CN1994605A - 一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺 - Google Patents

Abstract

一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺，首先将棒料圆钢下料、倒角、磷化、皂化，然后将其复合冷挤压成高强度中空管坯件，钻去连皮，再一次磷化、皂化后，在四柱液压机的四柱模架内的成形模具内，将其冷挤压成形为高强度的摩托车方向柱锥形立管。本产品不但具有更高的机械抗拉、抗扭、抗压强度，大为提高使用寿命，而且同轴度更高，减少后续精加工余量，还节约成本，经济效益好。

Description

一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺

<一>技术领域

本发明涉及一种摩托车方向柱锥形立管的生产方法及其工艺装置。

<二>技术背景

根据查新得知，现有中国专利：专利号为200410040546.6，其名称为“冷挤压生产摩托车方向锥形立管方法及其装置”的发明专利；专利号为200420060928.0，其名称为“冷挤压生产摩托车方向锥形立管的饱满成形装置”的实用新型专利；以及专利号为200420060929.5，其名称为“冷挤压生产摩托车方向锥形立管的缩箍扩孔装置”的实用新型专利。

上述三项专利所涉及的是同一项技术，即冷挤压生产摩托车方向锥形立管的方法及其装置(以下可简称为现有冷挤压方法)，它仍有不足之处：首先，它是对钢管两端进行变形量较小的缩箍与扩孔冷挤压，对钢管坯件中部进行同样变形量较小的锥形冷挤压，这样势必使冷挤压出的摩托车方向锥形立管坯件的机械强度比原来未挤压前的钢管机械强度有所增加，但增加量较少。因此对其使用性能和使用寿命均有一定影响。

其次，现有冷挤压方法所准备的缩箍扩孔装置和饱满成形装置，它们的成形模芯均是由中间是圆锥孔，两端分别是两个直径不同的圆柱孔的，共三个成形模芯构成，而三个成形模芯内孔的同轴度较难保证，这就使得挤压出来的摩托车方向锥形立管的两端圆柱的同轴度的精度比较低，使其后续加工余量增大，进而使其立管壁厚减薄，降低机械强度，影响使用效果和缩短使用寿命。

再其次，该冷挤压生产摩托车方向锥形立管所要求的钢管坯件必须是无缝钢管，且尺寸要求严格单一，这就使其原材料成本较高，经济效益较低。

<三>发明内容

本发明的目的是克服现有冷挤压生产摩托车方向锥形立管的缺点，更进一步的提高其立管的产品质量，降低成本，产生更好效益。

首先，本发明为克服目前冷挤压生产摩托车锥形立管强度不够高的缺点，先用复合冷挤压将实心圆钢坯冷挤压成空心管件，极大提高其机械抗拉、抗压和抗扭强度，以便后续冷挤压生产出来的摩托车方向柱锥形立管，能相应极大提高其机械强度，提高使用性能和使用寿命。

其次，为克服目前冷挤压生产摩托车方向锥形立管时使用三个内凹模模芯联在一起，其同心轴度较差的敝端，本发明采用两个内凹模模芯联在一起，或采用一个整体内凹模模芯构成的较高同心度取代现有冷挤压方法的三个内凹模模芯的较差同心度，来成形摩托车方向锥形立管的外部形状，使其立管两端外周圆柱体的同轴度得到很大提高，从而减少后续加工余量，节约工时，且还提高产品质量，提高机械强度，增长使用寿命。

<四>图例说明

图1：为实心圆钢坯件(1)。

图2：为将图1中的实心圆钢坯件(1)经复合冷挤压后成的高强度的中空圆钢坯件(22)的剖面图[可简称为中空圆钢坯件(22)]。

图3：为将图2的中空圆钢坯件(22)去掉连皮(2)后的管坯件(3)的剖面图。

图4：将图3中的管坯件(3)成形冷挤压为高强度摩托车方向柱锥形立管坯件(4)[以下可简称为锥形立管坯件(4)]的剖面图，其外部形状：大端AB段和小端CD段为直圆柱，中间BC段为锥圆柱。

图5：为将图4中的高强度摩托车方向柱锥形立管坯件(4)精加工后得到的高强度摩托车方向柱锥形立管成品(5)。

图6：为复合冷挤压的上挤孔凸模(20)与下挤孔凸模(27)的顶部结构图。

图7：为冷挤压成形摩托车方向柱锥形立管外部形状的整体凹模(8)的剖面图。

图8：为尖形带槽顶出杆(57)的结构图。

图9：为复合冷挤压装置剖面图，图中状态为冷挤压好中空圆钢坯件(22)后，四柱液压机的滑动工作台(10)上升，脱上挤压凸模(20)的状态。

图10：为冷挤压成形装置剖面图。图中状态为待工作状态。

<五>具体实施方式

本发明的工艺路线是：①下料、倒角，②退火，③磷化、皂化，④复合冷挤压成带连皮的中空管坯件，⑤钻去连皮，⑥再磷化、皂化，⑦成形冷挤压摩托车方向柱锥形立管坯件，(以下也可简称为锥形立管)，⑧精加工为摩托车方向柱锥形立管成品。

下面结合图例来进一步说明本发明工艺路线及其工艺装置。

首先是将圆钢棒料下料成实心圆钢坯件(1)，并倒角，退火后将其磷化、皂化，再将磷化、皂化好的实心圆钢坯件(1)放在图9中的复合冷挤压模的内凹模(23)内，四柱液压机(以下可简称为液压机)的滑动工作台(10)向下移动施压，通过上挤孔凸模(20)和下挤孔凸模(27)的复合挤压而成高强度的中空圆钢坯件(22)。随后，液压机的滑动工作台(10)向上移动，上挤孔凸模(20)脱模，并升到一定高度，停止。接着，液压机顶出座(37)向上移动，带动顶出杆座(36)向上，推动顶出杆(32)向上运动，进而推动顶出套(29)向上移动，将已复合挤压好的中空圆钢坯件(22)顶出而脱模。

接下来的工作是，将脱模出来的中空圆钢坯件(22)的连皮(2)钻削掉，得到管坯件(3)，将管坯件(3)磷化、皂化后，将其放在图10中的冷挤压成形模的上凹模(53)和下凹模(54)内，随后开动液压机上工作台(40)向下运动，使凸模(50)穿进管坯件(3)内，继续向下运动，挤压成形为高强度的摩托车方向柱锥形立管坯件(4)，上凹模(53)上部的圆柱孔成形锥形立管坯件(4)的上外部直圆柱AB段，下凹模(54)下部的圆柱孔成形锥形立管坯件(4)的下外部直圆柱CD段。其上凹模(53)的下部锥孔和下凹模(54)的上部锥孔组合而成锥形立管坯件(4)的外部锥圆柱的BC段。而凸模(50)的锥圆柱体则构成锥形立管坯件(4)的内孔形状。

在这次成形挤压中，锥形立管坯件(4)的机械强度得到进一步的提高，并且其AB和CD两段的同轴度得到更好的保证。其尖形带槽顶出杆(57)使锥形立管坯件(4)的小端同时成内倒角形状。

其后，再开动液压机上工作台(40)向上移动，待凸模(50)完全脱模后，停止。再启动液压机的顶出轴(65)向上运动，推动其上的顶出轴座(64)向上运动，并带动顶出轴(62)，顶出杆座(59)和尖形带槽顶出杆(57)一齐向上移动，将已挤压好的锥形立管坯件(4)推出而实现脱模。

最后，将锥形立管坯件(4)精加工到位，如图5，以小端内倒角状为基准，定总长，倒内、外角，精车、磨EF和HL两段轴承位，车螺纹LM段，车削空位MN段，而得到高强度摩托车方向柱锥形立管成品件(5)。

下面，对本发明的模具装置结合图例进行说明：

如图9：本发明的复合冷挤压装置，四柱液压机有4根立柱(11)，液压机滑动工作台(10)及液压机固定工作台(38)，标准4柱模架的上模架由上底板(12)、4根导套(15)和4件上护套(13)组合而成；4根导套(15)垂直于上底板(12)并刚性紧配合于其上的四个孔内，4件上护套(13)与4根导套(15)紧配合，并分别用数件螺丝将上护套(13)与上底板(12)连接在一起，同样：

下底板(35)、4根导柱(25)与4件下护套(34)也如上述办法装配；4根导套(15)分别与4根导柱(25)同心滑动配合。分别用螺栓将上底板(12)固定在液压机滑动工作台(10)上，而将下底板(35)固定在液压机固定工作台(38)上。

上模座(16)与下模座(26)同心装配，并用螺栓分别固定在上底板(12)与下底板(35)上。

上模座(16)内依次装配上垫板(14)、上挤孔凸模(20)、固凸模套(17)；上压板(18)压在固凸模套(17)上，而用螺栓将上压板(18)与上模座(16)固连在一起。限位块(19)用螺丝固定在上压板(18)上。

下底板(35)上嵌装下垫板(33)，下垫板(33)上用螺丝固定下挤孔凸模(27)；凸模压板(31)、顶出套腔(30)、中垫板(28)依次装配在下垫板(33)上；顶出套(29)装在凸模压板(31)上，并与顶出套腔(30)内孔滑动配合。与液压机顶出轴(37)相连接的顶出杆座(36)上，装配有4根顶出杆(32)，穿越下底板(35)、下垫板(33)、下挤孔凸模(27)的基座和凸模压板(31)，可推动顶出套(29)向上运动。

中垫板(28)上装配内凹模(23)和内凹模稳固套(24)，内凹模(23)的外部顺锥与内凹模稳固套(24)的内孔倒锥装配固定。

下压板(21)压在凹模稳固套(24)上来轴向固定之，而用螺丝将下压板(21)固定在下模座(26)上。

在图6中所表达的是，上挤孔凸模(20)和下挤孔凸模(27)的顶部都是同样焊接有硬质合金圆工作头(7)，其长度为5mm-8mm，工作带长度为0.5mm-0.8mm。

如图10，本发明的冷挤压成形装置：四柱标准模架，分别由，上模板(42)、4根导筒(44)及4件上稳固套(43)装配的上模架，与下模板(63)、4根导轴(56)及4件下稳固套(61)装配的下模架构成。上、下模架分别用螺栓将其固定在有4根立轴(41)的四柱液压机的上工作台(40)与下工作台(66)上，4根导筒(44)分别与4根导轴(56)同心配合滑动。

用螺丝将上模筒(46)紧固嵌装在上模板(42)之上，上模筒(46)内依次装有凸模垫板(45)、凸模(50)和固凸模座(48)，上压盖(47)压紧固凸模座(48)，并用螺丝将上压盖(47)固定在上模筒(46)上。定位块(49)用螺丝固定在上压盖(47)上，以控制调整凸模(50)下压深度。

下模筒(52)与上模筒(46)同心安装，并用螺栓将其紧固嵌装在下模板(63)上，下模筒(52)内依次装有顶出套腔垫板(60)、顶出套腔(58)、凹模套(55)，凹模套(55)内与顶出套腔(58)上依次装有下凹模(54)和上凹模(53)。用下压盖(51)将凹模套(55)与上凹模(53)压紧轴向定位，用螺丝将下压盖(51)压紧在下模筒(52)之上。上凹模(53)的内孔形状与锥形立管坯件(4)的外部形状的上半部份相同，而下凹模(54)的内孔形状与锥形立管坯件(4)的外部形状的下半部份相同，上凹模(53)与下凹模(54)的结合处分界面是在锥形立管坯件(4)的外锥圆柱的BC段的任一处；锥形主管坯件(4)的外部成形凹模也可以是一整体凹模(8)，其整体凹模(8)的内孔形状就是锥形立管坯件(4)的整体外部形状。整体凹模(8)的内孔形状的最后加工工序是电极腐蚀加工而成。

液压机顶出轴(65)上装有带螺纹的顶出柱座(64)，其上依次装有顶出柱(62)、活动板(59)和尖形带槽顶出杆(57)。如图8，尖形带槽顶出杆(57)的圆柱四周开有数条通槽以利排渣，且其顶部有一圆锥(9)，用于挤压成形锥形立管坯件(4)的小端内倒角状。

<六>本发明的优点是：

1、本发明把实心圆钢坯件(1)，通过复合冷挤压而成高强度中空圆钢坯件(22)，比现有冷挤压方法用相同规格的无缝钢管的机械强度要高0.5倍左右，其抗拉强度、抗扭强度、抗冲击强度均有很大提高，使后续成形生产出来的摩托车方向柱锥形立管的强度大为提高，进而提高其使用寿命，相应增加摩托车的使用寿命和提高其安全性。

2、现有冷挤压方法用的材料为20钢，现在市场价格20钢棒材是20钢无缝钢管的3/5左右。而现有冷挤压方法用的是20钢无缝钢管，而本发明用的是20钢棒材，其价格优势是很明显的。虽然增加了一次复合冷挤压和退火工艺，减去约1/5费用，也还是节约1/5左右材料成本，因此本发明的经济效益是更好的。

3、由于本发明成形冷挤压用的是两件凹模或一件整体凹模，来冷挤压成形锥形立管的外部形状，使其两端轴承位的同轴度，比现有冷挤压方法的三件凹模所冷挤压出来的锥形立管两端轴承位的同轴度更高，因此本发明所成形冷挤压出来的锥形立管的后续精加工余量可减少，故节约原材料、节约工时、节约加工费。而且本发明再加上四柱液压机和标准模架的运用，其高刚性和高导向性能更确保了本发明挤压出的锥形立管的同轴度的高精度及其高精度的长久可靠持续性。

Claims (9)

1、一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺，其特征是：将圆钢棒料下料，倒角而成实心圆钢坯件(1)，将其退火后，磷化、皂化，然后在装配于四柱液压机滑动工作台(10)和固定工作台(38)的四柱标准模架的上模架模具内的上挤孔凸模(20)与下模架模具内的下挤孔凸模(27)上和内凹模(23)里，将实心圆钢坯件(1)复合冷挤压为中间带连皮(2)的高强度中空圆钢坯件(22)，钻去连皮(2)得管坯件(3)，将管坯件(3)磷化、皂化，在分别装配于四柱液压机上工作台(40)与下工作台(66)的四柱标准模架的上模架模具内的凸模(50)与下模架模具内的上凹模(53)和下凹模(54)里，将磷化、皂化好的管坯件(3)进行成形冷挤压，而得到高强度的摩托车方向柱锥形立管坯件(4)，其小端内部通过尖形带槽顶出杆(57)的顶尖(9)成形为内倒角状。

2、按照权利要求1所述的一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺，其特征是：以冷挤压好后的高强度摩托车方向柱锥形立管坯件(4)的小端内倒角状为基准，定总长，倒大端内、外角，然后精车、磨EF段和HL段轴承位，车螺纹LM段，车空位MN段，最终成高强度摩托车方向柱锥形立管成品(5)。

3、按照权利要求1所述的一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺的复合冷挤压装置，其特征是：在有4根立柱(11)的四柱液压机上，由上底板(12)、4根导套(15)和4件上护套(13)组合而成的标准四柱模架的上模架，用螺栓将其固定在四柱液压机的滑动工作台(10)上；由下底板(35)、4根导柱(25)和4件下护套(34)组合而成的标准四柱模架的下模架，用螺栓将其固定在四柱液压机的固定工作台(38)上；4根导套(15)分别与4根导柱(25)同心滑动配合；上模座(16)与下模座(26)同心装配，并用螺栓分别固定在上底板(12)与下底板(35)上；上模座(16)内依次装配有上垫板(14)、上挤孔凸模(20)、固凸模套(17)；上压板(18)压在固凸模套(17)上，并用螺栓将上压板(18)与上模座(16)固连在一起，限位块(19)用螺丝固定在上压板(18)上；下底板(35)上嵌装下垫板(33)，并用下模座(26)将下垫板(33)固定在下底板(35)上；下挤孔凸模(27)用螺丝固定在下垫板(33)上，在下模座(26)内和下垫板(33)上，依次装有凸模压板(31)、顶出套腔(30)、中垫板(28)、内凹模(23)与内凹模稳固套(24)，内凹模(23)的外部顺锥与内凹模稳固套(24)的内孔倒锥相互配合固定；用下压板(21)压在内凹模稳固套(24)上，而用螺丝将下压板(21)固定在下模座(26)上；液压机顶出轴(37)连接的顶出杆座(36)上，配有4根穿越下底板(35)、下垫板(33)、下挤孔凸模(27)的基座和凸模压板(31)的顶出杆(32)，与顶出杆(32)相接的顶出套(29)安装在凸模压板(31)上与顶出套腔(30)内，顶出套(29)可在顶出套腔(30)内上下滑动。

4、按照权利要求1所述的一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺的冷挤压成形装置，其特征是：四柱标准模架，分别由上模板(42)、4根导筒(44)及4件上稳固套(43)装配的上模架，与分别由下模板(63)、4根导轴(56)及4件下稳固套(61)装配成的下模架构成，上、下模架分别用螺栓将其固定在有4根立轴(41)的四柱液压机的上工作台(40)与下工作台(66)之上，且4根导筒(44)分别与4根导轴(56)同心并相互配合滑动；用螺丝将上模筒(46)紧固嵌装在上模板(42)之上，上模筒(46)内依次装有凸模垫板(45)、凸模(50)和固凸模座(48)，上压盖(47)压紧固凸模座(48)，并用螺丝将上压盖(47)固定在上模筒(46)上，定位块(49)用螺丝固定在上压盖(47)上；下模筒(52)与上模筒(46)同心安装，并用螺栓将其紧固嵌装在下模板(63)上；下模筒(52)内依次装有顶出套腔垫板(60)、顶出套腔(58)和凹模套(55)；凹模套(55)内及顶出套腔(58)之上依次装配下凹模(54)和上凹模(53)，下压盖(51)将凹模套(55)和上凹模(53)压紧轴向定位，用螺丝将下压盖(51)压紧在下模筒(52)之上；液压机顶出轴(65)上装有带螺纹的顶出柱座(64)，其上依次装有顶出柱(62)、活动板(59)和尖形带槽顶出杆(57)。

5、按照权利要求4所述的一种高强度的摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺的冷挤压成形装置，其特征是：其成形凹模可以由一件整体凹模(8)构成；整体凹模(8)的内孔最后一道工序用电极电腐蚀加工而成。

6、按照权利要求4或权利要求5所述的一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺的冷挤压成形装置，其特征是：尖形带槽顶出杆(57)的圆柱四周开有数条通槽以利排渣；尖形带槽顶出杆(57)的顶部有一圆锥(9)。

7、按照权利要求3所述的一种高强度摩托车方向柱锥形立管的冷挤压加工工艺的复合冷挤压装置，其特征是：上挤孔凸模(20)和下挤孔凸模(27)的顶部均各自焊接有硬质合金圆工作头(7)，其长度为5mm-8mm，其工作带长度为0.5mm-0.8mm。

8、按照权利要求1所述的一种高强度摩托车方向柱锥形立管冷挤压加工工艺所生产的产品，其特征是：一种高强度的摩托车方向柱锥形立管坯件(4)，其小端内孔有倒角状。

9、按照权利要求(2)所述的一种高强度摩托车方向柱锥形立管冷挤压加工工艺所生产的产品，其特征是：全部精加工好的高强度摩托车方向柱锥形立管成品(5)。

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