CN113441675A - 一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒及其制造方法，本发明涉及液压缸制备技术领域，根据成品液压缸缸筒的规格和产品技术要求，选择合适的锤头进行安装；根据液压缸缸筒成品规格，确定外购硬度＜103HRB的无缝钢管或ERW钢管的规格作为坯管；坯管无需表面预处理，将清理好管端毛刺的坯管，通过上料机构直接放置到进料架上；芯头定位；由送料机构将坯管送入递进装置，递进装置压轮将坯管压牢，递进装置将坯管旋转并轴向递进，送入径向冷锻机床；径向冷锻；出料；探伤；定尺。提高液压缸缸筒生产效率的同时，省去酸洗、磷化、皂化工序，省去时效热处理工序，减少机加工余量或省去机加工工序，大幅度降低制造成本，推进节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及液压缸制备技术领域，具体涉及一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒及其制造方法。
背景技术
现有液压缸缸筒加工工艺归纳如下：
方案一：无缝钢管下料→热处理→校直→车膛床用定位止口→粗镗→半精镗→精镗（浮动镗）→滚压；
方案二：无缝钢管下料→热处理→校直→车珩磨机用定位止口→粗镗→半精镗→精镗→珩磨；
方案三：无缝钢管下料→热处理→校直→车膛床用定位止口→组合镗；
方案四：无缝钢管/ERW（HFW）→酸洗磷化皂化→液压冷拔→切头尾→去应力退火→压力校直→下料→无缝钢管冷拔管精车外圆//ERW（HFW）冷拔管无心外圆磨→车珩磨机用定位止口→珩磨；
方案五：无缝钢管/ERW（HFW）→酸洗磷化皂化→液压冷拔→切头尾→去应力退火→压力校直→下料→无缝钢管冷拔管精车外圆//ERW（HFW）冷拔管无心外圆磨→内孔刮滚。以上五种方案存在如下缺陷：
采用无缝钢管直接加工液压缸缸筒，制造过程中无法消除母材的缺陷，无法提升母材的机械性能，导致油缸缸筒加工过程中，需要切削、衍磨加工材耗大，材料利用率50%-60%，特别是高强度液压缸缸筒需要通过调质处理处理才能满足使用性能；
采用无缝钢管作为坯料进行冷拔，由于无缝钢管最大缺陷是壁厚不均匀，并不能通过冷拔而改善，导致油缸缸筒加工过程中，需要留出较大的加工余量；另一方面，在冷拔的加工过程中，两向压应力一向拉应力，在冷拉过程中，材料的组织晶粒被拉成细长，形成的纤维组织，具有明显的各向异性；同时，采用冷拔工艺加工液压缸缸筒时，钢管需要酸洗、磷化、皂化预处理，对环境造成污染，冷拔后作为液压缸缸筒用冷拔钢管需要进行去应力退火，增大了能源消耗；
采用ERW钢管作为坯料进行冷拔，虽然在壁厚均匀性和椭圆度上比无缝钢管提升了很多，但冷拔加工它是以牺牲金属塑性、韧性为代价，因此，母材的断面伸长率大幅度缩水，作为液压缸缸筒用冷拔钢管需要进行去应力退火，增大了能源消耗，同时，采用冷拔工艺加工液压缸缸筒时，钢管需要酸洗、磷化、皂化预处理，对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒及其制造方法，提高液压缸缸筒生产效率的同时，省去酸洗、磷化、皂化工序，省去时效热处理工序，减少机加工余量或省去机加工工序，大幅度降低制造成本，推进节能环保。
为达到上述目的，本发明所述的一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒，它包含缸筒本体，所述缸筒本体的两端头均开设有倒角。
本发明所述的一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒的制造方法，其步骤如下：
步骤一、锤头安装：
根据成品液压缸缸筒的规格和产品技术要求，选择合适的锤头进行安装；
步骤二、备料：
根据液压缸缸筒成品规格，确定外购硬度＜103HRB的无缝钢管或ERW钢管的规格作为坯管；
步骤三、上料：
坯管无需表面预处理（酸洗、磷化皂化），将清理好管端毛刺的坯管，通过上料机构直接放置到进料架上；
步骤四、芯头定位：
将芯棒插入坯管，由小车将芯头送入径向冷锻机床锻造箱锤头锻造段末端与整形段前端，并定位；
步骤五、送料：
由送料机构将坯管送入递进装置，递进装置压轮将坯管压牢，递进装置将坯管旋转并轴向递进，送入径向冷锻机床；
步骤六、径向冷锻：
室温下，径向冷段机床采用四个锤头环绕在坯管外径周围，旋转的同时，向坯管施加高频径向往复锻打，使坯管径向压缩并按锤头型线局部连续成型；同时，坯管一边轴向送进，一边绕自身轴线低速旋转（即当锤头闭合时，坯管低速旋转给予一个推挤作用，当锤头张开时，坯管沿轴向送进），芯头在管内径向振打内壁，整个过程无铁屑产生，又去除了坯管内外氧化皮；
步骤七、出料：
锻打好的成品走出径向冷锻机床后进入牵引装置，牵引压轮压紧成品管后，将成品管边锻打边牵引至成品货架出料；
步骤八、探伤：
采用无损涡流探伤或超声波探伤设备对成品管进行探伤，剔除不合格品，并在缺陷部位做标记；
步骤九、定尺：
定长切割，遇到缺陷，切除缺陷部位，即可。
优选地，所述步骤五中，递进装置为两向限位、一向液压压紧的三向压紧装置。
优选地，所述步骤六中，当锻造箱内的芯轴滑槽中的滑块和滚柱相接触时；迫使滑块带着锤头向心运动，对坯管进行锻打，使之产生压缩变形；锻造箱内的芯轴继续旋转至某一角度时，锻造箱内的滑块与滚柱脱离接触，由于离心力的作用，锻造箱内的滑块和锤头沿着滑槽向远离锻造箱内的芯轴中心的方向运动，锤头张开，则完成了一次锻打循环。
优选地，所述步骤六中，芯头在管内径向振打内壁的同时，芯头设有出冷却润滑孔，确保内壁在锻打过程中氧化皮去除和内壁光滑。
优选地，所述步骤七中，牵引装置为两向限位、一向液压压紧的三向压紧装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒及其制造方法，提高液压缸缸筒生产效率的同时，省去酸洗、磷化、皂化工序，省去时效热处理工序，减少机加工余量或省去机加工工序，大幅度降低制造成本，推进节能环保。
附图说明
图1是本发明中液压缸缸筒结构示意图。
附图标记说明：
缸筒本体1、倒角1-1。
具体实施方式：
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，以描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本具体实施方式所述的一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒，它包含缸筒本体1，缸筒本体1的内壁表面粗糙度为0.1，端面的表面粗糙度为6.3，所述缸筒本体1的两端头均开设有15°的倒角1-1，该倒角1-1的表面粗糙度为1.6；其采用如下制造方法加工而成，具体操作步骤如下：
步骤一、锤头安装：
根据成品液压缸缸筒的规格和产品技术要求，选择合适的锤头进行安装；
步骤二、备料：
根据液压缸缸筒成品规格，确定外购硬度＜103HRB的无缝钢管或ERW钢管的规格作为坯管；
步骤三、上料：
坯管无需表面预处理（酸洗、磷化皂化），将清理好管端毛刺的坯管，通过上料机构直接放置到进料架上；
步骤四、芯头定位：
将芯棒插入坯管，由小车将芯头送入径向冷锻机床锻造箱锤头锻造段末端与整形段前端，并定位；
步骤五、送料：
由送料机构将坯管送入递进装置，递进装置为两向限位、一向液压压紧的三向压紧装置；递进装置压轮将坯管压牢，递进装置将坯管旋转并轴向递进，送入径向冷锻机床；
步骤六、径向冷锻：
室温下，径向冷段机床采用四个锤头环绕在坯管外径周围，旋转的同时，向坯管施加高频径向往复锻打，使坯管径向压缩并按锤头型线局部连续成型（当锻造箱内的芯轴滑槽中的滑块和滚柱相接触时；迫使滑块带着锤头向心运动，对坯管进行锻打，使之产生压缩变形；锻造箱内的芯轴继续旋转至某一角度时，锻造箱内的滑块与滚柱脱离接触，由于离心力的作用，锻造箱内的滑块和锤头沿着滑槽向远离锻造箱内的芯轴中心的方向运动，锤头张开，则完成了一次锻打循环）；同时，坯管一边轴向送进，一边绕自身轴线低速旋转（即当锤头闭合时，坯管低速旋转给予一个推挤作用，当锤头张开时，坯管沿轴向送进），芯头在管内径向振打内壁（芯头在管内径向振打内壁的同时，芯头设有出冷却润滑孔，确保内壁在锻打过程中氧化皮去除和内壁光滑），整个过程无铁屑产生，又去除了坯管内外氧化皮；
步骤七、出料：
锻打好的成品走出径向冷锻机床后进入牵引装置，牵引装置为两向限位、一向液压压紧的三向压紧装置；牵引压轮压紧成品管后，将成品管边锻打边牵引至成品货架出料；
步骤八、探伤：
采用无损涡流探伤或超声波探伤设备对成品管进行探伤，剔除不合格品，并在缺陷部位做标记；
步骤九、定尺：
定长切割，遇到缺陷，切除缺陷部位，即可。
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：
1、该成形技术与制造方法为近净成形或净成形精确塑性成形技术；
2、省工序、简化现有生产液压缸缸筒工艺：相对于冷拔工艺而言，省去酸洗、磷化、皂化工序，时效热处理工序、校直工序；相对于直接加工工艺而言，省去了调质工序，省去了粗加工工序，大幅度提升材料利用率；就后续精加工工艺而言，提升材料利用率，简化了加工工艺；
3、材料利用率高，材料利用率最高可达95%以上；
4、兼有脉冲式高频加载和多向同步锻打的特点，使金属变形处于三向压应力状态，细化晶粒，使材料的组织更致密，变形均匀，能消除坯料中存在的细微缺陷；
5、有利于提高金属塑性，能够减少和消除坯料横截面内的径向拉应力；
6、锤头脉冲式加载频率很高，每分钟最高可达3600次，有效地限制金属的横向流动，提高轴向延伸率；
7、径向冷锻后产品内外表面显微硬度大幅提升，提高缸筒的耐磨损及抗疲劳性能；
8、径向冷锻后产品金属纤维、流线完整，力学性能提升；
9、径向冷锻后产品外表面质量几乎达到外圆无心磨的品质，即Ra0.16-Ra0.10，内孔尺寸精度达到珩磨/镗滚压的精度，即IT7-IT9,可省去机床再加工工序，不仅大幅度提升产品品质，又降低了制造成本；
10、本方法加工的液压缸缸筒，表面存在附加压缩应力，抗弯强度提高，切口应力小，明显优于切割加工件。
对于本领域的技术人员来说，其可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、部分技术特征的等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒，其特征在于：它包含缸筒本体（1），所述缸筒本体（1）的两端头均开设有倒角（1-1）。
2.一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒的制造方法，其特征在于：其步骤如下：
步骤（一）、锤头安装：
根据成品液压缸缸筒的规格和产品技术要求，选择合适的锤头进行安装；
步骤（二）、备料：
根据液压缸缸筒成品规格，确定外购硬度＜103HRB的无缝钢管或ERW钢管的规格作为坯管；
步骤（三）、上料：
坯管无需表面预处理，将清理好管端毛刺的坯管，通过上料机构直接放置到进料架上；
步骤（四）、芯头定位：
将芯棒插入坯管，由小车将芯头送入径向冷锻机床锻造箱锤头锻造段末端与整形段前端，并定位；
步骤（五）、送料：
由送料机构将坯管送入递进装置，递进装置压轮将坯管压牢，递进装置将坯管旋转并轴向递进，送入径向冷锻机床；
步骤（六）、径向冷锻：
室温下，径向冷段机床采用四个锤头环绕在坯管外径周围，旋转的同时，向坯管施加高频径向往复锻打，使坯管径向压缩并按锤头型线局部连续成型；同时，坯管一边轴向送进，一边绕自身轴线低速旋转，芯头在管内径向振打内壁，整个过程无铁屑产生，又去除了坯管内外氧化皮；
步骤（七）、出料：
锻打好的成品走出径向冷锻机床后进入牵引装置，牵引压轮压紧成品管后，将成品管边锻打边牵引至成品货架出料；
步骤（八）、探伤：
采用无损涡流探伤或超声波探伤设备对成品管进行探伤，剔除不合格品，并在缺陷部位做标记；
步骤（九）、定尺：
定长切割，遇到缺陷，切除缺陷部位，即可。
3.根据权利要求2所述的一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒的制造方法，其特征在于：所述步骤（五）中，递进装置为两向限位、一向液压压紧的三向压紧装置。
4.根据权利要求2所述的一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒的制造方法，其特征在于：所述步骤（六）中，当锻造箱内的芯轴滑槽中的滑块和滚柱相接触时；迫使滑块带着锤头向心运动，对坯管进行锻打，使之产生压缩变形；锻造箱内的芯轴继续旋转至某一角度时，锻造箱内的滑块与滚柱脱离接触，由于离心力的作用，锻造箱内的滑块和锤头沿着滑槽向远离锻造箱内的芯轴中心的方向运动，锤头张开，则完成了一次锻打循环。
5.根据权利要求2所述的一种径向冷锻加工高精度液压缸缸筒的制造方法，其特征在于：所述步骤（六）中，芯头在管内径向振打内壁的同时，芯头设有出冷却润滑孔，确保内壁在锻打过程中氧化皮去除和内壁光滑。
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