CN110883283B - 一种球销的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球销的制造工艺，涉及金属零部件的生产制造技术领域，其技术方案要点是：包括以下步骤：步骤S1：取圆柱胚料锻压出球头；步骤S2：用工装和油缸锻压出环槽，工装包括与机架转动连接的模具一、模具二，模具一、模具二间形成型腔，模具一、模具二呈左右扣合状：步骤S21：将球销的球头插入型腔内；步骤S22：使用两个成型缸分别对模具一、模具二进行锻压；成型缸反复伸缩多次。步骤S3：车削球销表面；步骤S4：热处理。本工艺对环槽的加工采用锻压的方式完成，极大地增强了球销位于环槽处的强度；本工艺能产生较大的锻压力使环槽成型，本工艺采用液压缸也能满足锻压力的要求，并能降低对液压缸的尺寸、性能需求。

Description

一种球销的制造工艺

技术领域

本发明涉及金属零部件的生产制造技术领域，特别涉及一种球销的制造工艺。

背景技术

球销又称球杆，球销是汽车转向系统中起连接、转向作用的零部件。现有的各类汽车球销通常包括销杆、固定于销杆端部的球头，球头用于与球座配合，销杆的端部连接于汽车的转向控制系统内。某些种类球销的球头、销杆的连接部位设有环槽，环槽用于减轻应力集中。

现有申请公开号为CN101032794A的中国发明专利申请公开了一种球销的加工工艺，按如下步骤进行：坯料冷挤压成型—热处理(调质)—车削—滚压球形部位。该专利的说明书还公开了现有的其它几种加工工艺流程：坯料车削成形—热处理—磨削球形部位；坯料锻压成形—热处理—车削—磨削球形部位；坯料冷挤压成形—热处理(调质)—车削—磨削球形部位。

球销处于工作状态时，球头、销杆间的连接部位为受力集中部位，不仅要对力进行传递，球销转动至极限角度时环槽部位还会与球座产生碰撞，球销位于环槽处的强度是球销性能的关键指标之一。现有的球销锻压或滚压出球头后，环槽多用车削的方式加工，但车削减少了环槽处的实体质量，会减弱球销位于环槽处的强度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种球销的制造工艺，不会减弱球销位于环槽处的强度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种球销的制造工艺，包括以下步骤：步骤S1：取圆柱胚料，锻压出球头；步骤S3：车削球销表面，修整尺寸；步骤S4：热处理；步骤S5：精磨球销表面；还包括位于步骤S1与步骤S3之间的步骤S2：

用工装和油缸锻压出环槽，油缸包括用于成型环槽的两个成型缸，工装包括与机架转动连接的模具一、与机架转动连接的模具二，所述模具一、模具二间形成型腔，所述型腔的腔壁分别位于模具一、模具二的对向两内壁，所述模具一、模具二呈左右扣合状，型腔的腔壁包括与球头形状对应的球形壁、与环槽形状对应的成型壁，所述模具一、模具二能通过转动打开型腔以供球头进出；步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：转动模具一、模具二使型腔的口部张开，将球销的球头插入型腔内，转动模具一、模具二使成型壁抵接球销外壁；

步骤S22：使用两个成型缸分别对模具一、模具二进行锻压，锻压方向沿球销的径向；成型缸反复伸缩多次，使环槽的深度逐次增大；

步骤S23：当模具一、模具二能完全扣合后，停止锻压，取出球销。

通过上述技术方案，本工艺对环槽的加工采用锻压的方式完成，锻压使金属材质密实，极大地增强了球销位于环槽处的强度，球销在使用过程中不易在环槽处产生断裂。本工艺在锻压时，采用多次锻压的方式对环槽进行成型，锻压次数不固定，对锻压力的需求较低，两个成型缸的作用力相互叠加，本工艺采用液压缸也能满足锻压力的要求。转动设置的模具一、模具二便于球头反复进出型腔。

优选的，所述步骤S2中，所述型腔的开口方向竖直朝上，球销在型腔进出料时，所述球头位于销杆的正下方。

通过上述技术方案，当球头离开型腔后，模具一、模具二在自重下自发处于型腔打开的状态，方便球头再次进入型腔。

优选的，所述步骤S2中，所述模具一、模具二通过穿设铰接轴的方式与机架建立转动连接，所述铰接轴相对于球销轴向的位置位于球形壁的内径最大处；所述步骤S21时，将球头插入型腔后，球头通过施压于球形壁的方式驱使模具一、模具二自发转动，使成型壁抵接球销外壁；所述模具一、模具二的球形壁设有相互避让的避让槽。

通过上述技术方案，将球头插入型腔后，球头通过施压于球形壁的方式驱使模具一、模具二自发转动，使成型壁抵接球销外壁；当球头向上离开型腔时，球头通过圆弧状的接触面驱使模具一、模具二自发转动进而打开型腔，避让槽使模具一、模具二转动时不产生干涉。模具一、模具二的转动能自动完成，减少了工序量。

优选的，所述步骤S2中，油缸还包括用于驱使球销进行轴向移动的驱动缸，驱动缸的活塞杆端设有用于装夹球销的卡盘，所述驱动缸位于型腔的正上方；所述步骤S21时，由驱动缸驱使球头进出型腔。

通过上述技术方案，驱动缸通过伸缩的方式使球头进出型腔，人员操作时较为安全。

优选的，所述驱动缸、成型缸动作的时机设置为：当驱动缸通过伸长使成型壁撞击球销外壁时，成型缸伸长的作用力正好作用于模具一、模具二的外壁。

通过上述技术方案，驱动缸通过伸长驱使模具一、模具二转动时，成型壁敲击环槽的成型位置产生锻压效果，该力同时与成型缸的作用力叠加，能对球销产生较大的锻压力使环槽能够成型。

优选的，所述步骤S22时，销杆完成每次锻压后，绕球销的轴线将球销转动角度，该角度不为180°的倍数。

通过上述技术方案，转动球销用于消除锻压时模具一、模具二的边缘在球销表面压出的痕迹线。

优选的，所述步骤S22时，球销每次锻压后，使用加热装置对球销进行加热。

通过上述技术方案，加热后的球销质地变软，环槽更易被锻压成型。

优选的，对球销的加热在筒体中进行，筒体的内壁与球销外壁间具有间距；加热装置为焊炬或喷火枪，筒体的侧壁设有供火焰喷入的加热口。

通过上述技术方案，焊炬或喷火枪能够产生较高的温度，将球销加热至通红状态；采用筒体内加热的方式，对火焰热量的利用率高，且更为安全。

优选的，当球头离开型腔向上移动、且球销的环槽部位正对加热口时，暂停球销的移动，采用焊炬或喷火枪对球销加热2~5秒。

通过上述技术方案，球销的环槽部位能够得到可靠加热；焊炬或喷火枪无需一直喷火，节约了资源。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、本工艺对环槽的加工采用锻压的方式完成，极大地增强了球销位于环槽处的强度；

2、本工艺能产生较大的锻压力使环槽成型，本工艺采用液压缸也能满足锻压力的要求，并能降低对液压缸的尺寸、性能需求；

3、本工艺采用多次锻压的方式逐渐成型出环槽，对锻压力的要求小。

附图说明

图1为实施例的一种球销的制造工艺的流程图；

图2为实施例的步骤S2的工艺示意图；

图3为实施例的模具一、模具二的顶部视图；

图4为实施例的模具一、模具二的底部视图，主要突出避让槽的结构。

图中，1、销杆；11、球头；12、环槽；10、圆柱胚料；21、驱动缸；22、成型缸；31、模具一；32、模具二；33、铰接轴；34、型腔；341、球形壁；342、成型壁；35、避让槽；211、卡盘；4、筒体；41、加热口；5、加热装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种球销的制造工艺，用于成型一种球销，球销包括销杆1、一体固定于销杆1端部的球头11，球头11、销杆1的连接部位设有环槽12，环槽12沿销杆1的周向延伸。

本球销的制造工艺包括以下步骤：步骤S1：取圆柱胚料10，锻压出球头11；步骤S2：用工装和油缸在球销外壁锻压出环槽12；步骤S3：车削球销表面，修整尺寸；步骤S4：热处理；步骤S5：精磨球销表面。

步骤S1采用锻压机进行操作，将圆柱胚料10的端部锻压成球形，步骤S1为现有技术，在此不作赘述。

参照图2和图3，以下对步骤S2进行详细说明，步骤S2所用的设备如下：

用工装和油缸锻压出环槽12，油缸包括用于驱使球销沿其轴向移动的驱动缸21、用于成型环槽12的两个成型缸22。工装包括与机架转动连接的模具一31、与机架转动连接的模具二32，机架也可为底座、工作台等与地面相对固定的物体；模具一31、模具二32均由高硬度合金钢制成，模具一31、模具二32均通过穿设铰接轴33的方式与机架建立转动连接，两根铰接轴33的轴向相互平行且沿水平方向。模具一31、模具二32间形成型腔34，型腔34的腔壁分别位于模具一31、模具二32的对向两内壁，模具一31、模具二32呈左右扣合状。型腔34的腔壁包括与球头11形状对应的球形壁341、与环槽12形状对应的成型壁342，当模具一31、模具二32扣合时，成型壁342位于球形壁341的上方，型腔34的开口方向竖直朝上；模具一31、模具二32能通过转动打开型腔34以供球头11进出。铰接轴33相对于球销轴向（即竖直方向）的位置位于球形壁341的内径最大处。

参照图3和图4，模具一31、模具二32的球形壁341设有相互避让的避让槽35，避让槽35的高度位置低于铰接轴33，避让槽35的开设使模具一31、模具二32的下部呈交错分布的齿状结构。将球头11插入型腔34后，球头11通过施压于球形壁341的方式驱使模具一31、模具二32自发转动，使成型壁342抵接球销外壁；当球头11向上离开型腔34时，球头11通过圆弧状的接触面驱使模具一31、模具二32自发转动进而打开型腔34，避让槽35使模具一31、模具二32转动时不产生干涉。当球头11离开型腔34后，模具一31、模具二32在自重下自发处于型腔34打开的状态，方便球头11再次进入型腔34。

参照图2，驱动缸21位于型腔34的正上方，驱动缸21的活塞杆端竖直朝下，其端部固定有卡盘211，卡盘211具体为三爪卡盘211，卡盘211为卡爪能绕轴线进行转动的型号，人员可施力于卡盘211外壁使卡盘211产生转动。卡盘211用于夹持销杆1背离球头11的端部，球销装夹于卡盘211后，球销的轴线沿竖直方向，球头11位于销杆1的正下方。

驱动缸21和模具一31之间设有筒体4，筒体4由耐火泥或其它耐火材料制成，筒体4通过外壁与机架固定。筒体4的轴向沿竖直方向且两端贯通，筒体4位于靠近型腔34的高度位置。当驱动缸21伸缩时，球销能穿过筒体4，筒体4的长度不与卡盘211产生碰撞。筒体4的内径大于球头11的直径，筒体4的内壁与球销外壁间具有间距。筒体4外固定有加热装置5，加热装置5为焊炬或喷火枪，筒体4的侧壁设有供火焰喷入的加热口41。

两个成型缸22分别对应于模具一31、模具二32，成型缸22的缸座与机架固定，成型缸22的活塞杆端沿水平方向朝向对应的模具一31或模具二32，两个成型缸22沿型腔34的径向分别对模具一31、模具二32进行挤压。当成型缸22缩短后，成型缸22的活塞杆端远离对应的模具一31和模具二32。

参照图1和图2，步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：将销杆1背离球头11的端部装夹至卡盘211，控制驱动缸21反复进行伸缩。当驱动缸21伸长后，球头11撞击球形壁341从而驱使模具一31、模具二32转动，成型壁342撞击球销外壁用于成型环槽12的对应部位。当驱动缸21缩短时，球头11自发脱离型腔34，模具一31、模具二32自动转动至型腔34口部打开的状态。

步骤S22：在执行步骤S21的同时，使用两个成型缸22分别对模具一31、模具二32进行锻压，锻压方向沿球销的径向。驱动缸21、成型缸22动作的时机设置为：当驱动缸21通过伸长使成型壁342撞击球销外壁时，成型缸22伸长的作用力正好作用于模具一31、模具二32的外壁。成型缸22、驱动缸21反复伸缩多次，使环槽12的深度逐次增大。

销杆1完成每次锻压后，绕球销的轴线将球销转动角度，对球销的转动通过转动卡盘211完成，该角度不为180°的倍数。转动球销主要用于消除锻压时模具一31、模具二32的边缘在球销表面压出的痕迹线。

球销每次锻压后对其进行加热，对球销的加热在筒体4中进行。当球头11离开型腔34向上移动、且球销的环槽12部位正对加热口41时，暂停球销的移动，控制焊炬或喷火枪喷出火焰，对球销加热2~5秒，使球销的环槽12部位保持通红状态，使环槽12更容易锻造成型。球销加热完成后，驱动缸21继续驱使球销向上移动至上止点，然后循环动作。

步骤S23：当模具一31、模具二32能完全扣合后，即环槽12已完全成型，此时停止锻压，取出球销进行步骤S3。

步骤S3的车削球销表面、修整尺寸采用车床完成；步骤S4的热处理为常规的退火、淬火热处理工序，用于减少球销的内应力、增强球头11的表面硬度；步骤S5的精磨球销表面使球头11、环槽12表面满足粗糙度和尺寸精度需求。

本实施例的液压缸选用高速度的型号较为优选，用于产生锻压所需的冲击力。综上，本工艺对环槽12的加工采用锻压的方式完成，锻压使金属材质密实，极大地增强了球销位于环槽12处的强度，球销在使用过程中不易在环槽12处产生断裂。本工艺在锻压时，驱动缸21通过伸长驱使模具一31、模具二32转动时，成型壁342敲击环槽12的成型位置产生锻压效果，该力同时与成型缸22的作用力叠加，且两个成型缸22的作用力也能叠加，能对球销产生较大的锻压力使环槽12能够成型。本工艺采用液压缸也能满足锻压力的要求，并能降低对液压缸的尺寸、性能需求。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种球销的制造工艺，包括以下步骤：步骤S1：取圆柱胚料(10)，锻压出球头(11)；步骤S3：车削球销表面，修整尺寸；步骤S4：热处理；步骤S5：精磨球销表面；其特征是：还包括位于步骤S1与步骤S3之间的步骤S2：用工装和油缸锻压出环槽(12)，油缸包括用于成型环槽(12)的两个成型缸(22)，工装包括与机架转动连接的模具一(31)、与机架转动连接的模具二(32)，所述模具一(31)、模具二(32)间形成型腔(34)，所述型腔(34)的腔壁分别位于模具一(31)、模具二(32)的对向两内壁，所述模具一(31)、模具二(32)呈左右扣合状，型腔(34)的腔壁包括与球头(11)形状对应的球形壁(341)、与环槽(12)形状对应的成型壁(342)，所述模具一(31)、模具二(32)能通过转动打开型腔(34)以供球头(11)进出；步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：转动模具一(31)、模具二(32)使型腔(34)的口部张开，将球销的球头(11)插入型腔(34)内，转动模具一(31)、模具二(32)使成型壁(342)抵接球销外壁；

步骤S22：使用两个成型缸(22)分别对模具一(31)、模具二(32)进行锻压，锻压方向沿球销的径向；成型缸(22)反复伸缩多次，使环槽(12)的深度逐次增大；

步骤S23：当模具一(31)、模具二(32)能完全扣合后，停止锻压，取出球销。

2.根据权利要求1所述的一种球销的制造工艺，其特征是：所述步骤S2中，所述型腔(34)的开口方向竖直朝上，球销在型腔(34)进出料时，所述球头(11)位于销杆(1)的正下方。

3.根据权利要求2所述的一种球销的制造工艺，其特征是：所述步骤S2中，所述模具一(31)、模具二(32)通过穿设铰接轴(33)的方式与机架建立转动连接，所述铰接轴(33)相对于球销轴向的位置位于球形壁(341)的内径最大处；所述步骤S21时，将球头(11)插入型腔(34)后，球头(11)通过施压于球形壁(341)的方式驱使模具一(31)、模具二(32)自发转动，使成型壁(342)抵接球销外壁；所述模具一(31)、模具二(32)的球形壁(341)设有相互避让的避让槽(35)。

4.根据权利要求3所述的一种球销的制造工艺，其特征是：所述步骤S2中，油缸还包括用于驱使球销进行轴向移动的驱动缸(21)，驱动缸(21)的活塞杆端设有用于装夹球销的卡盘(211)，所述驱动缸(21)位于型腔(34)的正上方；所述步骤S21时，由驱动缸(21)驱使球头(11)进出型腔(34)。

5.根据权利要求4所述的一种球销的制造工艺，其特征是：所述驱动缸(21)、成型缸(22)动作的时机设置为：当驱动缸(21)通过伸长使成型壁(342)撞击球销外壁时，成型缸(22)伸长的作用力正好作用于模具一(31)、模具二(32)的外壁。

6.根据权利要求1所述的一种球销的制造工艺，其特征是：所述步骤S22时，销杆(1)完成每次锻压后，绕球销的轴线将球销转动一定角度，该角度不为180°的倍数。

7.根据权利要求1所述的一种球销的制造工艺，其特征是：所述步骤S22时，球销每次锻压后，使用加热装置(5)对球销进行加热。

8.根据权利要求7所述的一种球销的制造工艺，其特征是：对球销的加热在筒体(4)中进行，筒体(4)的内壁与球销外壁间具有间距；加热装置(5)为喷火枪，筒体(4)的侧壁设有供火焰喷入的加热口(41)。

9.根据权利要求8所述的一种球销的制造工艺，其特征是：当球头(11)离开型腔(34)向上移动、且球销的环槽(12)部位正对加热口(41)时，暂停球销的移动，采用喷火枪对球销加热2~5秒。

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