可控懸架減振器活塞桿制造工藝的研究

王金玉，邱亞男，孫曉幫

（1.錦州萬友機械部件有限公司，遼寧 錦州 121007；2.遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121001）

可控懸架減振器活塞桿制造工藝的研究

王金玉1，邱亞男1，孫曉幫2

（1.錦州萬友機械部件有限公司，遼寧 錦州 121007；2.遼寧工業(yè)大學(xué)，遼寧 錦州 121001）

參考現(xiàn)有可控懸架減振器空心活塞桿的各類制造工藝，將國內(nèi)外不同的生產(chǎn)制造工藝進行整合及優(yōu)化，首次提出以冷拔/斷料、磨削外圓、成形/對接、磨削外圓、表面熱處理、磨削外圓、CNC加工、深孔（交叉孔）加工、滾絲、磨削外圓、表面研磨、微裂紋鍍鉻、后研磨等為基礎(chǔ)的空心活塞桿制造流程，以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，可全面提升汽車零部件行業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益上的最優(yōu)化。

活塞桿；可控懸架減振器；制造工藝；生產(chǎn)效率

KCLC NO.:U463.33Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)03-38-03

引言

可控懸架減振器活塞桿作為可控懸架減振器核心零件之一，不僅結(jié)構(gòu)形式要滿足阻尼控制的需要，而且要承受交變的軸向力、側(cè)向力和摩擦力，同時還要克服振動、溫升、灰塵等惡劣工況。所以批量生產(chǎn)精度高、性能好的可控懸架減振器活塞桿對于提高懸架系統(tǒng)性能及提高整車平順性和舒適性具有重要意義，研究可控懸架減振器活塞桿工藝體系和生產(chǎn)試驗設(shè)備意義重大。

1、工藝流程

可控懸架減振器活塞桿制造工藝流程由冷拔/斷料→磨削外圓→成形/對接→磨削外圓→表面熱處理→磨削外圓→CNC加工→深孔（交叉孔）加工→滾絲→磨削外圓→表面研磨→微裂紋鍍鉻→鍍后研磨→專項檢驗→包裝入庫組成。主要流程特點及目的介紹如下：

（1）冷拔/斷料：可控懸架減振器活塞桿材料為45、35、25、S45C、S35C、S25C 20Mn2、F45MnVS等，來料包括實心圓材和管材兩種，圓材冷拔采用外表面冷拔技術(shù)，管材冷拔采用加芯冷拔技術(shù)。該項流程可以提高材料的屈服極限、表面加工精度和冷做硬化程度。冷拔前，通過來料的性能、內(nèi)外徑尺寸等確定冷拔速度、冷拔后尺寸、延伸率、冷做硬化程度等冷拔技術(shù)參數(shù)；通過測量冷拔后樣件尺寸，對冷拔后材料進行拉、彎斷試驗，進而驗證并優(yōu)化冷拔技術(shù)參數(shù)。最后，將冷拔后的管材或?qū)嵭膱A材按指定長度采用鋸削的方法切斷。

（2）成形/對接：汽車在運動過程中，活塞桿要承受交變的軸向力以及側(cè)向力，為了保證可控懸架減振器活塞桿的力學(xué)性能同時兼顧減振器在車身處的安裝可靠性，這就要求桿體有足夠的韌性，用戶端有足夠的機械強度和硬度。故采用雙材料焊接技術(shù)，即桿體采用低碳鋼，保證足夠的韌性，用戶端采用高碳鋼或合金鋼，保證足夠的機械強度和硬度，從而實現(xiàn)可控懸架減振器活塞桿的力學(xué)特性要求。雙材料焊接工藝核心是保證焊接處的質(zhì)量和性能以及焊后樣件的尺寸。成形/對接工藝過程中，根據(jù)客戶需求采用摩擦焊接和激光焊接兩種技術(shù)方法。在摩擦焊接技術(shù)中，采用凹槽去熔渣的摩擦焊接方法，首先將用戶端車削出熔渣凹槽；然后將用戶端和管材進行雙材料摩擦焊接，摩擦過程產(chǎn)生的熱使接觸端面達到熱塑性狀態(tài)，隨后迅速頂鍛，頂鍛產(chǎn)生的管內(nèi)熔渣流入用戶端凹槽中，減少了繁瑣的長孔除熔渣工序；最后，利用車削去除頂鍛產(chǎn)生的外表面熔渣。在激光焊接技術(shù)中，采用激光&二氧化碳保護焊聯(lián)合焊接方法，即通過中小功率的激光焊接聯(lián)合二氧化碳保護焊，實現(xiàn)了大厚度（≥5mm）、高質(zhì)量、高性能的焊接，焊后無需熔渣處理，可直接計入磨削外圓工序。

（3）表面熱處理：對焊接后的可控懸架減振器活塞桿表面進行淬火和回火熱處理。在淬火工藝過程中，研發(fā)淬火參數(shù)可控技術(shù)，通過嚴格控制感應(yīng)淬火頻率、淬火功率、淬火時間（或通過速度）、樣件轉(zhuǎn)速，淬火液溫度、壓力、流量等參數(shù)，針對不同規(guī)格的活塞桿，實現(xiàn)了不同長度、深度和硬度的淬火。

（4）CNC加工：通過控制主軸轉(zhuǎn)速和進給量，在數(shù)控車床上車削客戶端和活塞端螺紋底徑，并車削活塞端外圓直徑；使用專用夾具提高CNC加工時工件的側(cè)向支撐剛度。

（5）深孔（交叉孔）加工：針對中空活塞桿采用深孔轉(zhuǎn)削技術(shù)，采用專用復(fù)合刀具對活塞桿的軸向進行深孔加工。通過嚴格控制工藝系統(tǒng)剛度，特別是刀具剛度和切削量，大幅提高了孔的尺寸精度（IT6以上）、表面粗糙度和生產(chǎn)效率。

針對十字交叉孔活塞桿，采用單工序自動加工技術(shù)，在一臺設(shè)備上轉(zhuǎn)削出滿足需求的十字交叉孔，同樣也提高了生產(chǎn)效率和加工精度。另外，采用內(nèi)窺呈像檢測技術(shù)，檢查內(nèi)孔的表面狀態(tài)（尤其是十字交叉處的毛刺）以提高了檢測精度；采用磨粒流去毛刺技術(shù)，利用磨粒流設(shè)備將磨膏高速擠入軸孔中，磨膏中含有磨粒，磨膏高速運動過程中，磨粒通過摩擦內(nèi)壁將孔內(nèi)毛刺磨除，實現(xiàn)了十字交叉孔自動高效去毛刺。

（6）滾絲：通過控制滾絲輪壓力和進給、滾絲時間，加工可控懸架減振器活塞桿端部的外螺紋，螺紋精度6g以上。滾絲工藝保證了外螺紋精度，減小了應(yīng)力集中，提高了外螺紋力學(xué)性能，還大幅提高了生產(chǎn)效率。

（7）磨削外圓：采用超寬UB砂輪進行無心磨削，通過控制無心磨導(dǎo)輪的傾角、導(dǎo)輪參數(shù)等，去除可控懸架減振器活塞桿的表面缺陷層，并減小直線度誤差、圓度和圓柱度誤差以及表面粗糙度，同時針對的不同磨削外圓工序，都需要嚴格控制不同的外圓尺寸精度。

（8）表面研磨：這項工藝可以提高汽車可控懸架減振器活塞桿外圓的表面質(zhì)量，為之后表面微裂紋鍍鉻奠定基礎(chǔ)。

（9）微裂紋鍍鉻：可控懸架減振器活塞桿不僅要滿足力學(xué)特性要求，而且還要具有良好的耐腐蝕和摩擦特性。通過微裂紋鍍硬鉻，不僅保證了活塞桿表面的耐腐蝕特性，其含油特點還保證了表面良好的摩擦特性。此工藝通過嚴格控制槽液成份、密度、溫度和電流、電鍍時間，對可控懸架減振器活塞桿進行微裂紋鍍鉻以滿足鍍層硬度、深度和微裂紋數(shù)量等要求。

（10）鍍后研磨：通過鍍后研磨，進一步提高可控懸架減振器活塞桿外圓的表面質(zhì)量。

2、關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備

（1）焊接技術(shù)：可控懸架減振器活塞桿成形/對接工藝過程中，創(chuàng)新性地采用凹槽去熔渣的摩擦焊接方法，熔渣流入用戶端凹槽中，減少了繁瑣的長孔除熔渣工序，大大提高了生產(chǎn)效率。同時采用激光&二氧化碳保護焊聯(lián)合焊接技術(shù)，大大減小熱影響區(qū)和熱變形，提高了焊接質(zhì)量，焊后無需熔渣處理，可直接計入磨削外圓工序。

（2）十字交叉孔加工設(shè)備：采用單工序自動加工，在一臺設(shè)備上轉(zhuǎn)削出滿足需求的十字交叉孔，提高了生產(chǎn)效率和加工精度，采用內(nèi)窺呈像檢測和磨粒流去毛刺設(shè)備，實現(xiàn)了十字交叉孔自動高效去毛刺。

（3）淬火設(shè)備：本項目研發(fā)通過式淬火設(shè)備，通過控制起止淬火點、運轉(zhuǎn)通過速度、淬火頻率、淬火功率、淬火液溫度、壓力和流量等相關(guān)參數(shù)，滿足產(chǎn)品淬火硬層要求。

（4）電鍍技術(shù)與設(shè)備：采用表面微裂紋鍍硬鉻可控技術(shù)，對電鍍設(shè)備提出嚴格要求，可精確控制槽液成份、密度、溫度和電流、電鍍時間等參數(shù)，實現(xiàn)高質(zhì)量的電鍍層，同時大幅降低了設(shè)備成本。

（5）質(zhì)量追溯技術(shù)：采用信息管理與預(yù)警系統(tǒng)，把可控懸架減振器活塞桿關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)過程參數(shù)、質(zhì)量檢驗和性能試驗信息存儲于產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫，利用加工過程質(zhì)量控制理論進行統(tǒng)計分析，不僅實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量追溯，而且實現(xiàn)了制造過程質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)警。

3、主要技術(shù)特征

（1）焊接處的機械強度、抗拉和抗彎性能不低于中空活塞桿本體性能。

（2）鍍層硬度≥900HV，鍍層厚度17±5μm，鍍層表面微裂紋均勻，微裂紋數(shù)量可實現(xiàn)在400-1200條/cm范圍內(nèi)可控，外表面粗糙度不低于Ra0.07，外表面無瑕疵，且清潔度滿足要求。

（3）淬火層厚度在0.8-5.0mm范圍內(nèi)可控，淬火層硬度60±3HRC。

（4）軸向通孔、十字交叉孔均無毛刺，孔表面粗糙度不低于Ra2.5。

（5）尺寸檢測、形位公差檢測滿足要求。

（6）滿足彎斷試驗、沖擊斷裂試驗、鹽霧試驗、側(cè)向疲勞彎曲試驗、旋轉(zhuǎn)疲勞試驗要求。

4、結(jié)論

該方案研整合了國內(nèi)外各種先進制造工藝并加上自主創(chuàng)新，可以有效提升可控懸架減振器活塞桿品質(zhì)和性能，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，可全面提升汽車零部件行業(yè)的競爭能力，從而達到經(jīng)濟效益和社會效益上的最優(yōu)化。

Controllable Suspension Shock Absorber Piston Rod Manufacturing Technology Research

Wang Jinyu1, Qiu Yanan1, Sun Xiaobang2
（1.Jinzhou Wanyou Mechanical Parts CO. LTD Liaoning Jinzhou 121007; 2. Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001）

Reference existing hollow controllable suspension shock absorber piston rod of all kinds of manufacturing process, integration and optimization different manufacturing process from domestic and abroad.Proposed by cold drawing/cutting, grinding, cylindrical, forming/docking,cylindrical grinding, surface heat treatment, cylindrical grinding, CNC machining, deep hole hole processing, thread rolling, cylindrical grinding, surface grinding, micro cracks after chrome plating, grinding, etc. firstly. On the basis of the hollow piston rod manufacturing process, to reduce production costs, improve production efficiency, can improve auto parts industry on the economic and social benefits of the optimization.

The piston rod; Controllable suspension shock absorber; Manufacturing process; The production efficiency

U463.33

A

1671-7988(2017)03-38-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.03.015

王金玉，就職于錦州萬友機械部件有限公司。