CN110480257B - 一种油缸的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油缸制造技术领域，其公开了一种油缸的制造工艺，依次包括如下工艺步骤毛坯锻造、毛坯热处理、车加工、激光强化、珩磨加工等工艺步骤，所述激光强化包括采用激光强化处理装置，对油缸的内孔表面进行强化处理，所述激光强化处理装置包括激光发生器和连接所述激光发生器的导光主轴，所述导光主轴的前端设置有垂直于所述导光主轴轴线的激光输出口，在所述激光输出口的部位设置有用于实现油缸内孔表面断续强化的激光强化密度控制器。本发明提高油缸内孔的表面质量，减少油缸与活塞的磨损，进而提高设备运用的平稳性。

Description

一种油缸的制造工艺
技术领域
本发明涉及油缸制造技术领域，具体涉及一种油缸的制造工艺。
背景技术
油缸是一种将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。它包括缸体和与缸体的端部连接的底板，其结构较为简单，在各种机械设备(例如工程机械等)中得到广泛应用。常规的油缸按照用途分类包括作为拉紧或张紧用的张紧装置油缸、作为顶压支撑用的顶压支撑油缸等。
现有技术中的常规油缸在使用中主要存在以下问题：
一是油缸的内孔表面在加工后没有进行强化处理，导致其使用寿命受到限制，特别是高频度使用的油缸的内孔表面磨损较快。
二是油缸内孔表面的磨损不均匀，这种不均匀的磨损一方面导致油缸性能的下降，另一方面降低设备运用的平稳性，甚至引起设备的振动，从而使得设备的可靠性降低。
三是对于一些要求与活塞之间配合精度较高的油缸，由于配合间隙非常小，容易导致活塞与油缸之间产生咬合，从而加速了活塞与油缸之间的磨损。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种油缸的制造工艺，旨在提高油缸内孔的表面质量，减少油缸与活塞的磨损，进而提高设备运用的平稳性。具体的技术方案如下：
一种油缸的制造工艺，依次包括如下工艺步骤：
(1)毛坯锻造；
(2)毛坯热处理；
(3)车加工；对锻造和热处理后的油缸毛坯先后进行粗车加工和精车加工；
(4)激光强化：将油缸装夹在旋转机床上，采用激光强化处理装置，对油缸的内孔表面进行强化处理；
(5)珩磨加工：采用珩磨设备和珩磨头，对油缸的内孔表面进行珩磨加工；
其中，所述激光强化处理装置包括激光发生器和连接所述激光发生器的导光主轴，所述导光主轴的前端设置有垂直于所述导光主轴轴线的激光输出口，在所述激光输出口的部位设置有用于实现油缸内孔表面断续强化的激光强化密度控制器，所述激光强化密度控制器包括竖立设置在所述激光输出口位置的激光掩模板、安装在所述导光主轴上的向下竖立设置的往复式电动推杆，所述激光掩模板上水平设置有若干条间隔分布的透光缝隙，所述激光掩模板的上端固定连接在所述往复式电动推杆的伸缩杆的下端；激光强化时所述往复式电动推杆的伸缩杆作上下往复移动以实现油缸内孔表面强化密度的控制。
工作时，油缸装夹在旋转机床(例如车床)上进行旋转运动，激光强化处理装置的导光主轴伸入油缸内孔中作轴向进给运动，并向油缸内孔表面发射激光，油缸内孔的微观表面在激光作用下瞬间熔融又冷却，从而起到了强化作用。相比现有技术中常规的激光强化处理装置，本发明由于在激光强化处理装置上增加设置激光强化密度控制器，其能够通过往复移动的激光掩模板使得激光断续照射到油缸的内孔表面，从而实现对油缸内孔表面的不连续强化，且表面强化的密度能够通过往复式电动推杆的伸缩杆的运动速度加以控制，从而为实现油缸内孔表面的等寿命磨损创造了有利条件。即可以根据油缸的工作情况，在油缸内孔表面的较容易磨损的部位提高激光强化密度，在油缸内孔表面的较不容易磨损的部位降低激光强化密度，从而实现了油缸内孔表面磨损的等寿命设计，且油缸工作时由于磨损较为均匀，其长期运行的平稳性好。
作为进一步的改进，本发明中的所述激光掩模板上朝向油缸内孔表面的一面设置有喷气管，所述激光掩模板上的透光缝隙位于所述喷气管中心位置，所述喷气管的喷气口朝向油缸内孔表面，所述喷气管通过管路与压力气体源相连接。
上述通过在激光掩模板的透光缝隙位置连接喷气管，使得激光强化时压力气体向油缸内孔表面的方向喷射，一方面加速了冷却，另一方面还能够有效保护激光掩模板不被激光强化过程中的微观熔融金属微粒所污染，由此提高了激光强化处理装置的可靠性。
优选的，所述压力气体源的气体为压缩空气、氮气或氩气中的一种。
上述激光强化处理时的压力气体源采用氮气或氩气能够有效保护油缸的内孔表面不被氧化，从而提高了油缸内孔表面的质量。
优选的，所述往复式电动推杆的驱动电机为步进电机，激光强化时通过所述步进电机的变速控制实现油缸内孔表面强化密度的控制。
上述往复式电动推杆的驱动电机采用步进电机，其与PLC控制系统相连接，可以灵活变速控制激光掩模板的移动速度，从而提高了激光强化的灵活性。
例如，可以根据油缸的工作情况，通过所述步进电机的变速控制，在油缸内孔表面的较容易磨损的部位提高激光强化密度，在油缸内孔表面的较不容易磨损的部位降低激光强化密度，以实现油缸内孔表面磨损的等寿命设计。
作为进一步的改进，本发明的一种油缸的制造工艺还包括在所述激光强化工序前实施的油缸耐磨性试验，所述油缸耐磨性试验所使用的油缸为采用常规工艺制作的试验油缸，通过油缸的耐磨性试验获得油缸内孔表面不同位置的磨损曲线，然后在所述激光强化工序中根据所述的磨损曲线，利用磨损缺陷来补偿和调整油缸内孔表面各部位的强化密度，以实现油缸内孔表面磨损的等寿命设计。
上述在激光强化工序前实施的油缸耐磨性试验，可以获得油缸内孔表面不同位置的磨损曲线，将其作为激光强化处理时强化密度调整的依据，从而可以使得油缸内孔各处在实际工况下的耐磨性更均匀。
优选的，本发明的一种油缸的制造工艺还包括设置在所述激光强化工序与所述珩磨加工之间的摩擦焊工序，所述摩擦焊工序包括使用摩擦焊设备，将油缸的端面底板与所述油缸的端面采用摩擦焊进行对接固定。
上述油缸的端面底板采用摩擦焊与油缸缸体连接，简化了油缸的制造工艺，且连接的可靠性高。
优选的，本发明的一种油缸的制造工艺还包括设置在所述激光强化工序与所述珩磨加工之间的滚压强化工序，所述滚压强化工序包括使用钢球式内孔滚压工具对油缸的内孔表面进行滚压强化，并通过滚压强化在油缸内孔表面的硬度较低处形成局部微观凹陷，且所述微观凹陷最终在油缸内孔表面分散密布。
上述通过在不连续强化的油缸内孔表面使用钢球式内孔滚压工具进行滚压，能够在油缸内孔表面形成离散分布的微观凹陷，对于一些要求与活塞之间配合精度较高的油缸，其离散分布的微观凹陷可以起到储存油膜的作用，从而能够有效防止活塞与油缸之间产生咬合、从而大大减少活塞与油缸之间的磨损。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种油缸的制造工艺，在激光强化处理装置上增加设置激光强化密度控制器，其能够通过往复移动的激光掩模板使得激光断续照射到油缸的内孔表面，从而实现对油缸内孔表面的不连续强化，且表面强化的密度能够通过往复式电动推杆的伸缩杆的运动速度加以控制，从而为实现油缸内孔表面的等寿命磨损创造了有利条件。即可以根据油缸的工作情况，在油缸内孔表面的较容易磨损的部位提高激光强化密度，在油缸内孔表面的较不容易磨损的部位降低激光强化密度，从而实现了油缸内孔表面磨损的等寿命设计，且油缸工作时由于磨损较为均匀，其长期运行的平稳性好。
第二，本发明的一种油缸的制造工艺，通过在激光掩模板的透光缝隙位置连接喷气管，使得激光强化时压力气体向油缸内孔表面的方向喷射，一方面加速了冷却，另一方面还能够有效保护激光掩模板不被激光强化过程中的微观熔融金属微粒所污染，由此提高了激光强化处理装置的可靠性。
第三，本发明的一种油缸的制造工艺，激光强化处理时的压力气体源采用氮气或氩气能够有效保护油缸的内孔表面不被氧化，从而提高了油缸内孔表面的质量。
第四，本发明的一种油缸的制造工艺，往复式电动推杆的驱动电机采用步进电机，其与PLC控制系统相连接，可以灵活变速控制激光掩模板的移动速度，从而提高了激光强化的灵活性。
第五，本发明的一种油缸的制造工艺，在激光强化工序前实施的油缸耐磨性试验，可以获得油缸内孔表面不同位置的磨损曲线，将其作为激光强化处理时强化密度调整的依据，从而可以使得油缸内孔各处在实际工况下的耐磨性更均匀。
第六，本发明的一种油缸的制造工艺，油缸的端面底板采用摩擦焊与油缸缸体连接，简化了油缸的制造工艺，且连接的可靠性高。
第七，本发明的一种油缸的制造工艺，通过在不连续强化的油缸内孔表面使用钢球式内孔滚压工具进行滚压，能够在油缸内孔表面形成离散分布的微观凹陷，对于一些要求与活塞之间配合精度较高的油缸，其离散分布的微观凹陷可以起到储存油膜的作用，从而能够有效防止活塞与油缸之间产生咬合、从而大大减少活塞与油缸之间的磨损。
附图说明
图1是本发明的一种油缸的制造工艺的工艺流程示意图；
图2是激光强化处理装置的结构示意图；
图3是图2中的激光掩模板和喷气管的结构示意图(局部放大的仰视图)。
图中：1、油缸，2、激光发生器，3、导光主轴，4、激光输出口，5、激光强化密度控制器，6、激光掩模板，7、往复式电动推杆，8、透光缝隙，9、伸缩杆，10、喷气管，11、管路，12、压力气体源，13、步进电机，14、反射镜，15、机床夹具。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至3所示为本发明的一种油缸的制造工艺的实施例，依次包括如下工艺步骤：
(1)毛坯锻造；
(2)毛坯热处理；
(3)车加工；对锻造和热处理后的油缸毛坯先后进行粗车加工和精车加工；
(4)激光强化：将油缸装夹在旋转机床上，采用激光强化处理装置，对油缸的内孔表面进行强化处理；
(5)珩磨加工：采用珩磨设备和珩磨头，对油缸的内孔表面进行珩磨加工；
其中，所述激光强化处理装置包括激光发生器2和连接所述激光发生器2的导光主轴3，所述导光主轴3的前端设置有垂直于所述导光主轴3轴线的激光输出口4，在所述激光输出口4的部位设置有用于实现油缸内孔表面断续强化的激光强化密度控制器5，所述激光强化密度控制器5包括竖立设置在所述激光输出口4位置的激光掩模板6、安装在所述导光主轴3上的向下竖立设置的往复式电动推杆7，所述激光掩模板6上水平设置有若干条间隔分布的透光缝隙8，所述激光掩模板6的上端固定连接在所述往复式电动推杆7的伸缩杆9的下端；激光强化时所述往复式电动推杆7的伸缩杆9作上下往复移动以实现油缸内孔表面强化密度的控制。
工作时，油缸1装夹在旋转机床(例如车床)上进行旋转运动，激光强化处理装置的导光主轴3伸入油缸1内孔中作轴向进给运动，并向油缸1内孔表面发射激光，油缸1内孔的微观表面在激光作用下瞬间熔融又冷却，从而起到了强化作用。相比现有技术中常规的激光强化处理装置，本实施例由于在激光强化处理装置上增加设置激光强化密度控制器5，其能够通过往复移动的激光掩模板6使得激光断续照射到油缸1的内孔表面，从而实现对油缸1内孔表面的不连续强化，且表面强化的密度能够通过往复式电动推杆7的伸缩杆9的运动速度加以控制，从而为实现油缸1内孔表面的等寿命磨损创造了有利条件。即可以根据油缸1的工作情况，在油缸1内孔表面的较容易磨损的部位提高激光强化密度，在油缸内孔表面的较不容易磨损的部位降低激光强化密度，从而实现了油缸1内孔表面磨损的等寿命设计，且油缸工作时由于磨损较为均匀，其长期运行的平稳性好。
作为进一步的改进，本实施例中的所述激光掩模板6上朝向油缸1内孔表面的一面设置有喷气管10，所述激光掩模板6上的透光缝隙8位于所述喷气管10中心位置，所述喷气管10的喷气口朝向油缸1内孔表面，所述喷气管10通过管路11与压力气体源12相连接。
上述通过在激光掩模板6的透光缝隙8位置连接喷气管10，使得激光强化时压力气体向油缸1内孔表面的方向喷射，一方面加速了冷却，另一方面还能够有效保护激光掩模板6不被激光强化过程中的微观熔融金属微粒所污染，由此提高了激光强化处理装置的可靠性。
优选的，所述压力气体源12的气体为压缩空气、氮气或氩气中的一种。
上述激光强化处理时的压力气体源12采用氮气或氩气能够有效保护油缸的内孔表面不被氧化，从而提高了油缸1内孔表面的质量。
优选的，所述往复式电动推杆7的驱动电机为步进电机13，激光强化时通过所述步进电机13的变速控制实现油缸1内孔表面强化密度的控制。
上述往复式电动推杆7的驱动电机采用步进电机13，其与PLC控制系统相连接，可以灵活变速控制激光掩模板6的移动速度，从而提高了激光强化的灵活性。
例如，可以根据油缸1的工作情况，通过所述步进电机13的变速控制，在油缸1内孔表面的较容易磨损的部位提高激光强化密度，在油缸1内孔表面的较不容易磨损的部位降低激光强化密度，以实现油缸1内孔表面磨损的等寿命设计。
作为进一步的改进，本实施例的一种油缸的制造工艺还包括在所述激光强化工序前实施的油缸耐磨性试验，所述油缸耐磨性试验所使用的油缸为采用常规工艺制作的试验油缸，通过油缸的耐磨性试验获得油缸内孔表面不同位置的磨损曲线，然后在所述激光强化工序中根据所述的磨损曲线，利用磨损缺陷来补偿和调整油缸内孔表面各部位的强化密度，以实现油缸内孔表面磨损的等寿命设计。
上述在激光强化工序前实施的油缸耐磨性试验，可以获得油缸内孔表面不同位置的磨损曲线，将其作为激光强化处理时强化密度调整的依据，从而可以使得油缸内孔各处在实际工况下的耐磨性更均匀。
优选的，本实施例的一种油缸的制造工艺还包括设置在所述激光强化工序与所述珩磨加工之间的摩擦焊工序，所述摩擦焊工序包括使用摩擦焊设备，将油缸的端面底板与所述油缸的端面采用摩擦焊进行对接固定。
上述油缸的端面底板采用摩擦焊与油缸缸体连接，简化了油缸的制造工艺，且连接的可靠性高。
优选的，本实施例的一种油缸的制造工艺还包括设置在所述激光强化工序与所述珩磨加工之间的滚压强化工序，所述滚压强化工序包括使用钢球式内孔滚压工具对油缸的内孔表面进行滚压强化，并通过滚压强化在油缸内孔表面的硬度较低处形成局部微观凹陷，且所述微观凹陷最终在油缸内孔表面分散密布。
上述通过在不连续强化的油缸内孔表面使用钢球式内孔滚压工具进行滚压，能够在油缸内孔表面形成离散分布的微观凹陷，对于一些要求与活塞之间配合精度较高的油缸，其离散分布的微观凹陷可以起到储存油膜的作用，从而能够有效防止活塞与油缸之间产生咬合、从而大大减少活塞与油缸之间的磨损。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种油缸的制造工艺，其特征在于，依次包括如下工艺步骤：
(1)毛坯锻造；
(2)毛坯热处理；
(3)车加工；对锻造和热处理后的油缸毛坯先后进行粗车加工和精车加工；
(4)激光强化：将油缸装夹在旋转机床上，采用激光强化处理装置，对油缸的内孔表面进行强化处理；
(5)珩磨加工：采用珩磨设备和珩磨头，对油缸的内孔表面进行珩磨加工；
其中，所述激光强化处理装置包括激光发生器和连接所述激光发生器的导光主轴，所述导光主轴的前端设置有垂直于所述导光主轴轴线的激光输出口，在所述激光输出口的部位设置有用于实现油缸内孔表面断续强化的激光强化密度控制器，所述激光强化密度控制器包括竖立设置在所述激光输出口位置的激光掩模板、安装在所述导光主轴上的向下竖立设置的往复式电动推杆，所述激光掩模板上水平设置有若干条间隔分布的透光缝隙，所述激光掩模板的上端固定连接在所述往复式电动推杆的伸缩杆的下端；激光强化时所述往复式电动推杆的伸缩杆作上下往复移动以实现油缸内孔表面强化密度的控制。
2.根据权利要求1所述的一种油缸的制造工艺，其特征在于，所述激光掩模板上朝向油缸内孔表面的一面设置有喷气管，所述激光掩模板上的透光缝隙位于所述喷气管中心位置，所述喷气管的喷气口朝向油缸内孔表面，所述喷气管通过管路与压力气体源相连接。
3.根据权利要求2所述的一种油缸的制造工艺，其特征在于，所述压力气体源的气体为压缩空气、氮气或氩气中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种油缸的制造工艺，其特征在于，所述往复式电动推杆的驱动电机为步进电机，激光强化时通过所述步进电机的变速控制实现油缸内孔表面强化密度的控制。
5.根据权利要求4所述的一种油缸的制造工艺，其特征在于，根据油缸的工作情况，通过所述步进电机的变速控制，在油缸内孔表面的较容易磨损的部位提高激光强化密度，在油缸内孔表面的较不容易磨损的部位降低激光强化密度，以实现油缸内孔表面磨损的等寿命设计。
6.根据权利要求5所述的一种油缸的制造工艺，其特征在于，还包括在所述激光强化工序前实施的油缸耐磨性试验，所述油缸耐磨性试验所使用的油缸为采用常规工艺制作的试验油缸，通过油缸的耐磨性试验获得油缸内孔表面不同位置的磨损曲线，然后在所述激光强化工序中根据所述的磨损曲线，利用磨损缺陷来补偿和调整油缸内孔表面各部位的强化密度，以实现油缸内孔表面磨损的等寿命设计。
7.根据权利要求1所述的一种油缸的制造工艺，其特征在于，还包括设置在所述激光强化工序与所述珩磨加工之间的摩擦焊工序，所述摩擦焊工序包括使用摩擦焊设备，将油缸的端面底板与所述油缸的端面采用摩擦焊进行对接固定。
8.根据权利要求1所述的一种油缸的制造工艺，其特征在于，还包括设置在所述激光强化工序与所述珩磨加工之间的滚压强化工序，所述滚压强化工序包括使用钢球式内孔滚压工具对油缸的内孔表面进行滚压强化，并通过滚压强化在油缸内孔表面的硬度较低处形成局部微观凹陷，且所述微观凹陷最终在油缸内孔表面分散密布。
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