TWI494179B

TWI494179B - Mandrel manufacturing method

Info

Publication number: TWI494179B
Application number: TW101135748A
Authority: TW
Inventors: Jin Yi Huang; Chin Tai Chuang
Original assignee: Twdt Prec Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2015-08-01
Also published as: TW201412429A

Description

心軸製造方法

本發明有關於一種輕量化及高強度的腳踏車心軸製造方法，特別是指一種可節省材料及降低鍛造機具要求的空心管鍛造方法。

在近年來油價不斷飆升且世界各國的環保意識逐漸抬頭的情況下，由於自行車具有輕便、無油耗的環保特性並兼具健身功效等優點，因此，自行車運動已普遍受到大眾的喜愛，並逐漸形成了一種休閒育樂的自行車風潮。

一般自行車上皆會具有可旋轉的踏板，讓使用者的腳部可藉由採踏板來驅動自行車後輪進行前進，其中，踏板中央組裝設有一可旋轉的心軸，由心軸一端樞設於踏板內部，而另一端突出於踏板之外，用以接合曲柄。

由於傳統自行車心軸皆採用一實心體，且主要是透過車削加工來成形，因此，無論是在材料耗費上或者是加工程序上，非常地耗材與耗時，對於生產者而言，在加工程序上不必要的耗材與耗時，往往都可能是造成的製造成本上升的主因。

有鑑於此，傳統自行車心軸的製造方式仍有不足之處，實有改良創新心軸製造方法必要，藉以降低製作成本，並提高生產速度來達到更高的經濟效益。

本發明之主要目的在於提供一種心軸製造方法，採用空心管作為鍛造材料，相較於傳統實心管鍛造更能節省材料，且空心鍛管相較於實心管加工時，可採用較低噸數之鍛造機來達到相同成效，具更高之經濟效益。

為達上述目的，本發明心軸製造方法包含以下步驟：提供一設定長度的無縫空心管；對上述無縫空心管進行真空退火及球化處理；將上述無縫空心管進行皮膜處理；於上述無縫空心管內部放置一支撐柱，並對上述無縫空心管表面進行鍛造處理；對上述無縫空心管表面進行切削處理；於上述無縫空心管表面進行噴砂處理；對上述無縫空心管進行真空熱處理；針對上述無縫空心管兩側抵頂的設定位置進行頂心研磨處理；於整個無縫空心管表面鍍上一化學鎳層形成一加工完成的心軸；最後，對加工完成的心軸尺寸的精密度檢測。

其中，上述切削處理係針對上述無縫空心管表面進行第一次切削，並於上述第一次切削完成後進行翻邊，隨後再對上述無縫空心管進行第二次切削。而上述鍛造處理係透過將上述無縫空心管放入一具有複數滑塊的模具內，由上述複數滑塊由外向內做徑向收縮，進而擠壓上述無縫空心管表面來形成一特定形狀，於一可行實施例中，上述特定形狀為一呈現放射狀的花齒形。

本發明特點在於採用一無縫空心管進行心軸製造，並於加工過程中採用鍛造處理，於無縫空心管中加入一支撐柱，並配合模具內的複數滑塊收縮擠壓，於無縫空心管兩端形成花齒形結構，如此即可較傳統實心管鍛造方式來的節省材料，並可降低鍛造機的設備需求，具有高經濟效益。

10‧‧‧無縫空心管

11‧‧‧第一端

12‧‧‧矩形長槽

13‧‧‧第二端

14‧‧‧環錐面

15‧‧‧半圓長槽

16‧‧‧中央區段

17‧‧‧外凸部

18‧‧‧圓管部

19‧‧‧外凸部表面

20‧‧‧支撐柱

30‧‧‧模具

31‧‧‧主體

32‧‧‧放置空間

33‧‧‧滑塊

34‧‧‧推壓單元

40‧‧‧第一檢具

41‧‧‧第二檢具

第1圖係本發明心軸製造方法之流程圖；第2圖係選定無縫空心管並進行鋸料之示意圖；第3圖係無縫空心管放入模具內加工之示意圖；第4圖係無縫空心管鍛造完成後之立體圖；第5圖係無縫空心管進行切削處理之示意圖；第6圖係無縫空心管進行頂心研磨之示意圖；以及第7圖係對完成加工的心軸進行尺寸精密度檢測之示意圖。

茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：請參閱第1圖所示，本發明製造方法主要是用在製作自行車踏板內部組裝的心軸結構，採用空心管作為鍛造材料，該方法包含：

A.提供一設定長度的無縫空心管。

B.對上述無縫空心管進行真空退火及球化處理。

C.將上述無縫空心管進行皮膜處理。

D.於上述無縫空心管內部放置一支撐柱，並對上述無縫空心管表面進行鍛造處理。

E.對上述無縫空心管表面進行切削處理。

F.於上述無縫空心管表面進行噴砂處理。

G.對上述無縫空心管進行真空熱處理。

H.針對上述無縫空心管兩側抵頂的設定位置進行頂心研磨處理。

I.於整個無縫空心管表面鍍上一化學鎳層形成一加工完成的心軸。以及

J.對上述心軸進行尺寸的精密度檢測。

首先，針對步驟A~C，請參閱第2圖所示，本發明係先選定一無縫空心管10的管材外徑與內徑，並於選定後進行長度確認，再將所需設定長度的無縫空心管10鋸斷取出，另針對無縫空心管10進行真空退火與球化處理，使上述無縫空心管10的硬度強化至HRB55~65，並於硬度強化後將上述無縫空心管10表面添加硫粉與皮膜，藉以增加無縫空心管10的防磨性。

針對步驟D，請參閱第3圖所示，本發明鍛造處理係先將上述無縫空心管10中放入一對應內徑的支撐柱20，並將上述無縫空心管10放入一模具30內部，上述模具30設有一主體31，並於主體31中央形成一放置空間32，而上述主體31內部具有複數個滑塊33，其一端為可朝主體31中心滑移的自由端，而另一端則組裝於一推壓單元34，於鍛造時，上述複數滑塊33將受到上述推壓單元34作用，由外向內做徑向收縮，進而擠壓上述無縫空心管10表面來形成一特定形狀，而上述支撐柱20則是用以防止上述無縫空心管10於受壓時產生管徑形變。

請參閱第4圖所示，於一較佳實施例中，上述無縫空心管10於鍛造完成後，於第一端11形成複數個間隔排設的矩形長槽12，並於相對的第二端13形成一管徑縮小的環錐面14以及複數個同樣是間隔排列的半圓長槽15，使上述第二端13的端面形成一花齒樣態。

針對步驟E，請參閱第5圖所示，本發明切削處理係針對上述無縫空心管10表面進行第一次切削，使上述無縫空心管10中央區段16的管徑縮減，並讓上述第一端11形成一外凸部17以及一對應中央區段16管徑的圓管部 18。當第一次切削完成後馬上進行上述第一端11圓管部18的翻邊加工，使上述圓管部18形成一管徑大於上述外凸部17的環凸緣，隨後再對上述無縫空心管10的環凸緣進行第二次切削，使上述無縫空心管10的管徑厚度與外徑大小達到目標需求。

針對步驟F~G，本發明對切削處理完的無縫空心管10進行噴砂處理，使上述無縫空心管10達到需求的表面粗糙度，並於噴砂完成後，直接將上述無縫空心管10進行真空熱處理，使其硬度到達HRC40~45。

針對步驟H，請參閱第6圖所示，於一較佳實施例中，本發明頂心研磨處理係針對上述環錐面14、外凸部表面19以及外凸部17前方的局部區段，使三個部位14、17、19的管徑大小分別22mm、24mm、26.6mm。

針對步驟I，本發明於上述無縫空心管10表面鍍上一化學鎳層，藉以強化上述無縫空心管10來完成一心軸結構，並將針對心軸表面顏色進行檢測，確認化學鎳層是否完整覆蓋上述無縫空心管10。

針對步驟J，請參閱第7圖所示，本發明將心軸第一端11以及第二端13分別套設於第一檢具40以及第二檢具41內部，藉以檢測心軸各部位管徑大小是否達到設定數值範圍內。

綜上所述，本發明採用無縫空心管而非傳統實心管進行心軸製造，並配合鍛造方式能快速且直接地於無縫空心管表面壓出一特定形狀，而無須傳統實心柱需要多次反覆切削加工，相較於統實心管鍛造方式，可大幅節省材料；此外，使用空心管並可降低鍛造機的設備需求，比起實心管鍛造具有較高的經濟效益。

以上所舉實施例，僅用為方便說明本發明並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及發明說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

Claims

一種心軸製造方法，包含：提供一設定長度的無縫空心管；對上述無縫空心管進行真空退火及球化處理；將上述無縫空心管進行皮膜處理；於上述無縫空心管內部放置一支撐柱，並對上述無縫空心管表面以由內向外方式進行鍛造處理；以及對上述無縫空心管表面進行切削處理。
如申請專利範圍第1項所述心軸製造方法，其中，對上述無縫空心管表面進行切削處理之後，於上述無縫空心管表面進行噴砂處理。
如申請專利範圍第2項所述心軸製造方法，其中，於上述無縫空心管表面進行噴砂處理之後，對上述無縫空心管進行真空熱處理。
如申請專利範圍第3項所述心軸製造方法，其中，對上述無縫空心管進行真空熱處理之後，針對上述無縫空心管兩側抵頂的設定位置進行頂心研磨處理。
如申請專利範圍第4項所述心軸製造方法，其中，針對上述無縫空心管兩側抵頂的設定位置進行頂心研磨處理之後，於整個無縫空心管表面鍍上一化學鎳層形成一加工完成的心軸。
如申請專利範圍第5項所述心軸製造方法，其中，於整個無縫空心管表面鍍上一化學鎳層形成一加工完成的心軸之後，對上述心軸進行尺寸的精密度檢測。
一種心軸製造方法，包含：提供一設定長度的無縫空心管；對上述無縫空心管進行真空退火及球化處理；將上述無縫空心管進行皮膜處理；於上述無縫空心管內部放置一支撐柱，並對上述無縫空心管表面進行鍛造處理，其中，上述鍛造處理係透過將上述無縫空心管放入一具有複數滑塊的模具內，由上述複數滑塊由外向內做徑向收縮，進而擠壓上述無縫空心管表面來形成一特定形狀；以及對上述無縫空心管表面進行切削處理。
一種心軸製造方法，包含：提供一設定長度的無縫空心管；對上述無縫空心管進行真空退火及球化處理；將上述無縫空心管進行皮膜處理；於上述無縫空心管內部放置一支撐柱，並對上述無縫空心管表面進行鍛造處理；以及對上述無縫空心管表面進行切削處理，其中，上述切削處理係針對上述無縫空心管表面進行第一次切削，並於上述第一次切削完成後進行翻邊，隨後再對上述無縫空心管進行第二次切削。