CN108857268A - 一种高耐磨油压顶杆的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，包括如下步骤：备料SKD61生材→钻中心油孔→CNC粗车外形＋辅助螺纹→热处理→紧配顶心治具→粗磨外圆→CNC精车密封圈槽→氮碳共渗→精磨外圆及端面→拆除顶心治具及平磨控总长→CNC精车内孔（去除辅助螺纹）→外圆抛光→超细微MAX涂层。通过选用SKD61材料为基材进行加工，通过“整体淬硬→氮碳共渗”处理，使顶杆具有外硬内韧的特性，以达到顶杆耐磨损、抗冲击的要求；并通过配置顶心辅助基准，将顶杆的外圆与模具安装面在同一工序加工到位，从而保证材料在经过热处理后即使产生大的变形，也能满足对顶杆加工的精度要求。

Description

一种高耐磨油压顶杆的加工工艺

技术领域

本发明涉及了一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，属于精密工件加工工艺技术领域。

背景技术

油压顶杆作为液压合模机构的重要组成部件，主要在压盖机模具进行轴向开合模运动中起到力量传递的作用；单个模腔为独立控制，模具的上模（凸模）安装于油压顶杆的一端，其组合体根据模腔的数量在压塑机构中呈环形均匀排布，顶杆的精度直接影响着模具合模的精度。

油压顶杆传统采用SKH51材料通过“生料开粗→整体淬硬→精加工”的工艺加工以保证硬度，采用虎钳使顶杆水平固定，用砂轮侧面精修的工艺进行模具安装面的精度控制。

该加工工艺的不足：①.SKH51材料经过整体淬硬后，其材料内部与表面的硬度均达到HRC60±2，外硬内脆，加工成本高，虽然耐磨性能优良，但在使用过程中可能由于频繁地冲压而断裂，从而造成模具与设备损伤；②.将顶杆水平固定后砂轮侧面精修模具安装面，可能由于装夹误差与侧修时的摩擦振动，从而导致模具安装面相对顶杆轴线出现倾斜的状况，安装面垂直精度控制难度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，通过“整体淬硬→氮碳共渗”处理，使顶杆具有外硬内韧的特性，以达到耐磨损、抗冲击的要求，通过配置顶心辅助基准，从而将顶杆的外圆与模具安装面，采用顶心磨削同工序加工到位，以保证模具安装面相对顶杆轴线的垂直度，且精度控制难度小。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）备料：选择符合硬度要求的生材；

（2）钻中心孔：对生材沿其长度方向钻一个中心内孔；

（3）粗车外形：以中心孔为轴心，对生材外形进行初步车削成型，并在生材的一端车削辅助内螺纹；

（4）紧配顶心治具：在中心内孔加工有辅助内螺纹的一端固定螺纹柱塞，另一端敲入圆锥形柱塞；

（5）加工顶心孔：对螺纹柱塞和圆锥形柱塞加工顶心孔，且所述顶心孔位于所述中心内孔的中心轴线上；

（6）粗磨外圆：利用顶心治具的顶心孔，将生材固定到打磨治具上对油压顶杆外圆的粗磨；

（7）精车密封圈槽：利用CNC对油压顶杆表面的密封圈槽进行精车；

（8）精磨外圆：对油压顶杆外圆进行精磨至要求的直径，并对固定有螺纹柱塞的一端端面进行精磨；

（9）平磨控总长：拆除顶心治具，以步骤（8）中精磨过的一端端面为基准面，对另一端端面进行平磨至需要的长度；

（10）精车内孔：对中心内孔进行精磨，并去除两端的孔口倒角和辅助内螺纹，使内孔孔径达到需要的标准；

（11）外圆抛光；

（12）表面涂层：对油压顶杆的表面喷涂超细微涂层。

前述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（3）中加工完辅助内螺纹后对生材进行热处理加工。

前述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（6）中粗磨外圆时离标准值的余量为0.05mm。

前述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（7）中完成密封圈槽的精车后对生材进行碳氮共渗加工处理。

前述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述热处理加工过程中，先经过两个阶段的预热，再通过1040℃真空油冷淬火，再分别采用670℃、600℃、550℃ 三次高温回火处理。

前述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述生材为SKD61生材。

本发明的有益效果是：

1、该油压顶杆选用SKD61材料为基材进行加工，通过“整体淬硬→氮碳共渗”处理，使顶杆具有外硬内韧的特性，以达到耐磨损、抗冲击的要求；

2、结合顶杆对精度的要求及热处理的影响，设计了一种优质地工艺技术，该工艺通过配置顶心辅助基准，从而将顶杆的外圆与模具安装面，采用顶心磨削同工序加工到位，以保证模具安装面相对顶杆轴线的垂直度，且精度控制难度小；

3、通过超细微MAX涂层进行表面优化以降低摩擦系数，更进一步减少顶杆与导向套间的磨损；

4、采用该工艺制得的油压顶杆具有“外硬内韧”的特性，其本体内部硬度达到HRC53±2，具有良好的综合力学能，表层硬度达到HRC67～70，且表面高硬度层深度达到单边0.4～0.5mm，使顶杆具有良好的抗腐蚀、耐磨损和抗咬死能力；

5、该工艺通过对顶心治具上的中心孔进行定位，使顶杆的外圆与模具安装面采用顶心磨削技术在同一工序加工到位，因定位基准始终唯一，因此避免了二次装夹所造成的误差对顶杆加工精度的影响，防止模具安装面相对顶杆轴线产生倾斜，可使两者的垂直度保证在0.002mm以内；

6、该油压顶杆为中间圆孔贯通式空心结构，通过配置顶心辅助基准，从而通过对该基准的定位，在同一工序进行顶杆的外圆及顶杆端面（模具安装面）的精密加工，通过配置顶心辅助基准，通过对该基准的定位，采用外圆顶心磨削的工艺，顶杆的外圆及模具安装面同工序进行精密加工；以同一中心孔为加工基准主，避免因为二次装夹而对加工精度造成影响，且不会产生因装夹而对顶杆外观造影响。

附图说明

图1是本发明一种高耐磨油压顶杆加工完辅助螺纹后的结构示意图；

图2是本发明圆锥形柱塞的结构示意图；

图3是本发明螺纹柱塞的结构示意图；

图4是圆锥形柱塞和螺纹柱塞安装到油压顶杆两端后的结构示意图；

图5是圆锥形柱塞和螺纹柱塞加工完顶心孔后的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1-图5所示，一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，包括如下步骤：（1）备料：选择符合硬度要求的生材，本实施例中选用的生材为SKD61生材，因其优良的性能能够保证最终油压顶杆的硬度和耐磨性能；（2）钻中心孔：对生材沿其长度方向钻一个中心内孔；（3）粗车外形：以中心孔为轴心，对生材外形进行初步车削成型，并在生材的一端车削辅助内螺纹，如图1所示，并对加工完辅助内螺纹后对生材进行热处理加工，以保证产品获得所需组织结构与性能；（4）紧配顶心治具：在中心内孔加工有辅助内螺纹的一端固定螺纹柱塞，另一端敲入圆锥形柱塞，如图4所示，由于油压顶杆的一端为了后期方便与模具组装，在这一侧端面设置有多个螺纹孔，因此这一端的局部位置厚度较薄，如果采用圆锥形柱塞敲入的话，可能会导致这一侧端面的变形，而且采用辅助内螺纹配合螺纹柱塞的结构，不仅便于这一侧端面的加强，而且在后期加工过程中，可以对这一侧端面进行精磨，形成一个基准端，从而可以从另一端进行打磨控制油压顶杆的总长度；（5）加工顶心孔：对螺纹柱塞和圆锥形柱塞加工顶心孔，且所述顶心孔位于所述中心内孔的中心轴线上，便有后期将整个材料固定到机床上，利用顶心孔对生材进行打磨；（6）粗磨外圆：利用顶心治具的顶心孔，将生材固定到打磨治具上对油压顶杆外圆的粗磨，其中，粗磨外圆时离标准值的余量为0.05mm，在后期做碳氮共渗工艺处理时，材料可能会发生一定量的形变，从而可以利用该余量对其外圆进行精磨，从而保证精度；（7）精车密封圈槽：利用CNC对油压顶杆表面的密封圈槽进行精车；对生材进行碳氮共渗加工处理，采用氮碳共渗表层强化改性技术，在外圆精磨工序之前进行表层加硬处理；氮碳共渗是在渗入氮的同时也渗入碳，碳渗入后形成的微细碳化物能促进氮的扩散，加快高氮化合物的形成，这些高氮化合物反过来又能提高碳的溶解度，碳氮原子相互促进便加快了氮（N）碳（C）渗入的速度，并且碳在氮化物中还能降低脆性；处理温度为650℃～680℃，保温时间3～5小时，氮碳共渗层深度达到单边0.4～0.5mm，表层硬度达到HV900～1100（HRC67～70）；油压顶杆经氮碳共渗后得到的化合物层韧性好、硬度高，从而提高了顶杆的抗腐蚀、耐磨损和抗咬死能力，使顶杆的使用寿命得到增强；（8）精磨外圆：对油压顶杆外圆进行精磨至要求的直径，并对固定有螺纹柱塞的一端端面进行精磨；（9）平磨控总长：拆除顶心治具，以步骤（8）中精磨过的一端端面为基准面，对另一端端面进行平磨至需要的长度；（10）精车内孔：对中心内孔进行精磨，并去除两端的孔口倒角和辅助内螺纹，使内孔孔径达到需要的标准；（11）外圆抛光；（12）表面涂层：对油压顶杆的表面喷涂超细微涂层，顶杆在经过表面抛光细化处理后，最后进行整杆超细微MAX涂层处理；该涂层为滚珠式（球状）分子结构，分子的直径为5～20纳米（￠0.000005～0.00002mm），比塑胶分子还小；经该涂层后可对油压顶杆表面因机械切削加工所造成的微小锯齿形加工纹理间隙（0.0001～0.0005mm）及材料自身的微小气孔／缩孔缺陷（￠0.0005～0.001mm）进行修补，并在表面形成一层单边厚度在0.0005～0.0008mm的无油干润滑薄膜，从而达到优化顶杆表面粗糙度，降低表面摩擦系数的作用，且耐热温度在500℃以上；该涂层为我司自主研发的成果，通过对油压顶杆进行MAX涂层处理，可使顶杆的表面耐磨性更强，滑动更顺畅，且不会影响顶杆精度，使用寿命更长。

本实施例中，在前述热处理加工过程中，先经过两个阶段的预热，再通过1040℃真空油冷淬火，再分别采用670℃、600℃、550℃ 三次高温回火处理。

综上所述，本发明提供的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，选用SKD61材料为基材进行加工，通过“整体淬硬→氮碳共渗”处理，使顶杆具有外硬内韧的特性，以达到顶杆耐磨损、抗冲击的要求；并通过配置顶心辅助基准，将顶杆的外圆与模具安装面在同一工序加工到位，从而保证材料在经过热处理后即使产生大的变形，也能满足对顶杆加工的精度要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (6)

1.一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，包括如下步骤：

（1）备料：选择符合硬度要求的生材；

（2）钻中心孔：对生材沿其长度方向钻一个中心内孔；

（3）粗车外形：以中心孔为轴心，对生材外形进行初步车削成型，并在生材的一端车削辅助内螺纹；

（4）紧配顶心治具：在中心内孔加工有辅助内螺纹的一端固定螺纹柱塞，另一端敲入圆锥形柱塞；

（5）加工顶心孔：对螺纹柱塞和圆锥形柱塞加工顶心孔，且所述顶心孔位于所述中心内孔的中心轴线上；

（6）粗磨外圆：利用顶心治具的顶心孔，将生材固定到打磨治具上对油压顶杆外圆的粗磨；

（7）精车密封圈槽：利用CNC对油压顶杆表面的密封圈槽进行精车；

（8）精磨外圆：对油压顶杆外圆进行精磨至要求的直径，并对固定有螺纹柱塞的一端端面进行精磨；

（9）平磨控总长：拆除顶心治具，以步骤（8）中精磨过的一端端面为基准面，对另一端端面进行平磨至需要的长度；

（10）精车内孔：对中心内孔进行精车，并去除两端的孔口倒角和辅助内螺纹，使内孔孔径达到需要的标准；

（11）外圆抛光：表面抛光精细，降低摩擦系数；

（12）表面涂层：对油压顶杆的表面进行超细微润滑涂层处理。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（3）中加工完辅助内螺纹后对生材进行热处理加工。

3.根据权利要求1所述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（6）中粗磨外圆时离标准值的余量为0.05mm。

4.根据权利要求1所述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述步骤（7）中完成密封圈槽的精车后对生材进行碳氮共渗加工处理。

5.根据权利要求2所述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述热处理加工过程中，先经过两个阶段的预热，再通过1040℃真空油冷淬火，再分别采用670℃、600℃、550℃ 三次高温回火处理。

6.根据权利要求1所述的一种高耐磨油压顶杆的加工工艺，其特征在于：所述生材为SKD61生材。