CN1232366C

CN1232366C - 冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法及其装置

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Publication number: CN1232366C
Application number: CN 200410040546
Authority: CN
Inventors: 艾德义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2024-08-24
Also published as: CN1600468A

Abstract

一种冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法及其装置，该方法是：在液压设备的冷挤作用下，液体压强范围是10MPa～35Mpa，经缩箍扩孔、饱满成形的工艺步骤后，把平直的钢管冷挤压成内径上端小、下端大、并中部呈锥状、下端部呈圆柱状、上端部呈两段直径相异的圆柱状的轮廓均匀平滑、壁厚均匀的锥形立管。对钢管进行缩箍扩孔的挤压装置包括有受液压泵控制的下脱模缓冲油缸、上脱模缓冲油缸和成形油缸。对锥形立管进行饱满成形的挤压装置包括有受液压泵控制的脱模油缸和挤压油缸。本发明具有方法简单、工序少、节省材料和能源、材料选择范围宽、同轴率高内外光滑规则和壁厚均匀等优点，产品报废率低于1‰。

Description

冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法及其装置

(一)、所属技术领域

本发明涉及一种锥形立管的生产方法及其装置，特别是一种以冷挤压方式生产摩托车方向锥形立管的方法及装置。

(二)、技术背景

如图1所示，摩托车方向锥形立管是一个直径由大到小、且外观形状依次由直径最大直线段(AB段)、锥状段(BC段)、直径较小直线段(CD段)、直径最小直线段(DE段)等四个部分平滑过渡的钢管。现有的摩托车方向锥形立管是用平直的钢管制成的，传统的加工方法是：首先将钢管进行加热升温，然后将钢管锻打成锥状，待冷却后，对其进行加工，即用车床将锻打成锥状的钢管的整个外表面粗车道，再精车一道。这种加工方法存在着如下的不足：

1.浪费材料：以加工一支最大直径为34毫米、长度为288.5毫米的锥形立管为例，在加工前，必须选用直径为35.5毫米、厚度为5.5毫米的钢管，每个钢管重量是1.2公斤。以为每年生产250万支立管计算，就要消耗钢材3000吨。

2.消耗燃煤：以为每年生产上述的250万支锥形立管计算，每年就要消耗燃煤833吨。

3.材料选择单一：还是以生产上述的锥形立管为例，选用的钢管直径不能太大，因为太浪费材料，也不能太小，因为生产加工达不到产品的技术要求，一般就只能选用直径为35.5毫米、厚度为5.5毫米的钢管，因此，它材料选择单一。

4.立管粗糙：由于对钢管进行了加热升温，并进行了锻打，锥形立管从内到外均产生氧化壳，而且弯曲变形，同轴率低，壁厚不均。所产生的氧化壳对切削不利，车刀磨损大。虽然用车床对其外表面进行了加工，但光洁度仍难达到产品要求，而且内孔不规则、氧化壳多、壁厚不均。

5.工作量大：必须对锥形立管的外表面全部加工，机加工量大。

6.废品率高：一般用传统方法生产的锥形立管，废品率高达3％～4％。

基于上述的不足，有关技术人员试图改变生产摩托车方向锥形立管的加工方法，想用冷挤压的方式进行加工，进行了多年的研究工作，其中，大多数技术人员在看到由机械工业出版社于2002年6月第2版第15次印刷的书名为《冲压手册》后，特别是看到该书第403页上对冷挤压件的基本要求中有“避免锥形”描述后，停止了研究工作，因此，用冷挤压方式生产摩托车方向锥形立管的方法至今未有突破性进展，其主要原因是，正象《冲压手册》中所描述的“挤压锥形时，将产生一个有害的水平分力，给挤压带来困难，对此零件应加大余量，挤压后用切削加工得到”。

(三)、发明内容

本发明的目的之一就是提供一种工艺简单、成本低廉、节省用材和废品率低的冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法。

本发明的第二个目的就是提供一种工艺简单、成本低廉、节省用材和废品率低的冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法，该方法可以降低生产制造的难度、降低挤压设备的技术要求。

本发明的第三个目的就是提供一种利用本发明的方法，对钢管进行缩箍扩孔的装置。

本发明的第四个目的就是提供一种利用本发明的方法，对初步成形的锥形立管进行饱满成形的装置。

本发明第一个目的是通过这样的技术方案实现的，它的步骤如下：

(1)缩箍扩孔：在液压设备的冷挤压作用下，液体压强范围是10MPa～35Mpa，将内径上端小、下端大、并中部呈锥状、下端部呈圆柱状、上端部呈两段直径相异的圆柱状的缩箍模，从等直径的涂有脱模剂的钢管上端套于钢管上，同时，将上端部呈锥状、下端部呈圆柱状的扩孔模从钢管下端插于钢管内，使钢管以中部为基准，初步成形为上部缩小、下部扩大且轮廓均匀平滑的初步成形锥形立管，再利用液压设备进行脱模；

(2)饱满成形：在液压设备的压力作用下，液体压强范围是10MPa～35Mpa，将内径尺寸符合产品标准的饱满成形模套于上述的初步成形锥形立管上，同时，对初步成形锥形立管的上下两端进行冷挤压，使初步成形锥形立管饱满成形于饱满成形模内，以克服上一步骤中出现的不规则形变，再利用液压设备进行脱模后，即成为标准的锥形立管。

在此之前，所属领域的技术人员普遍认为：以冷挤压方式不适宜生产锥形件。本发明正是克服了这一技术偏见，利用现有的冷挤压设备，把普通的钢管以冷挤压的方式生产出锥形立管。在本发明中，将缩箍模套于钢管上，在缩箍模和扩孔模的同时对钢管的共同冷挤压作用下，使钢管以中部为基准，一半截缩箍成锥形及圆柱状，另一半截扩箍成锥形及圆柱状，且两半截的锥形的外轮廓均匀平滑，构成一个完整的锥形体。缩箍模的作用是箍缩钢管使之成形为直径较小的锥形体及圆柱状，并克服扩孔模作用过程中所产生的有害的水平分力，同时确保锥形立管的同轴度。

本发明第二个目的是通过这样的技术方案实现的，它的步骤如下：

(1)缩箍扩孔：

①、在液压设备的冷挤压作用下，将内径上端小、下端大、并中部呈锥状、下端部呈圆柱状、上端部呈一段圆柱状的缩箍模，从等直径的涂有脱模剂的钢管上端套于钢管上，同时，将上端部呈锥状、下端部呈圆柱状的扩孔模从钢管下端插于钢管内，使钢管以中部为基准，初步成形为上部缩小、下部扩大且轮廓均匀平滑的过渡成形锥形立管，再利用液压设备进行脱模，脱模出来的锥形立管的上端部只有一段呈圆柱状；

②、将内径一端小、另一端大、并中部呈锥状、内径较大的一端端部呈圆柱状、内径较小的一端端部呈两段直径相异的圆柱状的缩箍模，完全套于上一步骤中的过渡成形锥形立管上，在液压设备对过渡成形锥形立管的两端的冷挤压作用下，使该过渡成形锥形立管的直径较小的一端的端部成形成两段直径相异的呈圆柱状的初步成形锥形立管，再利用液压设备进行脱模。

本发明的第三个目的是通过这样的技术方案实现的，它是利用所述的冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法，对钢管进行缩箍扩孔的挤压装置，该装置包括有受液压泵控制的下脱模缓冲油缸、上脱模缓冲油缸和成形油缸，下脱模缓冲油缸和成形油缸分别相对应地设置于机架的底部和顶部，上端部呈锥形、下端部呈圆柱形的扩孔模竖直固于下脱模缓冲油缸的壳体顶部，成形油缸的压头与上脱模缓冲油缸、内径上端小、下端大、并中部呈锥状的缩箍模由上至下依次固接成一体，上脱模缓冲油缸的压头与缩箍模的内孔顶端相对应，下脱模缓冲油缸的压头与活动地套于扩孔模上的缓冲撑托板固接。

上述的缩箍扩孔挤压装置是这样工作的：将钢管下端套于扩孔模的顶部，钢管下端受缓冲撑托板支撑，液压泵控制成形油缸的压头下移，并推动上脱模缓冲油缸和缩箍模一起下移，使缩箍模完全套于钢管上，完成对钢管的初步缩箍工作，成形油缸继续施压，推动缩箍模下移，缓冲撑托板缓冲支撑着钢管，并随缩箍模的下移而下移，直至扩孔模的底端，在此过程中，同时完成以下的工作，在缩箍模内，使钢管以中部为基准，初步成形为上部缩小、下部扩大且轮廓均匀平滑的初步成形锥形立管。然后，液压泵控制成形油缸的压头上移，并带动上脱模缓冲油缸和缩箍模一起上移，与此同时，液压泵控制下脱模缓冲油缸的压头向上顶出，通过缓冲撑托板推动初步成形锥形立管的底端，使初步成形锥形立管与扩孔模之间相脱离，液压泵还控制上脱模缓冲油缸的压头向下顶出，推动初步成形锥形立管的顶端，使初步成形锥形立管与缩箍模之间相脱离，从而实现锥形立管脱模的目的。

本发明的第四个目的是通过这样的技术方案实现的，它是利用所述的冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法，对锥形立管进行饱满成形的挤压装置，该装置包括有受液压泵控制的脱模油缸和挤压油缸，挤压油缸和脱模油缸分别相对应地设置机架的顶部和底部，饱满成形模固于脱模油缸壳体的顶部，脱模油缸的压头与饱满成形模的内孔底端相对应，挤压油缸的压头与饱满成形模的内孔顶端相对应。

上述的饱满成形挤压装置是这样工作的：将初步成形锥形立管以下小上大的方式竖直放于饱满成形模中，液压泵控制挤压油缸的压头，对初步锥形立管的顶端从上向下进行挤压，使初步成形锥形立管在饱满成形模内饱满成形成标准的锥形立管。然后，液压泵控制挤压油缸的压头上移，同时控制脱模油缸的压头从标准的锥形立管的底端向上顶出，使标准的锥形立管与饱满成形模相脱离，实现标准的锥形立管脱模的目的。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1.方法简单，工序少，节省材料：仍然以加工一支最大直径为34毫米、长度为288.5毫米的锥形立管为例，在加工前，可以选用直径为28毫米、厚度为4毫米的钢管，每个钢管重量是0.8公斤。以为每年生产250万支立管计算，需消耗钢材2000吨，与传统加工方法相比，节省用材1000吨。

2.本发明无需对钢管进行加热，节省了传统加工方法中因加热钢管而消耗的燃煤。

3.材料选择范围宽：用本发明所述的方法加工，对材料的类型要求不高，一般的钢管都可以进行，仍然以加工一支最大直径为34毫米、长度为288.5毫米的锥形立管为例，钢管直径的范围是：28毫米～30毫米，钢管厚度的范围是：4毫米～5毫米，每根钢管的重量范围是0.8kg～0.95kg，因此，材料选择范围广。

4.用本发明的方法生产出来的锥形立管内外光滑规则，同轴率高，壁厚均匀。

5.用本发明的方法生产出来的锥形立管，只需对其一小部分加工，加工量极小。

6.废品率低：用本发明的方法生产出来的锥形立管，废品率低于1‰。

(四)、附图说明

本发明的附图说明如下：

图1是标准的锥形立管；

图2是由钢管变成标准的锥形立管的第一种变形过程图；

图3是由钢管变成标准的锥形立管的第二种变形过程图；

图4是本发明中的对钢管进行缩箍扩孔的挤压装置的结构示意图；

图5是本发明中的对锥形立管进行饱满成形的挤压装置的结构示意图；

图6是图5中的饱满成形模的结构示意图；

图7是缩箍扩孔挤压装置的冷挤压工作过程图；

图8是饱满成形挤压装置的冷挤压工作过程图。

图中：1.下脱模缓冲油缸；2.上脱模缓冲油缸；3.成形油缸；4.机架；5.扩孔模；6.缩箍模；7.缓冲撑托板；8.脱模油缸；9.挤压油缸；10.机架；11.饱满成形模；12.固定模；13.活动模；14.壳体；15.活动间隙；16.初步成形锥形立管；17.过渡成形锥形立管；18.标准的锥形立管；19.钢管。

(五)、具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图2所示，本发明的步骤如下：

(1)缩箍扩孔：在液压设备的冷挤压作用下，液体压强范围是10MPa～35Mpa，将内径上端小、下端大、并中部呈锥状、下端部呈圆柱状、上端部呈两段直径相异的圆柱状的缩箍模，从等直径的涂有脱模剂的钢管19上端套于钢管上，同时，将上端部呈锥状、下端部呈圆柱状的扩孔模从钢管下端插于钢管19内，使钢管19以中部为基准，初步成形为上部缩小、下部扩大且轮廓均匀平滑的初步成形锥形立管16，再利用液压设备进行脱模；图2-(b)中，AB段为直径最大的圆柱状，BC段为锥状，CD段为直径较小的圆柱状，DC段为直径最小的圆柱状。

(2)饱满成形：在液压设备的压力作用下，液体压强范围是10MPa～35Mpa，将内径尺寸符合产品标准的饱满成形模套于上述的初步成形锥形立管16上，同时，对初步成形锥形立管16的上下两端进行冷挤压，使初步成形锥形立管16饱满成形于饱满成形模内，以克服上一步骤中出现的不规则形变，再利用液压设备进行脱模后，即成为标准的锥形立管18。图2-(c)中，AB段为直径最大的圆柱状，BC段为锥状，CD段为直径较小的圆柱状，DE段为直径最小的圆柱状，与图2-(b)相比，所不同的是标准的锥形立管被压短了一些。

如图3所示，为了降低生产制造的难度，便于在液压设备条件较低环境下，也能生产出锥形立管，本发明还可以采用这样的生产方法，其步骤如下：

1)缩箍扩孔：

①、在液压设备的冷挤压作用下，将内径上端小、下端大、并中部呈锥状、下端部呈圆柱状、上端部呈一段圆柱状的缩箍模，从等直径的涂有脱模剂的钢管19上端套于钢管19上，同时，将上端部呈锥状、下端部呈圆柱状的扩孔模从钢管19下端插于钢管19内，使钢管19以中部为基准，初步成形为上部缩小、下部扩大且轮廓均匀平滑的过渡成形锥形立管17，再利用液压设备进行脱模，脱模出来的锥形立管的上端部只有一段呈圆柱状；如图3-(b)所示，AB段为直径最大的圆柱状，BC段为锥状，CE段为直径较小的圆柱状。

②、将内径一端小、另一端大、并中部呈锥状、内径较大的一端端部呈圆柱状、内径较小的一端端部呈两段直径相异的圆柱状的缩箍模，完全套于上一步骤中的过渡成形锥形立管17上，在液压设备对过渡成形锥形立管17的两端的冷挤压作用下，使该过渡成形锥形立管17的直径较小的-端的端部成形成两段直径相异的呈圆柱状的初步成形锥形立管16，再利用液压设备进行脱模。图3-(c)中，AB段为直径最大的圆柱状，BC段为锥状，CD段为直径较小的圆柱状，DE段为直径最小的圆柱状。

(2)饱满成形：在液压设备的压力作用下，液体压强范围是10MPa～35Mpa，将内径尺寸符合产品标准的饱满成形模套于上述的初步成形锥形立管16上，同时，对初步成形锥形立管16的上下两端进行冷挤压，使初步成形锥形立管16饱满成形于饱满成形模内，以克服上一步骤中出现的不规则形变，再利用液压设备进行脱模后，即成为标准的锥形立管18。图3-(d)中，AB段为直径最大的圆柱状，BC段为锥状，CD段为直径较小的圆柱状，DE段为直径最小的圆柱状，与图3-(c)相比，所不同的是标准的锥形立管被压短了一些。

在所述的缩箍扩孔这一步骤中，用一个缓冲撑托机构始终支撑钢管的底部，该缓冲托机构随着钢管的下降而下降，使钢管在平稳、恒定的速度下，同时完成缩小、扩大过程，最终形成初步成形锥形立管。

如图4所示，本发明的对钢管进行缩箍扩孔的挤压装置，其特征在于：包括有受液压泵控制的下脱模缓冲油缸1、上脱模缓冲油缸2和成形油缸3，下脱模缓冲油缸1和成形油缸3分别相对应地设置于机架4的底部和顶部，上端部呈锥形、下端部呈圆柱形的扩孔模5竖直固于下脱模缓冲油缸1的壳体顶部，成形油缸3的压头与上脱模缓冲油缸2、内径上端小、下端大、并中部呈锥状的缩箍模6由上至下依次固接成一体，上脱模缓冲油缸2的压头与缩箍模6的内孔顶端相对应，下脱模缓冲油缸1的压头与活动地套于扩孔模上的缓冲撑托板7固接。

如图7所示，上述的缩箍扩孔挤压装置是这样工作的：如图7-(a)所示，将钢管下端套于扩孔模5的顶部，钢管下端受缓冲撑托板7支撑，如图7-(b)所示，液压泵控制成形油缸3的压头下移，并推动上脱模缓冲油缸2和缩箍模6一起下移，使缩箍模6完全套于钢管上，完成对钢管的初步缩箍工作，如图7-(c)所示，成形油缸3继续施压，推动缩箍模6下移，缓冲撑托板7缓冲支撑着钢管，并随缩箍模6的下移而下移，直至扩孔模5的底端，在此过程中，同时完成以下的工作，在缩箍模6内，使钢管以中部为基准，初步成形为上部缩小、下部扩大且轮廓均匀平滑的初步成形锥形立管16。然后，如图7-(d)所示，液压泵控制成形油缸3的压头上移，并带动上脱模缓冲油缸2和缩箍模6一起上移，与此同时，液压泵控制下脱模缓冲油缸1的压头向上顶出，通过缓冲撑托板7推动初步成形锥形立管16的底端，使初步成形锥形立管16与扩孔模5之间相脱离，液压泵还控制上脱模缓冲油缸2的压头向下顶出，推动初步成形锥形立管16的顶端，使初步成形锥形立管16与缩箍模6之间相脱离，从而实现锥形立管脱模的目的。

如图5所示，本发明的对锥形立管进行饱满成形的挤压装置，其特征在于：包括有受液压泵控制的脱模油缸8和挤压油缸9，挤压油缸9和脱模油缸8分别相对应地设置机架10的顶部和底部，饱满成形模11固于脱模油缸8壳体的顶部，脱模油缸8的压头与饱满成形模11的内孔底端相对应，挤压油缸9的压头与饱满成形模11的内孔顶端相对应。

如图8所示，上述的饱满成形挤压装置是这样工作的：如图8-(a)所示，将初步成形锥形立管以下小上大的方式竖直放于饱满成形模中，如图8-(b)所示，液压泵控制挤压油缸9的压头，对初步锥形立管16的顶端从上向下进行挤压，使初步成形锥形立管16在饱满成形模内饱满成形成标准的锥形立管18。然后，如图8-(c)、图7-(d)所示，液压泵控制挤压油缸9的压头上移，同时控制脱模油缸8的压头从标准的锥形立管18的底端向上顶出，使标准的锥形立管18与饱满成形模11相脱离，实现标准的锥形立管18脱模的目的。

如图6所示，饱满成形模11可以包括有固定模12和活动模13构成，固定模12固定安装于壳体14内，由壳体14、固定模12顶面及副件一起围成一个活动空间，活动模13活动地位于活动空间内，并限位地留有纵向活动间隙15，活动模13的底面内径与固定模12顶面的内径相对应。该饱满成形模的作用是：使标准的锥形立管18脱模分为两个步骤，液压泵控制脱模油缸8的压头从标准的锥形立管18的底端向上顶出时，如图8-(c)所示，首先，使标准的锥形立管18与固定模12之间脱离，活动模13因有活动间隙15而不受力，脱离油缸8的压头只需克服标准的锥形立管18与固定模12之间的接触阻力，一旦标准的锥形立管18与固定模12相脱离，活动模13被脱模油缸8的压头抵于壳体上，在脱模油缸8的压头作用下，使活动模13与标准的锥形立管18相脱离，如图8-(d)所示。这种分段的脱离方式，可以更容易地实现标准的锥形立管18脱模，同时还可以降低对液压设备的技术要求。

Claims

1.一种冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法，其步骤如下：

2.一种冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法，其步骤如下：

(1)缩箍扩孔：

3.如权利要求1或2所述的冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法，其特征在于所述的缩箍扩孔这一步骤中，用一个缓冲撑托机构始终支撑钢管的底部，该缓冲托机构随着钢管的下降而下降，使钢管在平稳、恒定的速度下，同时完成缩小、扩大过程，最终形成初步成形锥形立管。

4.一种如权利要求1、2或3所述的冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法对钢管进行缩箍扩孔的挤压装置，其特征在于：包括有受液压泵控制的下脱模缓冲油缸(1)、上脱模缓冲油缸(2)和成形油缸(3)，下脱模缓冲油缸(1)和成形油缸(3)分别相对应地设置于机架(4)的底部和顶部，上端部呈锥形、下端部呈圆柱形的扩孔模(5)竖直固于下脱模缓冲油缸(1)的壳体顶部，成形油缸(3)的压头与上脱模缓冲油缸(2)、内径上端小、下端大、并中部呈锥状的缩箍模(6)由上至下依次固接成一体，上脱模缓冲油缸(2)的压头与缩箍模(6)的内孔顶端相对应，下脱模缓冲油缸(1)的压头与活动地套于扩孔模上的缓冲撑托板(7)固接。

5.一种如权利要求1、2或3所述的冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法对锥形立管进行饱满成形的挤压装置，其特征在于：包括有受液压泵控制的脱模油缸(8)和挤压油缸(9)，挤压油缸(9)和脱模油缸(8)分别相对应地设置机架(10)的顶部和底部，饱满成形模(11)固于脱模油缸(8)壳体的顶部，脱模油缸(8)的压头与饱满成形模(11)的内孔底端相对应，挤压油缸(9)的压头与饱满成形模(11)的内孔顶端相对应。

6.如权利要求5所述挤压装置，其特征在于：饱满成形模(11)包括有固定模(12)和活动模(13)构成，固定模(12)固定安装于壳体(14)内，由壳体(14)、固定模(12)顶面及副件一起围成一个活动空间，活动模(13)活动地位于活动空间内，并限位地留有纵向活动间隙(15)，活动模(13)的底面内径与固定模(12)顶面的内径相对应。