔。

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