CN106964748A - 活塞杆的加工方法及其加工工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活塞杆的加工方法及其加工工装，包括下料；预成型头部；冲出头部定位孔，同时加工出尾部倒角；头部成型，同时，冲孔形成尾部定位孔，且尾部定位孔与头部定位孔同心；拉孔，且两端同时进行冲拉孔；当下孔深度到位后，在下孔内置顶针保护，继续上孔拉伸，使中间连接处留一定厚度H不打通；穿连皮，产品成型。加工工装包括模子、上冲针、下冲针和限位组件。本发明采用精拉线材在多工位冷镦机上依次成型，颠覆了传统制造工艺，大幅度减少了制造工序，效率提高数十倍，而且强度高，可靠性强，制造成本低，效益显著。

Description

活塞杆的加工方法及其加工工装

技术领域

本发明涉及活塞杆技术领域，特别是涉及一种活塞杆的加工方法及其加工 工装。

背景技术

一般将孔深超过孔径5倍的圆柱孔(内圆柱面)称为深孔。而孔深与孔径 的比值，称之为“长径比”或“深径比”。相对而言，长径比不大于5倍的圆柱 孔，可称为“浅孔”。对于深孔而言一般采用铣或钻的方式进行加工，而对于孔 深与直径之比大于10的深孔则是加工的难点和禁区。

液压避震器活塞杆是用于摩托车、电动自行车、汽车等上的一个关键部件， 活塞杆主要包括活塞和杆两部分，其传统的制造工艺是将活塞和杆采用单独加 工的方式，采用钢管焊接或铆接成型，制作工序多，强度差，效率低，并且两 部分进行连接时难以对中，连接可靠性差，活塞和杆的连接处易损坏，车辆行 驶过程中存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供 一种活塞杆的加工方法及其加工工装，新工艺采用精拉线材在多工位冷镦机上 依次成型，颠覆了传统制造工艺，大幅度减少了制造工序，效率提高数十倍， 而且强度高，可靠性强，制造成本低，效益显著。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种活塞杆的加工方法， 所述活塞杆包括一体连接的头部和杆部，所述活塞杆内部沿轴向设有上孔和下 孔，所述上孔和下孔分别从上下两端向内部延伸并连通，所述加工方法包括以 下步骤，

步骤1：下料，根据不同规格的产品选用相应的精线盘元，将精线盘元切断 成所需要长度的棒料；优选采用冷镦机自带的切断结构进行自动切断。

步骤2：在棒料一端预成型头部；采用冷镦机对棒料的一端冷镦，初步形成 头部的形状，此时头部形状近似呈上小下大的锥形。

步骤3：采用上冲针在预成型头部上冲出头部定位孔，同时在杆部的尾端加 工出尾部倒角；采用带有收口的模具，用冷镦机直接冷镦出尾部倒角，模具的 收口便于倒角的成型，此时头部的外形为圆柱形，圆柱形的端面中间冲出头部 预成型定位孔。

步骤4：继续采用步骤3中的上冲针以头部定位孔的中心为中心继续冲压使 头部成型，形成头部的内六角孔，同时，采用下冲针冲孔形成尾部定位孔，且 尾部定位孔与头部定位孔同心；

步骤5：更换上冲针和下冲针，上冲针对准头部定位孔进行上孔的冲拉孔， 下冲针对准尾部定位孔进行下孔的冲拉孔，且两端同时进行冲拉孔；

步骤6：当下孔深度到位后，在下孔内置顶针保护，更换上冲针并继续上孔 拉伸，使中间连接处留一定厚度H不打通；优选的预留厚度H可以为2mm-5mm。

步骤7：穿连皮，根据产品长度不同，采用上穿通或下穿通将连接处打通， 产品成型。继续对下孔加工，下孔内还可以加工成内螺纹。现有技术中活塞杆 的深孔加工一般采用的是钻孔或铣孔的加工方式，单端加工，而一般的冲孔的 加工方式仅仅适用于孔深较小的孔的加工。本发明在原有冲孔工艺的基础上进 行了改进，从两端同时进行冲孔，采用多次更换不同锥度的冲针的方式冲孔， 并且通过配合套设在棒材外侧的模子以及限位组件实现孔的加工和杆部的成 型。

在采用冲针进行冲拉孔时，随着孔深度的增加，孔底部的锥角与冲针的锥 形部的锥度越来越接近，会降低冲孔的效率，因此，后一工序中上冲针的锥角 小于前一工序中上冲针的锥角，后一工序中上冲针的长度大于前一工序中上冲 针的长度；后一工序中下冲针的锥角小于前一工序中下冲针的锥角，后一工序 中下冲针的长度大于前一工序中下冲针的长度。随着步骤的增加，每次更换的 冲针的端部越来越尖，即锥角越来越小，长度随着孔深逐渐增加。当冲针锥角 小于孔底部的锥角时，在冲孔时，冲针容易将孔内的材料由中心向两侧排挤， 并且使压力集中作用在锥形部的顶端，在压力不变的情况下压强增大，提高了 冲孔的效率。

进一步，步骤5中下孔加工深度一次到位，上孔按产品孔深长短调整，根 据上孔的冲孔深度多次更换上冲针，且更换的上冲针的顶部锥角逐渐减小。上 孔孔深越长更换的上冲针的次数越多以保证冲孔的顺利，每次更换一个新的冲 针其顶部锥角就相应的减小，以保证孔的加工效率。

进一步，原材选择的料棒材的外径一般小于活塞杆成品的杆部的外径，因 此，步骤2-步骤4中棒材的外径逐渐增大，步骤5-步骤7中棒材外径不变，且 与完成步骤4后的外径相等。在加工过程中逐渐使棒材的外径接近成品杆部的 外径，使杆部的粗细更加均匀，质地更加密实坚固。

一种活塞杆的加工工装，所述加工工装用于上述的活塞杆的加工方法，尤 其是用于步骤4-步骤6中的活塞杆固定，包括设置在机架上的模子、上冲针、 下冲针和限位组件，所述模子滑动连接在机架上的套筒内，所述限位组件位于 所述模子的下方，且所述限位组件上端与所述模子弹性连接，所述限位组件下 端与所述机架固定连接，所述上冲针位于所述模子的上方，所述下冲针位于所 述模子与所述限位组件之间，且所述下冲针与所述机架固定连接，所述模子、 上冲针和下冲针同轴设置。

冲针在冲孔时，孔内设有油，冲针高速运动，挤压空气，使内部油高温气 化，压力增大，容易产生挤针，使冲针断裂，因此，所述上冲针和下冲针上的 锥形部上均开设有排气孔。排气孔一端开口位于锥形面上，另一端开口位于冲 针的杆的侧壁上，通过排气孔将气化产生的高压泄掉，避免冲针折断。

进一步，为了保证下孔的深度，所述限位组件包括弹性限位元件和限位座， 所述限位座下端与所述机架固定连接，所述弹性限位元件设置在限位座内，且 所述弹性限位元件上端向上延伸与所述模子下端抵接。

弹性限位元件采用弹簧，当上冲针向下冲压上孔时，由于中间的棒材会向 外侧挤压，从而使棒材的外壁与模子的内孔壁产生挤压，在摩擦力的带动下， 模子随着上冲针一起向下运动，使棒材的下端与下冲针接触，实现下孔的加工； 同时，由于模子底部与弹簧连接，模子下移同时压缩弹簧，弹簧对模子产生向 上的弹力，可以起到缓冲的作用，随着上孔和下孔孔深的增加，模子会逐渐的 向下运动，弹簧上产生的弹力也逐渐增加，而上冲针每次冲孔时，施加的力是 不变的，因此，当上冲针向下的压力与弹簧上产生的弹力相等时，模子的两端 受力达到平衡，模子不会再向下移动，从而保证了下孔的加工深度，此处，认 为模子与棒材的摩擦力与棒材的重力相等。

不同工序间采用夹持机构将工装和活塞杆进行流转，当该工序的加工完成 后，就移动到下一工位上继续加工，各个步骤对应的工位是固定不变的。

采用钻孔或车铣等传统方式生产效率为2000个/天，而采用本发明的加工方 法和加工工装，生产效率可达到20000个/天以上(44个/min)，生产效率提高了10倍。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种活塞杆的加工方法及其加工工装， 新工艺采用精拉线材在多工位冷镦机上依次成型，颠覆了传统制造工艺，大幅 度减少了制造工序，效率提高数十倍，而且强度高，可靠性强，制造成本低， 效益显著。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是活塞杆的结构示意图；

图2是本发明活塞杆加工流程示意图；

图3是活塞杆的加工工装结构示意图；

图4是活塞杆的加工工装结构示意图；

图5是冲针的结构示意图；

图6是冲针冲孔时的示意图。

图中：1、活塞杆，1-1、头部，1-2、杆部，1-3、上孔，1-4、下孔，1-5、 内六角孔，1-6、尾部倒角，2、模子、，3、上冲针，4、下冲针，5、弹性限位元 件，6、限位座，7、套筒，8、排气孔，9、顶针，10、机架。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方 式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明的一种活塞杆包括一体连接的头部1-1和杆部1-2，所 述活塞杆1内部沿轴向设有上孔1-3和下孔1-4，所述上孔1-3和下孔1-4分别 从上下两端向内部延伸并连通，上孔1-3和下孔1-4的孔径不同，且上孔1-3孔 径大于下孔1-4孔径。

本实施例中加工的活塞杆1成品的规格如表1所示，活塞杆1的孔深大于 孔径的10倍，属于超深孔，不适合采用常规的方式加工。图中，L表示原料总 长度，Φ0表示原料外径，L1表示头部1-1的高度，Φ1表示头部1-1的外径， L2表示内六角孔1-5的高度，L3表示杆部1-2的长度，Φ2表示杆部1-2的外 径，L4表示上孔1-3的深度，Φ3表示上孔1-3的内径，L5表示下孔1-4的深 度，Φ4表示下孔1-4的内径，H表示预留厚度，H1表示上冲针3的长度，H2 表示下冲针4的长度，α表示上冲针3和下冲针4的锥角，β表示上孔1-3和 下孔1-4的底部锥角，β0表示尾部定位孔的锥角，Φ5表示尾部定位孔的最大 孔径，H3表示头部定位孔深度。

表1活塞杆1成品的规格

如图2所示，本发明的一种活塞杆的加工方法，包括以下步骤，

如图2(a)所示，步骤1：下料，根据不同规格的产品选用相应的精线盘 元，将精线盘元切断成所需要长度的棒料；优选采用冷镦机自带的切断结构进 行自动切断。

如图2(b)所示，步骤2：在棒料一端预成型头部1-1；采用冷镦机对棒料 的一端冷镦，初步形成头部1-1的形状，此时头部1-1形状近似呈上小下大的锥 形。

如图2(c)所示，步骤3：采用上冲针3在预成型头部1-1上冲出头部定位 孔，同时在杆部1-2的尾端加工出尾部倒角1-6，采用带有收口的模具，用冷镦 机直接冷镦出尾部倒角1-6，模具的收口便于尾部倒角1-6的成型，此时头部1-1 的外形为圆柱形，圆柱形的端面中间冲出头部1-1预成型定位孔。

如图2(d)所示，步骤4：继续采用步骤3中的上冲针3，以头部定位孔的 中心为中心继续冲压使头部1-1成型，形成头部1-1的内六角孔1-5，步骤3和 步骤4中的上冲针3采用六角冲头，同时，采用长度H2为30mm，锥角α为143° 的下冲针4冲孔形成尾部定位孔，且尾部定位孔与头部定位孔同心；

如图2(e)所示，步骤5：将上冲针3更换为长度H1为150mm，锥角α 为130°的上冲针3，使上冲针3对准头部定位孔进行上孔1-3的冲拉孔，下冲 针4对准尾部定位孔进行下孔1-4的冲拉孔，且两端同时进行冲拉孔；两端同时 拉孔提高生产效率。由于本实施例中下孔1-4的深度较小因此，无需更换下冲针 4，当下孔1-4深度较大时，可以采用多个下冲针4；

如图2(f)所示，步骤6：当下孔1-4深度到位后，在下孔1-4内置顶针9 保护，将上冲针3更换为长度H1为160mm，锥角α为120°的上冲针3，并继 续上孔1-3拉伸，使中间连接处留一定厚度H不打通；优选的预留厚度H可以 为2mm-5mm，本实施例中预留厚度H为3.12mm。

如图2(g)所示，步骤7：穿连皮，根据产品长度不同，采用上穿通或下 穿通将连接处打通，产品成型。继续对下孔1-4加工，下孔1-4内还可以加工成 内螺纹。本实施例中采用下冲针4进行上穿通，此时，上冲针3已经从上孔1-3 中取出，只保留下冲针4，在打通时，使模具向下移动，而下冲针4不动，避免 下冲针4折断。

各个步骤中的加工参数如表2所示。

表2加工参数

如图6所示，在采用冲针进行冲拉孔时，随着孔深度的增加，孔底部的锥 角β与冲针的锥形部的锥角α越来越接近，会降低冲孔的效率，因此，后一工 序中上冲针3的锥角α小于前一工序中上冲针3的锥角α，后一工序中上冲针3 的长度大于前一工序中上冲针3的长度；后一工序中下冲针4的锥角α小于前 一工序中下冲针4的锥角α，后一工序中下冲针4的长度大于前一工序中下冲 针4的长度。随着步骤的增加，每次更换的冲针的端部越来越尖，即锥角α越 来越小。当冲针锥角α小于孔底部的锥角β时，在冲孔时，冲针容易将孔内的 材料由中心向两侧排挤，并且使压力集中作用在锥形部的顶端，在压力不变的 情况下压强增大，提高了冲孔的效率。

步骤5中下孔1-4加工深度一次到位，上孔1-3按产品孔深长短调整，根据 上孔1-3的冲孔深度多次更换上冲针3，且更换的上冲针3的顶部锥角逐渐减小， 上孔1-3孔深越长更换的上冲针3的次数越多以保证冲孔的顺利，每次更换一个 新的冲针其顶部锥角就相应的减小。

原材选择的料棒材的外径一般小于活塞杆1成品的杆部1-2的外径，因此， 步骤2-步骤4中棒材的外径逐渐增大，步骤5-步骤7中棒材外径不变，且与完 成步骤4后的外径相等。在加工过程中逐渐使棒材的外径接近成品杆部1-2的外 径，使杆部1-2的粗细更加均匀，质地更加密实坚固。

如图3-4所示，一种活塞杆的加工工装，所述加工工装用于上述的活塞杆1 的加工方法，包括设置在机架10上的模子2、上冲针3、下冲针4和限位组件， 所述模子2滑动连接在机架10上的套筒7内，所述限位组件位于所述模子2的 下方，且所述限位组件上端与所述模子2弹性连接，所述限位组件下端与所述 机架10固定连接，所述上冲针3位于所述模子2的上方，所述下冲针4位于所 述模子2与所述限位组件之间，且所述下冲针4与所述机架10固定连接，所述 模子2、上冲针3和下冲针4同轴设置。如图5所示，上冲针3和下冲针4的结 构基本相同，所述上冲针3和下冲针4上的锥形部上均开设有排气孔8。模子2 与套筒7活络连接，套筒7是相对机架10固定的，因此模子2可在压力作用下 在套筒7内移动。

所述限位组件包括弹性限位元件5和限位座6，所述限位座6下端与所述机 架10固定连接，所述弹性限位元件5设置在限位座6内，且所述弹性限位元件 5上端向上延伸与所述模子2下端抵接。

弹性限位元件5采用弹簧，当上冲针3向下冲压上孔1-3时，由于中间的棒 材会向外侧挤压，从而使棒材的外壁与模子2的内孔壁产生挤压，在摩擦力的 带动下，模子2随着上冲针3一起向下运动，使棒材的下端与下冲针4接触， 实现下孔1-4的加工；同时，由于模子2底部与弹簧连接，模子2下移同时压缩 弹簧，弹簧对模子2产生向上的弹力，可以起到缓冲的作用，随着上孔1-3和下 孔1-4孔深的增加，模子2会逐渐的向下运动，弹簧上产生的弹力也逐渐增加， 而上冲针3每次冲孔时，施加的力是不变的，因此，当上冲针3向下的压力与弹簧上产生的弹力相等时，模子2的两端受力达到平衡，模子2不会再向下移 动，从而保证了下孔1-4的加工深度，此处，认为模子2与棒材的摩擦力与棒材 的重力相等。

当下孔1-4加工到位后将限位组件中的弹性限位元件5改为固定限位元件， 固定限位元件可采用设置在下孔1-4内的顶针9，采用顶针9顶在杆部1-2的下 端面以及模子2的下端面上，避免模子2继续向下移动，从而保证下孔1-4的尺 寸不再继续发生改变。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工 作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发 明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其 技术性范围。

Claims (7)

1.一种活塞杆的加工方法，其特征在于：所述活塞杆(1)包括一体连接的头部(1-1)和杆部(1-2)，所述活塞杆(1)内部沿轴向设有上孔(1-3)和下孔(1-4)，所述上孔(1-3)和下孔(1-4)分别从上下两端向内部延伸并连通，所述加工方法包括以下步骤，

步骤1：下料，根据不同规格的产品选用相应的精线盘元，将精线盘元切断成所需要长度的棒料；

步骤2：在棒料一端预成型头部(1-1)；

步骤3：采用上冲针(3)在预成型头部(1-1)上冲出头部定位孔，同时在杆部(1-2)的尾端加工出尾部倒角(1-6)；

步骤4：继续采用步骤3中的上冲针(3)以头部定位孔的中心为中心继续冲压使头部(1-1)成型，同时，采用下冲针(4)冲孔形成尾部定位孔，且尾部定位孔与头部定位孔同心；

步骤5：更换上冲针(3)和下冲针(4)，上冲针(3)对准头部定位孔进行上孔(1-3)的冲拉孔，下冲针(4)对准尾部定位孔进行下孔(1-4)的冲拉孔，且两端同时进行冲拉孔；

步骤6：当下孔(1-4)深度到位后，在下孔(1-4)内置顶针(9)保护，更换上冲针(3)并继续上孔(1-3)拉伸，使中间连接处留一定厚度H不打通；

步骤7：穿连皮，根据产品长度不同，采用上穿通或下穿通将连接处打通，产品成型。

2.如权利要求1所述的活塞杆的加工方法，其特征在于：后一工序中上冲针(3)的锥角小于前一工序中上冲针(3)的锥角，后一工序中上冲针(3)的长度大于前一工序中上冲针(3)的长度；后一工序中下冲针(4)的锥角小于前一工序中下冲针(4)的锥角，后一工序中下冲针(4)的长度大于前一工序中下冲针(4)的长度。

3.如权利要求1或2所述的活塞杆的加工方法，其特征在于：步骤5中下孔(1-4)加工深度一次到位，上孔(1-3)按产品孔深长短调整，根据上孔(1-3)的冲孔深度多次更换上冲针(3)，且更换的上冲针(3)的顶部锥角逐渐减小。

4.如权利要求1所述的活塞杆的加工方法，其特征在于：步骤2-步骤4中棒材的外径逐渐增大，步骤5-步骤7中棒材外径不变，且与完成步骤4后的外径相等。

5.一种活塞杆的加工工装，其特征在于：所述加工工装用于权利要求1-4任一项所述的活塞杆(1)的加工方法，包括设置在机架(10)上的模子(2)、上冲针(3)、下冲针(4)和限位组件，所述模子(2)滑动连接在机架(10)上的套筒(7)内，所述限位组件位于所述模子(2)的下方，且所述限位组件上端与所述模子(2)弹性连接，所述限位组件下端与所述机架(10)固定连接，所述上冲针(3)位于所述模子(2)的上方，所述下冲针(4)位于所述模子(2)与所述限位组件之间，且所述下冲针(4)与所述机架(10)固定连接，所述模子(2)、上冲针(3)和下冲针(4)同轴设置。

6.如权利要求5所述的活塞杆的加工工装，其特征在于：所述上冲针(3)和下冲针(4)上的锥形部上均开设有排气孔(8)。

7.如权利要求5所述的活塞杆的加工工装，其特征在于：所述限位组件包括弹性限位元件(5)和限位座(6)，所述限位座(6)下端与所述机架(10)固定连接，所述弹性限位元件(5)设置在限位座(6)内，且所述弹性限位元件(5)上端向上延伸与所述模子(2)下端抵接。