專利名稱：一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩托車方向柱錐形立管的生產(chǎn)方法及其工藝裝置。
<二>技術(shù)背景根據(jù)查新得知，現(xiàn)有中國專利專利號為200410040546.6，其名稱為“冷擠壓生產(chǎn)摩托車方向錐形立管方法及其裝置”的發(fā)明專利；專利號為200420060928.0，其名稱為“冷擠壓生產(chǎn)摩托車方向錐形立管的飽滿成形裝置”的實用新型專利；以及專利號為200420060929.5，其名稱為“冷擠壓生產(chǎn)摩托車方向錐形立管的縮箍擴孔裝置”的實用新型專利。
上述三項專利所涉及的是同一項技術(shù)，即冷擠壓生產(chǎn)摩托車方向錐形立管的方法及其裝置(以下可簡稱為現(xiàn)有冷擠壓方法)，它仍有不足之處首先，它是對鋼管兩端進行變形量較小的縮箍與擴孔冷擠壓，對鋼管坯件中部進行同樣變形量較小的錐形冷擠壓，這樣勢必使冷擠壓出的摩托車方向錐形立管坯件的機械強度比原來未擠壓前的鋼管機械強度有所增加，但增加量較少。因此對其使用性能和使用壽命均有一定影響。
其次，現(xiàn)有冷擠壓方法所準(zhǔn)備的縮箍擴孔裝置和飽滿成形裝置，它們的成形模芯均是由中間是圓錐孔，兩端分別是兩個直徑不同的圓柱孔的，共三個成形模芯構(gòu)成，而三個成形模芯內(nèi)孔的同軸度較難保證，這就使得擠壓出來的摩托車方向錐形立管的兩端圓柱的同軸度的精度比較低，使其后續(xù)加工余量增大，進而使其立管壁厚減薄，降低機械強度，影響使用效果和縮短使用壽命。
再其次，該冷擠壓生產(chǎn)摩托車方向錐形立管所要求的鋼管坯件必須是無縫鋼管，且尺寸要求嚴格單一，這就使其原材料成本較高，經(jīng)濟效益較低。
<三>發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有冷擠壓生產(chǎn)摩托車方向錐形立管的缺點，更進一步的提高其立管的產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，產(chǎn)生更好效益。
首先，本發(fā)明為克服目前冷擠壓生產(chǎn)摩托車錐形立管強度不夠高的缺點，先用復(fù)合冷擠壓將實心圓鋼坯冷擠壓成空心管件，極大提高其機械抗拉、抗壓和抗扭強度，以便后續(xù)冷擠壓生產(chǎn)出來的摩托車方向柱錐形立管，能相應(yīng)極大提高其機械強度，提高使用性能和使用壽命。
其次，為克服目前冷擠壓生產(chǎn)摩托車方向錐形立管時使用三個內(nèi)凹模模芯聯(lián)在一起，其同心軸度較差的敝端，本發(fā)明采用兩個內(nèi)凹模模芯聯(lián)在一起，或采用一個整體內(nèi)凹模模芯構(gòu)成的較高同心度取代現(xiàn)有冷擠壓方法的三個內(nèi)凹模模芯的較差同心度，來成形摩托車方向錐形立管的外部形狀，使其立管兩端外周圓柱體的同軸度得到很大提高，從而減少后續(xù)加工余量，節(jié)約工時，且還提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高機械強度，增長使用壽命。
<四>圖例說明

圖1為實心圓鋼坯件(1)。
圖2為將圖1中的實心圓鋼坯件(1)經(jīng)復(fù)合冷擠壓后成的高強度的中空圓鋼坯件(22)的剖面圖[可簡稱為中空圓鋼坯件(22)]。
圖3為將圖2的中空圓鋼坯件(22)去掉連皮(2)后的管坯件(3)的剖面圖。
圖4將圖3中的管坯件(3)成形冷擠壓為高強度摩托車方向柱錐形立管坯件(4)[以下可簡稱為錐形立管坯件(4)]的剖面圖，其外部形狀大端AB段和小端CD段為直圓柱，中間BC段為錐圓柱。
圖5為將圖4中的高強度摩托車方向柱錐形立管坯件(4)精加工后得到的高強度摩托車方向柱錐形立管成品(5)。
圖6為復(fù)合冷擠壓的上擠孔凸模(20)與下擠孔凸模(27)的頂部結(jié)構(gòu)圖。
圖7為冷擠壓成形摩托車方向柱錐形立管外部形狀的整體凹模(8)的剖面圖。
圖8為尖形帶槽頂出桿(57)的結(jié)構(gòu)圖。
圖9為復(fù)合冷擠壓裝置剖面圖，圖中狀態(tài)為冷擠壓好中空圓鋼坯件(22)后，四柱液壓機的滑動工作臺(10)上升，脫上擠壓凸模(20)的狀態(tài)。
圖10為冷擠壓成形裝置剖面圖。圖中狀態(tài)為待工作狀態(tài)。
<五>具體實施方式
本發(fā)明的工藝路線是①下料、倒角，②退火，③磷化、皂化，④復(fù)合冷擠壓成帶連皮的中空管坯件，⑤鉆去連皮，⑥再磷化、皂化，⑦成形冷擠壓摩托車方向柱錐形立管坯件，(以下也可簡稱為錐形立管)，⑧精加工為摩托車方向柱錐形立管成品。
下面結(jié)合圖例來進一步說明本發(fā)明工藝路線及其工藝裝置。
首先是將圓鋼棒料下料成實心圓鋼坯件(1)，并倒角，退火后將其磷化、皂化，再將磷化、皂化好的實心圓鋼坯件(1)放在圖9中的復(fù)合冷擠壓模的內(nèi)凹模(23)內(nèi)，四柱液壓機(以下可簡稱為液壓機)的滑動工作臺(10)向下移動施壓，通過上擠孔凸模(20)和下擠孔凸模(27)的復(fù)合擠壓而成高強度的中空圓鋼坯件(22)。隨后，液壓機的滑動工作臺(10)向上移動，上擠孔凸模(20)脫模，并升到一定高度，停止。接著，液壓機頂出座(37)向上移動，帶動頂出桿座(36)向上，推動頂出桿(32)向上運動，進而推動頂出套(29)向上移動，將已復(fù)合擠壓好的中空圓鋼坯件(22)頂出而脫模。
接下來的工作是，將脫模出來的中空圓鋼坯件(22)的連皮(2)鉆削掉，得到管坯件(3)，將管坯件(3)磷化、皂化后，將其放在圖10中的冷擠壓成形模的上凹模(53)和下凹模(54)內(nèi)，隨后開動液壓機上工作臺(40)向下運動，使凸模(50)穿進管坯件(3)內(nèi)，繼續(xù)向下運動，擠壓成形為高強度的摩托車方向柱錐形立管坯件(4)，上凹模(53)上部的圓柱孔成形錐形立管坯件(4)的上外部直圓柱AB段，下凹模(54)下部的圓柱孔成形錐形立管坯件(4)的下外部直圓柱CD段。其上凹模(53)的下部錐孔和下凹模(54)的上部錐孔組合而成錐形立管坯件(4)的外部錐圓柱的BC段。而凸模(50)的錐圓柱體則構(gòu)成錐形立管坯件(4)的內(nèi)孔形狀。
在這次成形擠壓中，錐形立管坯件(4)的機械強度得到進一步的提高，并且其AB和CD兩段的同軸度得到更好的保證。其尖形帶槽頂出桿(57)使錐形立管坯件(4)的小端同時成內(nèi)倒角形狀。
其后，再開動液壓機上工作臺(40)向上移動，待凸模(50)完全脫模后，停止。再啟動液壓機的頂出軸(65)向上運動，推動其上的頂出軸座(64)向上運動，并帶動頂出軸(62)，頂出桿座(59)和尖形帶槽頂出桿(57)一齊向上移動，將已擠壓好的錐形立管坯件(4)推出而實現(xiàn)脫模。
最后，將錐形立管坯件(4)精加工到位，如圖5，以小端內(nèi)倒角狀為基準(zhǔn)，定總長，倒內(nèi)、外角，精車、磨EF和HL兩段軸承位，車螺紋LM段，車削空位MN段，而得到高強度摩托車方向柱錐形立管成品件(5)。
下面，對本發(fā)明的模具裝置結(jié)合圖例進行說明如圖9本發(fā)明的復(fù)合冷擠壓裝置，四柱液壓機有4根立柱(11)，液壓機滑動工作臺(10)及液壓機固定工作臺(38)，標(biāo)準(zhǔn)4柱模架的上模架由上底板(12)、4根導(dǎo)套(15)和4件上護套(13)組合而成；4根導(dǎo)套(15)垂直于上底板(12)并剛性緊配合于其上的四個孔內(nèi)，4件上護套(13)與4根導(dǎo)套(15)緊配合，并分別用數(shù)件螺絲將上護套(13)與上底板(12)連接在一起，同樣下底板(35)、4根導(dǎo)柱(25)與4件下護套(34)也如上述辦法裝配；4根導(dǎo)套(15)分別與4根導(dǎo)柱(25)同心滑動配合。分別用螺栓將上底板(12)固定在液壓機滑動工作臺(10)上，而將下底板(35)固定在液壓機固定工作臺(38)上。
上模座(16)與下模座(26)同心裝配，并用螺栓分別固定在上底板(12)與下底板(35)上。
上模座(16)內(nèi)依次裝配上墊板(14)、上擠孔凸模(20)、固凸模套(17)；上壓板(18)壓在固凸模套(17)上，而用螺栓將上壓板(18)與上模座(16)固連在一起。限位塊(19)用螺絲固定在上壓板(18)上。
下底板(35)上嵌裝下墊板(33)，下墊板(33)上用螺絲固定下擠孔凸模(27)；凸模壓板(31)、頂出套腔(30)、中墊板(28)依次裝配在下墊板(33)上；頂出套(29)裝在凸模壓板(31)上，并與頂出套腔(30)內(nèi)孔滑動配合。與液壓機頂出軸(37)相連接的頂出桿座(36)上，裝配有4根頂出桿(32)，穿越下底板(35)、下墊板(33)、下擠孔凸模(27)的基座和凸模壓板(31)，可推動頂出套(29)向上運動。
中墊板(28)上裝配內(nèi)凹模(23)和內(nèi)凹模穩(wěn)固套(24)，內(nèi)凹模(23)的外部順錐與內(nèi)凹模穩(wěn)固套(24)的內(nèi)孔倒錐裝配固定。
下壓板(21)壓在凹模穩(wěn)固套(24)上來軸向固定之，而用螺絲將下壓板(21)固定在下模座(26)上。
在圖6中所表達的是，上擠孔凸模(20)和下擠孔凸模(27)的頂部都是同樣焊接有硬質(zhì)合金圓工作頭(7)，其長度為5mm-8mm，工作帶長度為0.5mm-0.8mm。
如圖10，本發(fā)明的冷擠壓成形裝置四柱標(biāo)準(zhǔn)模架，分別由，上模板(42)、4根導(dǎo)筒(44)及4件上穩(wěn)固套(43)裝配的上模架，與下模板(63)、4根導(dǎo)軸(56)及4件下穩(wěn)固套(61)裝配的下模架構(gòu)成。上、下模架分別用螺栓將其固定在有4根立軸(41)的四柱液壓機的上工作臺(40)與下工作臺(66)上，4根導(dǎo)筒(44)分別與4根導(dǎo)軸(56)同心配合滑動。
用螺絲將上模筒(46)緊固嵌裝在上模板(42)之上，上模筒(46)內(nèi)依次裝有凸模墊板(45)、凸模(50)和固凸模座(48)，上壓蓋(47)壓緊固凸模座(48)，并用螺絲將上壓蓋(47)固定在上模筒(46)上。定位塊(49)用螺絲固定在上壓蓋(47)上，以控制調(diào)整凸模(50)下壓深度。
下模筒(52)與上模筒(46)同心安裝，并用螺栓將其緊固嵌裝在下模板(63)上，下模筒(52)內(nèi)依次裝有頂出套腔墊板(60)、頂出套腔(58)、凹模套(55)，凹模套(55)內(nèi)與頂出套腔(58)上依次裝有下凹模(54)和上凹模(53)。用下壓蓋(51)將凹模套(55)與上凹模(53)壓緊軸向定位，用螺絲將下壓蓋(51)壓緊在下模筒(52)之上。上凹模(53)的內(nèi)孔形狀與錐形立管坯件(4)的外部形狀的上半部份相同，而下凹模(54)的內(nèi)孔形狀與錐形立管坯件(4)的外部形狀的下半部份相同，上凹模(53)與下凹模(54)的結(jié)合處分界面是在錐形立管坯件(4)的外錐圓柱的BC段的任一處；錐形主管坯件(4)的外部成形凹模也可以是一整體凹模(8)，其整體凹模(8)的內(nèi)孔形狀就是錐形立管坯件(4)的整體外部形狀。整體凹模(8)的內(nèi)孔形狀的最后加工工序是電極腐蝕加工而成。
液壓機頂出軸(65)上裝有帶螺紋的頂出柱座(64)，其上依次裝有頂出柱(62)、活動板(59)和尖形帶槽頂出桿(57)。如圖8，尖形帶槽頂出桿(57)的圓柱四周開有數(shù)條通槽以利排渣，且其頂部有一圓錐(9)，用于擠壓成形錐形立管坯件(4)的小端內(nèi)倒角狀。
<六>本發(fā)明的優(yōu)點是1、本發(fā)明把實心圓鋼坯件(1)，通過復(fù)合冷擠壓而成高強度中空圓鋼坯件(22)，比現(xiàn)有冷擠壓方法用相同規(guī)格的無縫鋼管的機械強度要高0.5倍左右，其抗拉強度、抗扭強度、抗沖擊強度均有很大提高，使后續(xù)成形生產(chǎn)出來的摩托車方向柱錐形立管的強度大為提高，進而提高其使用壽命，相應(yīng)增加摩托車的使用壽命和提高其安全性。
2、現(xiàn)有冷擠壓方法用的材料為20鋼，現(xiàn)在市場價格20鋼棒材是20鋼無縫鋼管的3/5左右。而現(xiàn)有冷擠壓方法用的是20鋼無縫鋼管，而本發(fā)明用的是20鋼棒材，其價格優(yōu)勢是很明顯的。雖然增加了一次復(fù)合冷擠壓和退火工藝，減去約1/5費用，也還是節(jié)約1/5左右材料成本，因此本發(fā)明的經(jīng)濟效益是更好的。
3、由于本發(fā)明成形冷擠壓用的是兩件凹?；蛞患w凹模，來冷擠壓成形錐形立管的外部形狀，使其兩端軸承位的同軸度，比現(xiàn)有冷擠壓方法的三件凹模所冷擠壓出來的錐形立管兩端軸承位的同軸度更高，因此本發(fā)明所成形冷擠壓出來的錐形立管的后續(xù)精加工余量可減少，故節(jié)約原材料、節(jié)約工時、節(jié)約加工費。而且本發(fā)明再加上四柱液壓機和標(biāo)準(zhǔn)模架的運用，其高剛性和高導(dǎo)向性能更確保了本發(fā)明擠壓出的錐形立管的同軸度的高精度及其高精度的長久可靠持續(xù)性。
權(quán)利要求
1.一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝，其特征是將圓鋼棒料下料，倒角而成實心圓鋼坯件(1)，將其退火后，磷化、皂化，然后在裝配于四柱液壓機滑動工作臺(10)和固定工作臺(38)的四柱標(biāo)準(zhǔn)模架的上模架模具內(nèi)的上擠孔凸模(20)與下模架模具內(nèi)的下擠孔凸模(27)上和內(nèi)凹模(23)里，將實心圓鋼坯件(1)復(fù)合冷擠壓為中間帶連皮(2)的高強度中空圓鋼坯件(22)，鉆去連皮(2)得管坯件(3)，將管坯件(3)磷化、皂化，在分別裝配于四柱液壓機上工作臺(40)與下工作臺(66)的四柱標(biāo)準(zhǔn)模架的上模架模具內(nèi)的凸模(50)與下模架模具內(nèi)的上凹模(53)和下凹模(54)里，將磷化、皂化好的管坯件(3)進行成形冷擠壓，而得到高強度的摩托車方向柱錐形立管坯件(4)，其小端內(nèi)部通過尖形帶槽頂出桿(57)的頂尖(9)成形為內(nèi)倒角狀。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝，其特征是以冷擠壓好后的高強度摩托車方向柱錐形立管坯件(4)的小端內(nèi)倒角狀為基準(zhǔn)，定總長，倒大端內(nèi)、外角，然后精車、磨EF段和HL段軸承位，車螺紋LM段，車空位MN段，最終成高強度摩托車方向柱錐形立管成品(5)。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝的復(fù)合冷擠壓裝置，其特征是在有4根立柱(11)的四柱液壓機上，由上底板(12)、4根導(dǎo)套(15)和4件上護套(13)組合而成的標(biāo)準(zhǔn)四柱模架的上模架，用螺栓將其固定在四柱液壓機的滑動工作臺(10)上；由下底板(35)、4根導(dǎo)柱(25)和4件下護套(34)組合而成的標(biāo)準(zhǔn)四柱模架的下模架，用螺栓將其固定在四柱液壓機的固定工作臺(38)上；4根導(dǎo)套(15)分別與4根導(dǎo)柱(25)同心滑動配合；上模座(16)與下模座(26)同心裝配，并用螺栓分別固定在上底板(12)與下底板(35)上；上模座(16)內(nèi)依次裝配有上墊板(14)、上擠孔凸模(20)、固凸模套(17)；上壓板(18)壓在固凸模套(17)上，并用螺栓將上壓板(18)與上模座(16)固連在一起，限位塊(19)用螺絲固定在上壓板(18)上；下底板(35)上嵌裝下墊板(33)，并用下模座(26)將下墊板(33)固定在下底板(35)上；下擠孔凸模(27)用螺絲固定在下墊板(33)上，在下模座(26)內(nèi)和下墊板(33)上，依次裝有凸模壓板(31)、頂出套腔(30)、中墊板(28)、內(nèi)凹模(23)與內(nèi)凹模穩(wěn)固套(24)，內(nèi)凹模(23)的外部順錐與內(nèi)凹模穩(wěn)固套(24)的內(nèi)孔倒錐相互配合固定；用下壓板(21)壓在內(nèi)凹模穩(wěn)固套(24)上，而用螺絲將下壓板(21)固定在下模座(26)上；液壓機頂出軸(37)連接的頂出桿座(36)上，配有4根穿越下底板(35)、下墊板(33)、下擠孔凸模(27)的基座和凸模壓板(31)的頂出桿(32)，與頂出桿(32)相接的頂出套(29)安裝在凸模壓板(31)上與頂出套腔(30)內(nèi)，頂出套(29)可在頂出套腔(30)內(nèi)上下滑動。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝的冷擠壓成形裝置，其特征是四柱標(biāo)準(zhǔn)模架，分別由上模板(42)、4根導(dǎo)筒(44)及4件上穩(wěn)固套(43)裝配的上模架，與分別由下模板(63)、4根導(dǎo)軸(56)及4件下穩(wěn)固套(61)裝配成的下模架構(gòu)成，上、下模架分別用螺栓將其固定在有4根立軸(41)的四柱液壓機的上工作臺(40)與下工作臺(66)之上，且4根導(dǎo)筒(44)分別與4根導(dǎo)軸(56)同心并相互配合滑動；用螺絲將上模筒(46)緊固嵌裝在上模板(42)之上，上模筒(46)內(nèi)依次裝有凸模墊板(45)、凸模(50)和固凸模座(48)，上壓蓋(47)壓緊固凸模座(48)，并用螺絲將上壓蓋(47)固定在上模筒(46)上，定位塊(49)用螺絲固定在上壓蓋(47)上；下模筒(52)與上模筒(46)同心安裝，并用螺栓將其緊固嵌裝在下模板(63)上；下模筒(52)內(nèi)依次裝有頂出套腔墊板(60)、頂出套腔(58)和凹模套(55)；凹模套(55)內(nèi)及頂出套腔(58)之上依次裝配下凹模(54)和上凹模(53)，下壓蓋(51)將凹模套(55)和上凹模(53)壓緊軸向定位，用螺絲將下壓蓋(51)壓緊在下模筒(52)之上；液壓機頂出軸(65)上裝有帶螺紋的頂出柱座(64)，其上依次裝有頂出柱(62)、活動板(59)和尖形帶槽頂出桿(57)。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種高強度的摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝的冷擠壓成形裝置，其特征是其成形凹模可以由一件整體凹模(8)構(gòu)成；整體凹模(8)的內(nèi)孔最后一道工序用電極電腐蝕加工而成。
6.按照權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝的冷擠壓成形裝置，其特征是尖形帶槽頂出桿(57)的圓柱四周開有數(shù)條通槽以利排渣；尖形帶槽頂出桿(57)的頂部有一圓錐(9)。
7.按照權(quán)利要求3所述的一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝的復(fù)合冷擠壓裝置，其特征是上擠孔凸模(20)和下擠孔凸模(27)的頂部均各自焊接有硬質(zhì)合金圓工作頭(7)，其長度為5mm-8mm，其工作帶長度為0.5mm-0.8mm。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種高強度摩托車方向柱錐形立管冷擠壓加工工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品，其特征是一種高強度的摩托車方向柱錐形立管坯件(4)，其小端內(nèi)孔有倒角狀。
9.按照權(quán)利要求(2)所述的一種高強度摩托車方向柱錐形立管冷擠壓加工工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品，其特征是全部精加工好的高強度摩托車方向柱錐形立管成品(5)。
全文摘要
一種高強度摩托車方向柱錐形立管的冷擠壓加工工藝，首先將棒料圓鋼下料、倒角、磷化、皂化，然后將其復(fù)合冷擠壓成高強度中空管坯件，鉆去連皮，再一次磷化、皂化后，在四柱液壓機的四柱模架內(nèi)的成形模具內(nèi)，將其冷擠壓成形為高強度的摩托車方向柱錐形立管。本產(chǎn)品不但具有更高的機械抗拉、抗扭、抗壓強度，大為提高使用壽命，而且同軸度更高，減少后續(xù)精加工余量，還節(jié)約成本，經(jīng)濟效益好。
文檔編號B21C23/00GK1994605SQ200610095049
公開日2007年7月11日 申請日期2006年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
發(fā)明者陳波 申請人:陳波, 代明恒