CN115722881A - 一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法 - Google Patents

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雷水旺
李志刚
陆海锋
张永辉
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Abstract

一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：步骤1，获取毛坯；步骤2，毛坯一次退火磷化；步骤3，设计导孔冲棒，并制作成型，使用导孔冲棒一次挤压毛坯，形成初步挤压毛坯；步骤4，初步挤压毛坯二次退火磷化；步骤5，设计精密冲棒，并制作成型，使用精密冲棒二次挤压初步挤压毛坯，形成内导向筒；步骤6，机加工内导向筒的断面及外轮廓，形成成品内导向筒。本发明的制造方法在常温条件下进行，对环境的要求较低，挤压完成后不需要任何二次加工即满足导孔的设计要求，提高了工作效率，其还大幅减少原材料消耗，大幅减少加工时间，提高加工的可靠性和可行性。

Description

一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法
技术领域
本发明属于汽车配件制造技术领域，具体涉及一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法。
背景技术
汽车工业上使用的小型金属内导向筒，工作面处于矩形深孔的底部，由多个平面、曲面形成复杂的轮廓面，现有技术中，需要钻孔、铣圆弧、孔内导向轮廓面加工、热处理等等多道复杂工艺才能够完成。以上描述的制作方式，需要精密的数控加工设备，配合多种切削刀具和电火花加工才可以得到合格的产品。加工过程中孔内材料都要在加工过程中都变成铁屑，存在加工量大，效率低，制造周期长，能源消耗大等缺点。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法。
本发明采用如下的技术方案：
一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
步骤1，获取毛坯；
步骤2，毛坯一次退火磷化；
步骤3，设计导孔冲棒，并制作成型，使用导孔冲棒一次挤压毛坯，形成初步挤压毛坯；
步骤4，初步挤压毛坯二次退火磷化；
步骤5，设计精密冲棒，并制作成型，使用精密冲棒二次挤压初步挤压毛坯，形成内导向筒；
步骤6，机加工内导向筒的断面及外轮廓，形成成品内导向筒。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤1中，包括以下步骤：
步骤1.1，计算毛坯总体积V1；
步骤1.2，计算毛坯长度L0；
步骤1.3，毛坯下料。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤1.1中，包括以下步骤：
步骤1.1.1，计算内导向筒净体积V0；
步骤1.1.2，计算后续加工余量Vy；
步骤1.1.3，计算内孔体积Vi；
步骤1.1.4，计算毛坯总体积V1。
作为本发明的一种优选实施方式，所述V0按照内导向筒设计图纸进行计算；
所述Vy按照成品内导向筒的尺寸预留0.5mm的余量进行计算；
所述Vi按照内导向筒设计图纸进行计算；
所述V1＝V0+Vy-Vi。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤1.2中，毛坯长度的计算公式为：
Figure BDA0003962113410000021
其中：
L0为毛坯总长度；
r为毛坯半径。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤2及步骤4中的退火磷化，均采用井式炉进行操作，且退火磷化后，毛坯以及初步挤压毛坯均硬度HRB≤80，金相组织等级≥4，磷化膜的厚度≥0.005mm。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤3中，导孔冲棒的其中一端为冲头端，其轮廓形状与内导向筒的导孔形状相匹配，冲头端的尺寸比内导向筒的导孔尺寸小0.08mm，冲头端的端部为圆弧倒角构造，其倒角半径R≥4mm。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤3中，在进行一次挤压时，将毛坯夹持在模具中，模具中设置有用于承载挤压压力的顶缸，模具的预留深度大于毛坯的长度，用于确保毛坯在初步挤压时有后拉伸空间，导孔冲棒于模具外冲压毛坯，使得毛坯被挤压的部分向后挤压拉伸，并在毛坯内部形成初步导孔。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤5中，精密冲棒的尺寸及轮廓形状与内导向筒的导孔尺寸及形状完全匹配。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤5中，在进行二次挤压时，将初步挤压毛坯夹持在模具中，模具中设置有用于承载挤压压力的顶缸，模具的预留深度大于初步挤压毛坯的长度，用于确保初步挤压毛坯在挤压时有后拉伸空间，精密冲棒于模具外冲压初步挤压毛坯，使得初步挤压毛坯被挤压的部分向后挤压拉伸，并在初步挤压毛坯内部形成导孔。
作为本发明的一种优选实施方式，所述模具中的预留深度的计算公式为：
Figure BDA0003962113410000031
式中：
Dy为预留深度；
Sc为冲棒断面面积；
Sm为毛坯断面面积；
Dj为挤压深度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的制造方法，采用材料综合平衡设计原理，在外力作用下，借助模具和冲棒，经多次挤压加工，使金属材料质量移动，挤压完成导向深孔和导向轮廓工作面。本方法的挤压加工过程在常温条件下进行，对环境要求较低。通过精密工程设计，导向深孔和导向轮廓工作面挤压后不需要任何机械加工就可满足图纸对导孔的设计要求，减少了工作步骤，提高了工作效率，同时可以避免成型时产生裂纹，折叠等缺陷。与传统的加工方法相比，本制造方法可以避免了对复杂设备的依赖，减少设备投资。可以大幅减少原材料消耗，大幅减少加工时间，提高加工的可靠性和可行性。
附图说明
图1是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法的流程图；
图2是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法中的毛坯示意图；
图3是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法中的导孔冲棒的三视图；
图4是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法中的一次挤压中毛坯及导孔冲棒的位置示意图；
图5是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法中的一次挤压过程示意图；
图6是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法中的精密冲棒的三视图；
图7是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法中的二次挤压中初次挤压毛坯和精密冲棒的位置示意图；
图8是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法中的内导向筒的结构示意图。
图中：
1-毛坯；2-模具；3-顶缸。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
图1是本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法的流程图，如图1所示，本发明的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
步骤1，获取毛坯1；
具体的，获取毛坯1包括以下步骤：
步骤1.1，计算毛坯1总体积V1；
步骤1.1.1，计算内导向筒净体积V0；
步骤1.1.2，计算后续加工余量Vy；
步骤1.1.3，计算内孔体积Vi；
步骤1.1.4，计算毛坯1总体积V1；
其中，V0按照内导向筒设计图纸进行计算；Vy按照成品内导向筒的尺寸预留0.5mm的余量进行计算；Vi按照内导向筒设计图纸进行计算；V1＝V0+Vy-Vi。
步骤1.2，计算毛坯1长度L0；
Figure BDA0003962113410000051
其中：
L0为毛坯1总长度；
r为毛坯1半径。
步骤1.3，毛坯1下料。
毛坯1一般采用成品的棒材剪切而成，故毛坯1的半径往往为固定值，因此只需计算所需毛坯1的长度，再下料即可。在本发明中，经过严格计算之后得到毛坯1的总长度，充分利用了材料，有效避免了材料的浪费。
步骤2，毛坯1一次退火磷化；
一次退火磷化采用井式炉进行操作，且退火磷化后，毛坯1的硬度HRB≤80，金相组织等级≥4，磷化膜的厚度≥0.005mm。
退火和磷化是材料准备工作中的重要工艺，退火的目的是保证在挤压过程中材料更加容易流动，使得挤压过程更加顺利，快速成型，以及使得材料不易开裂，确保成品的性能。磷化的目的是为了与模具之间润滑，使得在挤压完成之后更加容易脱模。
步骤3，设计导孔冲棒，并制作成型，使用导孔冲棒一次挤压毛坯1，形成初步挤压毛坯；
导孔冲棒的其中一端为冲头端，其轮廓形状与内导向筒的导孔形状相匹配，冲头端的尺寸比内导向筒的导孔尺寸小0.08mm，冲头端的端部为圆弧倒角构造，其倒角半径R≥4mm。
在挤压过程中，导孔冲棒的其中一端命名为冲头端，其将会伸入到毛坯1中，对毛坯1进行挤压形成初步导孔，因此，导孔冲棒的冲头端构造为与内导向筒的导孔形状相匹配的结构，考虑到二次挤压时各个方向受力平衡，因此，冲头端的尺寸比设计的导孔尺寸略小即可，同时，为了引导毛坯1在挤压过程中，材料向后拉伸，因此冲头端的端部构造为圆弧倒角结构。导孔冲棒的结构如图3所示。
一次挤压借助模具2、导孔冲棒以及压力机完成，如图4所示，将毛坯1夹持在模具2中，模具2中设置有用于承载挤压压力的顶缸3，模具2的预留深度大于毛坯1的长度，用于确保毛坯1在初步挤压时有后拉伸空间，如图5所示，模具2面对导孔冲棒的一端为开放结构，毛坯1通过开放结构置入模具2中，导孔冲棒于模具2外从开放结构处冲压毛坯1，使得毛坯1被挤压的部分向导孔冲棒的后方拉伸，并在毛坯1内部形成初步导孔。挤压过程中材料的拉伸方向如图5所示。
步骤4，初步挤压毛坯二次退火磷化；
二次退火磷化采用井式炉进行操作，且退火磷化后，初步挤压毛坯的硬度HRB≤80，金相组织等级≥4，磷化膜的厚度≥0.005mm。
步骤5，设计精密冲棒，并制作成型，使用精密冲棒二次挤压初步挤压毛坯，形成内导向筒；
精密冲棒的尺寸及轮廓形状与内导向筒的导孔尺寸及形状完全匹配。
由于二次挤压之后内导向筒的导孔直接成型，因此，精密冲棒的设计需与内导向筒的导孔尺寸、形状等完全一致，使得二次挤压之后导孔直接成型，不需要再进行其他操作。精密冲棒的结构如图6所示。
二次挤压借助模具2、精密冲棒以及压力机完成，如图7所示，将初步挤压毛坯夹持在模具2中，模具2中设置有用于承载挤压压力的顶缸3，模具2的预留深度大于初步挤压毛坯的长度，用于确保初步挤压毛坯在挤压时有后拉伸空间，精密冲棒于模具2外冲压初步挤压毛坯，使得初步挤压毛坯被挤压的部分向后挤压拉伸，并在初步挤压毛坯内部形成导孔，经过二次挤压后形成内导向筒，其结构如图8所示。
步骤6，机加工内导向筒的断面及外轮廓，形成成品内导向筒。
机加工挤压完成的内导向筒的断面，使其断面更加平齐，在达到外观美观的同时，也更加便于运输及使用；机加工内导向筒的外轮廓，使得其外轮廓能够符合不同结构中对内导向筒的应用，使其应用范围更加广泛，最终得到成品的内导向筒。
模具2中的预留深度的计算公式为：
Figure BDA0003962113410000071
式中：
Dy为预留深度；
Sc为冲棒断面面积；
Sm为毛坯断面面积；
Dj为挤压深度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的制造方法，采用材料综合平衡设计原理，在外力作用下，借助模具和冲棒，经多次挤压加工，使金属材料质量移动，挤压完成导向深孔和导向轮廓工作面，本方法的挤压加工过程在常温条件下进行，对环境要求较低。通过精密工程设计，导向深孔和导向轮廓工作面挤压后不需要任何机械加工就可满足图纸对导孔的设计要求，减少了工作步骤，提高了工作效率，同时可以避免成型时产生裂纹，折叠等缺陷。与传统的加工方法相比，本制造方法可以避免了对复杂设备的依赖，减少设备投资。可以大幅减少原材料消耗，大幅减少加工时间，提高加工的可靠性和可行性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述制造方法包括以下步骤：
步骤1，获取毛坯(1)；
步骤2，毛坯(1)一次退火磷化；
步骤3，设计导孔冲棒，并制作成型，使用导孔冲棒一次挤压毛坯(1)，形成初步挤压毛坯；
步骤4，初步挤压毛坯二次退火磷化；
步骤5，设计精密冲棒，并制作成型，使用精密冲棒二次挤压初步挤压毛坯，形成内导向筒；
步骤6，机加工内导向筒的断面及外轮廓，形成成品内导向筒。
2.根据权利要求1所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤1中，包括以下步骤：
步骤1.1，计算毛坯(1)总体积V1；
步骤1.2，计算毛坯(1)长度L0；
步骤1.3，毛坯(1)下料。
3.根据权利要求2所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤1.1中，包括以下步骤：
步骤1.1.1，计算内导向筒净体积V0；
步骤1.1.2，计算后续加工余量Vy；
步骤1.1.3，计算内孔体积Vi；
步骤1.1.4，计算毛坯(1)总体积V1。
4.根据权利要求3所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述V0按照内导向筒设计图纸进行计算；
所述Vy按照成品内导向筒的尺寸预留0.5mm的余量进行计算；
所述Vi按照内导向筒设计图纸进行计算；
所述V1＝V0+Vy-Vi。
5.根据权利要求2所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤1.2中，毛坯(1)长度的计算公式为：
Figure FDA0003962113400000021
其中：
L0为毛坯(1)总长度；
r为毛坯(1)半径。
6.根据权利要求1所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤2及步骤4中的退火磷化，均采用井式炉进行操作，且退火磷化后，毛坯(1)以及初步挤压毛坯均硬度HRB≤80，金相组织等级≥4，磷化膜的厚度≥0.005mm。
7.根据权利要求1所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤3中，导孔冲棒的其中一端为冲头端，其轮廓形状与内导向筒的导孔形状相匹配，冲头端的尺寸比内导向筒的导孔尺寸小0.08mm，冲头端的端部为圆弧倒角构造，其倒角半径R≥4mm。
8.根据权利要求1所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤3中，在进行一次挤压时，将毛坯(1)夹持在模具(2)中，模具(2)中设置有用于承载挤压压力的顶缸(3)，模具(2)的预留深度大于毛坯(1)的长度，用于确保毛坯(1)在初步挤压时有后拉伸空间，导孔冲棒于模具(2)外冲压毛坯(1)，使得毛坯(1)被挤压的部分向后挤压拉伸，并在毛坯(1)内部形成初步导孔。
9.根据权利要求1所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤5中，精密冲棒的尺寸及轮廓形状与内导向筒的导孔尺寸及形状完全匹配。
10.根据权利要求1所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述步骤5中，在进行二次挤压时，将初步挤压毛坯夹持在模具(2)中，模具(2)中设置有用于承载挤压压力的顶缸(3)，模具(2)的预留深度大于初步挤压毛坯的长度，用于确保初步挤压毛坯在挤压时有后拉伸空间，精密冲棒于模具(2)外冲压初步挤压毛坯，使得初步挤压毛坯被挤压的部分向后挤压拉伸，并在初步挤压毛坯内部形成导孔。
11.根据权利要求8或10任意一项所述的一种汽车工业行业金属内导向筒整体成型的制造方法，其特征在于：
所述模具(2)中的预留深度的计算公式为：
Figure FDA0003962113400000031
式中：
Dy为预留深度；
Sc为冲棒断面面积；
Sm为毛坯断面面积；
Dj为挤压深度。
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