CN104353965B - 一种小型缸套的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车制造技术领域，具体公开了一种小型缸套的制造方法，包括计算制造缸套所需的原材料棒料的体积，计算得到原材料棒料的长度，剪切出相应长度的原材料棒料，在原材料棒料的两个端面冲压半圆型压坑和压制圆角，进行深度后拉伸，冲掉原材料棒料的铁芯，形成内孔，在原材料棒料的一端形成法兰部，对原材料棒料进行机械加工成型，制成规定尺寸的缸套。本发明利用材料综合平衡设计原理，并借助于相应的冲棒、芯棒和模具，在外力作用下，使金属材料发生质量移动和重新分布，直接加工成复杂形状的汽车工业用小型管套，减小了加工量、提高了生产效率和原材料棒料利用率、缩短了制造周期、节约了能源消耗，还减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种小型缸套的制造方法。
背景技术
目前，在汽车工业中使用的小型金属缸套，决大多数都是经过将原材料拉伸，去应力处理，多道机械加工，表面处理等多道加工工艺才能完成。以上描述的加工方式，大部分材料都要在加工过程中都变成铁屑，如图1所示，原材料棒料12只有一部分形成缸套11，其余白色部分均变成铁屑等废料，造成了加工量大、生产效率低、原材料棒料利用率低、制造周期长、能源消耗大等缺点。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种小型缸套的制造方法，以克服现有技术中的缸套加工方式加工量大、生产效率低、原材料棒料利用率低等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种小型缸套的制造方法，包括以下步骤：
S1.计算制造缸套所需的原材料棒料的体积，所述原材料棒料的体积等于所述缸套杆部的体积、所述缸套法兰部的体积和冲内孔时铁芯的体积之和，其中，所述缸套杆部的直径、所述缸套杆部的长度、所述缸套法兰部的直径、所述缸套法兰部的长度和所述缸套内孔的直径均留有加工余量；
S2.所述原材料棒料的直径与所述缸套杆部留有加工余量后的直径相同，通过所述原材料棒料的体积和直径计算得到所述原材料棒料的长度；
S3.剪切出相应长度的所述原材料棒料；
S4.用半圆型中心冲棒在所述原材料棒料的两个端面冲压半圆型压坑，用压圆角模具在所述原材料棒料的两端压制圆角；
S5.用深度后拉伸冲棒挤压所述原材料棒料进行深度后拉伸，经过深度后拉伸的所述原材料棒料的一端留有铁芯；
S6.用常规冲棒冲掉所述原材料棒料的铁芯，形成内孔；
S7.用法兰成型支撑芯棒支撑所述原材料棒料的内孔，用法兰成型冲棒挤压所述原材料棒料被冲掉铁芯的一端，所述法兰成型支撑芯棒和法兰成型冲棒与法兰成型模具的内腔共同作用在所述原材料棒料的一端形成法兰部；
S8.对所述原材料棒料进行机械加工成型，制成规定尺寸的所述缸套。
优选地，所述原材料棒料的体积的计算公式为：
V0＝π×(D2+y1)2×(L1+y2)/4+π×(D1+y3)2×(L2+y4)/4+π×(d1-y5)2×t/4
-π×(d1-y5)2×(L1+y2+L2+y4)/4
其中，V0为所述原材料棒体的体积，D1为所述缸套法兰部的直径，D2为所述缸套杆部的直径，d1为所述缸套内孔的直径，L1为所述缸套杆部的长度，L2为所述缸套法兰部的长度，t为所述铁芯的厚度，y1为所述缸套杆部直径的加工余量、y2为所述缸套杆部长度的加工余量、y3为所述缸套法兰部直径的加工余量、y4为所述缸套法兰部长度的加工余量，y5为所述缸套内孔直径的加工余量。
优选地，所述原材料棒料的长度的计算公式为：
L0＝V0×4/[π×(D2+y1)2]
其中，L0为原材料棒料的长度。
优选地，所述缸套杆部直径的加工余量为0.3mm～0.7mm、所述缸套杆部长度的加工余量为1mm～2mm、所述缸套法兰部直径的加工余量为0.3mm～0.7mm、所述缸套法兰部长度的加工余量为1mm～2mm，所述缸套内孔直径的加工余量为0.3mm～0.7mm。
优选地，所述步骤S3中用冷镦机剪切出相应长度的所述原材料棒料。
优选地，所述步骤S4中用半圆型中心冲棒在所述原材料棒料的一端冲压半圆型压坑，并用压圆角模具压制圆角，将所述原材料棒料调转180°，用半圆型中心冲棒在所述原材料棒料的另一端冲压半圆型压坑，并用压圆角模具压制圆角。
优选地，所述半圆型压坑的深度为2mm～4mm，所述圆角的半径为1mm～3mm。
优选地，所述铁芯厚度为3mm～6mm。
优选地，所述步骤S8中所述机械加工成型的过程为：首先，夹紧所述原材料棒料对应所述缸套杆部一端的内径，车削外径、法兰台阶和另一端端面；然后，将所述原材料棒料调转180°，夹紧所述原材料棒料对应所述缸套法兰部一端的外径，车削剩余外径、倒角、内径和另一端端面。
(三)有益效果
本发明的小型缸套的制造方法是利用材料综合平衡设计原理，并借助于相应的冲棒、芯棒和模具等设备，在外力作用下，使金属材料发生质量移动和重新分布，将原材料棒料多步成型，取代价格相对比较贵的无缝钢管，直接加工成复杂形状的汽车工业用小型管套，并且有效地避免了成型时产生裂纹和折叠等缺陷，与传统的加工方式相比，本发明的这种小型缸套的制造方法减小了加工量、提高了生产效率和原材料棒料利用率高、缩短了制造周期、节约了能源消耗，还减少了环境污染。
附图说明
图1为现有技术中缸套加工方法的缸套与原材料棒料的比例示意图；
图2为本发明实施例的小型缸套的制造方法中缸套尺寸标注示意图；
图3为本发明实施例的小型缸套的制造方法中步骤S4后原材料棒料的结构示意图；
图4为本发明实施例的小型缸套的制造方法中步骤S5后原材料棒料的结构示意图；
图5为本发明实施例的小型缸套的制造方法中步骤S6后原材料棒料的结构示意图；
图6为本发明实施例的小型缸套的制造方法中步骤S7后原材料棒料的结构示意图；
图7为本发明实施例的小型缸套的制造方法中半圆型中心冲棒的示意图；
图8为本发明实施例的小型缸套的制造方法中压圆角模具的示意图；
图9为本发明实施例的小型缸套的制造方法中深度后拉伸冲棒的示意图；
图10为本发明实施例的小型缸套的制造方法中法兰成型支撑芯棒的示意图；
图11为本发明实施例的小型缸套的制造方法中法兰成型模具的示意图；
图12为本发明实施例的小型缸套的制造方法中步骤S7的示意图；
图13为本发明实施例的小型缸套的制造方法中步骤S8后缸套的示意图。
图中，11：缸套；12：原材料棒料；21：原材料棒料；22：法兰成型支撑芯棒；23：法兰成型冲棒；24：法兰成型模具。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本实施例的小型缸套的制造方法包括以下步骤：
S1.计算制造缸套所需的原材料棒料的体积；
原材料棒料的体积等于缸套杆部的体积、缸套法兰部的体积和冲内孔时铁芯的体积之和，其中，缸套杆部的直径、缸套杆部的长度、缸套法兰部的直径、缸套法兰部的长度和缸套内孔的直径均留有加工余量；
原材料棒料的体积的计算公式为：
V0＝π×(D2+y1)2×(L1+y2)/4+π×(D1+y3)2×(L2+y4)/4+π×(d1-y5)2×t/4
-π×(d1-y5)2×(L1+y2+L2+y4)/4
如图2所示，其中，V0为原材料棒体的体积，D1为缸套法兰部的直径，D2为缸套杆部的直径，d1为缸套内孔的直径，L1为缸套杆部的长度，L2为缸套法兰部的长度，t为铁芯的厚度，y1为缸套杆部直径的加工余量、y2为缸套杆部长度的加工余量、y3为缸套法兰部直径的加工余量、y4为缸套法兰部长度的加工余量，y5为缸套内孔直径的加工余量；
本实施例中上述各加工余量的范围为：缸套杆部直径的加工余量为0.3mm～0.7mm、缸套杆部长度的加工余量为1mm～2mm、缸套法兰部直径的加工余量为0.3mm～0.7mm、缸套法兰部长度的加工余量为1mm～2mm，缸套内孔直径的加工余量为0.3mm～0.7mm，其中，根据零件直径大小，来选择缸套杆部和缸套法兰部长度的加工余量，当零件直径大于30mm时长度加工余量取2mm，当零件直径小于30mm时取1mm，而其它直径加工余量也可以按类似原则选取。
S2.通过原材料棒料的体积和直径计算得到原材料棒料的长度，原材料棒料的直径与缸套杆部留有加工余量后的直径相同；
原材料棒料的长度的计算公式为：
L0＝V0×4/[π×(D2+y1)2]
其中，L0为原材料棒料的长度。
S3.用冷镦机剪切出步骤S2中计算出的相应长度的原材料棒料。
S4.用半圆型中心冲棒(如图7所示)在原材料棒料的一端冲压半圆型压坑，并用压圆角模具(如图8所示)压制圆角，将原材料棒料调转180°，用半圆型中心冲棒在原材料棒料的另一端冲压半圆型压坑，并用压圆角模具压制圆角，得到如图3所示的原材料棒料；
本实施例中，半圆型压坑的深度为2mm～4mm，圆角的半径为1mm～3mm，半圆型压坑的直径应不小于原材料棒料的半径，半圆型压坑的直径根据零件大小用于定中心和保证端面平滑，避免后续加工时可能出现的加工缺陷。
S5.用深度后拉伸冲棒(如图9所示)挤压原材料棒料进行深度后拉伸，经过深度后拉伸的原材料棒料的一端留有铁芯，得到如图4所示的原材料棒料；
本实施例中，铁芯厚度为3mm～6mm。
S6.用常规冲棒冲掉原材料棒料的铁芯，形成缸套的内孔，得到如图5所示的原材料棒料。
S7.如图12所示，用法兰成型支撑芯棒22(具体结构如图10所示)支撑原材料棒料21的内孔，用法兰成型冲棒23挤压原材料棒料21被冲掉铁芯的一端，法兰成型支撑芯棒22和法兰成型冲棒23与法兰成型模具24(具体结构如图11所示)的内腔共同作用在原材料棒料21的一端形成缸套的法兰部，得到如图6所示的原材料棒料。
S8.对原材料棒料进行机械加工成型，制成规定尺寸的缸套，如图13所示；
其中，机械加工成型的过程为：首先，夹紧原材料棒料对应缸套杆部一端的内径，车削外径、法兰台阶和另一端端面；然后，将原材料棒料调转180°，夹紧原材料棒料对应缸套法兰部一端的外径，车削剩余外径、倒角、内径和另一端端面。
本发明的小型缸套的制造方法是利用材料综合平衡设计原理，并借助于相应的冲棒、芯棒和模具等设备，在外力作用下，使金属材料发生质量移动和重新分布，将原材料棒料多步成型，取代价格相对比较贵的无缝钢管，直接加工成复杂形状的汽车工业用小型管套，并且有效地避免了成型时产生裂纹和折叠等缺陷，与传统的加工方式相比，本发明的这种小型缸套的制造方法减小了加工量、提高了生产效率和原材料棒料利用率高、缩短了制造周期、节约了能源消耗，还减少了环境污染。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (9)
1.一种小型缸套的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.计算制造缸套所需的原材料棒料的体积，所述原材料棒料的体积等于缸套杆部的体积、缸套法兰部的体积和冲内孔时铁芯的体积之和，其中，所述缸套杆部的直径、所述缸套杆部的长度、所述缸套法兰部的直径、所述缸套法兰部的长度和所述缸套内孔的直径均留有加工余量；
S2.所述原材料棒料的直径与所述缸套杆部留有加工余量后的直径相同，通过所述原材料棒料的体积和直径计算得到所述原材料棒料的长度；
S3.剪切出相应长度的所述原材料棒料；
S4.用半圆型中心冲棒在所述原材料棒料的两个端面冲压半圆型压坑，用压圆角模具在所述原材料棒料的两端压制圆角；
S5.用深度后拉伸冲棒挤压所述原材料棒料进行深度后拉伸，经过深度后拉伸的所述原材料棒料的一端留有铁芯；
S6.用常规冲棒冲掉所述原材料棒料的铁芯，形成内孔；
S7.用法兰成型支撑芯棒支撑所述原材料棒料的内孔，用法兰成型冲棒挤压所述原材料棒料被冲掉铁芯的一端，所述法兰成型支撑芯棒和法兰成型冲棒与法兰成型模具的内腔共同作用在所述原材料棒料的一端形成法兰部；
S8.对所述原材料棒料进行机械加工成型，制成规定尺寸的所述缸套。
2.根据权利要求1所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述原材料棒料的体积的计算公式为：
V0＝π×(D2+y1)2×(L1+y2)/4+π×(D1+y3)2×(L2+y4)/4+π×(d1-y5)2×t/4
-π×(d1-y5)2×(L1+y2+L2+y4)/4
其中，V0为所述原材料棒体的体积，D1为所述缸套法兰部的直径，D2为所述缸套杆部的直径，d1为所述缸套内孔的直径，L1为所述缸套杆部的长度，L2为所述缸套法兰部的长度，t为所述铁芯的厚度，y1为所述缸套杆部直径的加工余量、y2为所述缸套杆部长度的加工余量、y3为所述缸套法兰部直径的加工余量、y4为所述缸套法兰部长度的加工余量，y5为所述缸套内孔直径的加工余量。
3.根据权利要求2所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述原材料棒料的长度的计算公式为：
L0＝V0×4/[π×(D2+y1)2]
其中，L0为原材料棒料的长度。
4.根据权利要求3所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述缸套杆部直径的加工余量为0.3mm～0.7mm、所述缸套杆部长度的加工余量为1mm～2mm、所述缸套法兰部直径的加工余量为0.3mm～0.7mm、所述缸套法兰部长度的加工余量为1mm～2mm，所述缸套内孔直径的加工余量为0.3mm～0.7mm。
5.根据权利要求3所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中用冷镦机剪切出相应长度的所述原材料棒料。
6.根据权利要求3所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述步骤S4中用半圆型中心冲棒在所述原材料棒料的一端冲压半圆型压坑，并用压圆角模具压制圆角，将所述原材料棒料调转180°，用半圆型中心冲棒在所述原材料棒料的另一端冲压半圆型压坑，并用压圆角模具压制圆角。
7.根据权利要求6所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述半圆型压坑的深度为2mm～4mm，所述圆角的半径为1mm～3mm。
8.根据权利要求3所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述铁芯厚度为3mm～6mm。
9.根据权利要求3所述的小型缸套的制造方法，其特征在于，所述步骤S8中所述机械加工成型的过程为：首先，夹紧所述原材料棒料对应所述缸套杆部一端的内径，车削外径、法兰台阶和另一端端面；然后，将所述原材料棒料调转180°，夹紧所述原材料棒料对应所述缸套法兰部一端的外径，车削剩余外径、倒角、内径和另一端端面。
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