可控悬架减振器活塞杆制造工艺的研究

王金玉，邱亚男，孙晓帮

（1.锦州万友机械部件有限公司，辽宁 锦州 121007；2.辽宁工业大学，辽宁 锦州 121001）

可控悬架减振器活塞杆制造工艺的研究

王金玉1，邱亚男1，孙晓帮2

（1.锦州万友机械部件有限公司，辽宁 锦州 121007；2.辽宁工业大学，辽宁 锦州 121001）

参考现有可控悬架减振器空心活塞杆的各类制造工艺，将国内外不同的生产制造工艺进行整合及优化，首次提出以冷拔/断料、磨削外圆、成形/对接、磨削外圆、表面热处理、磨削外圆、CNC加工、深孔（交叉孔）加工、滚丝、磨削外圆、表面研磨、微裂纹镀铬、后研磨等为基础的空心活塞杆制造流程，以降低生产成本，提高生产效率，可全面提升汽车零部件行业的经济效益和社会效益上的最优化。

活塞杆；可控悬架减振器；制造工艺；生产效率

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

引言

可控悬架减振器活塞杆作为可控悬架减振器核心零件之一，不仅结构形式要满足阻尼控制的需要，而且要承受交变的轴向力、侧向力和摩擦力，同时还要克服振动、温升、灰尘等恶劣工况。所以批量生产精度高、性能好的可控悬架减振器活塞杆对于提高悬架系统性能及提高整车平顺性和舒适性具有重要意义，研究可控悬架减振器活塞杆工艺体系和生产试验设备意义重大。

1、工艺流程

可控悬架减振器活塞杆制造工艺流程由冷拔/断料→磨削外圆→成形/对接→磨削外圆→表面热处理→磨削外圆→CNC加工→深孔（交叉孔）加工→滚丝→磨削外圆→表面研磨→微裂纹镀铬→镀后研磨→专项检验→包装入库组成。主要流程特点及目的介绍如下：

（1）冷拔/断料：可控悬架减振器活塞杆材料为45、35、25、S45C、S35C、S25C 20Mn2、F45MnVS等，来料包括实心圆材和管材两种，圆材冷拔采用外表面冷拔技术，管材冷拔采用加芯冷拔技术。该项流程可以提高材料的屈服极限、表面加工精度和冷做硬化程度。冷拔前，通过来料的性能、内外径尺寸等确定冷拔速度、冷拔后尺寸、延伸率、冷做硬化程度等冷拔技术参数；通过测量冷拔后样件尺寸，对冷拔后材料进行拉、弯断试验，进而验证并优化冷拔技术参数。最后，将冷拔后的管材或实心圆材按指定长度采用锯削的方法切断。

（2）成形/对接：汽车在运动过程中，活塞杆要承受交变的轴向力以及侧向力，为了保证可控悬架减振器活塞杆的力学性能同时兼顾减振器在车身处的安装可靠性，这就要求杆体有足够的韧性，用户端有足够的机械强度和硬度。故采用双材料焊接技术，即杆体采用低碳钢，保证足够的韧性，用户端采用高碳钢或合金钢，保证足够的机械强度和硬度，从而实现可控悬架减振器活塞杆的力学特性要求。双材料焊接工艺核心是保证焊接处的质量和性能以及焊后样件的尺寸。成形/对接工艺过程中，根据客户需求采用摩擦焊接和激光焊接两种技术方法。在摩擦焊接技术中，采用凹槽去熔渣的摩擦焊接方法，首先将用户端车削出熔渣凹槽；然后将用户端和管材进行双材料摩擦焊接，摩擦过程产生的热使接触端面达到热塑性状态，随后迅速顶锻，顶锻产生的管内熔渣流入用户端凹槽中，减少了繁琐的长孔除熔渣工序；最后，利用车削去除顶锻产生的外表面熔渣。在激光焊接技术中，采用激光&二氧化碳保护焊联合焊接方法，即通过中小功率的激光焊接联合二氧化碳保护焊，实现了大厚度（≥5mm）、高质量、高性能的焊接，焊后无需熔渣处理，可直接计入磨削外圆工序。

（3）表面热处理：对焊接后的可控悬架减振器活塞杆表面进行淬火和回火热处理。在淬火工艺过程中，研发淬火参数可控技术，通过严格控制感应淬火频率、淬火功率、淬火时间（或通过速度）、样件转速，淬火液温度、压力、流量等参数，针对不同规格的活塞杆，实现了不同长度、深度和硬度的淬火。

（4）CNC加工：通过控制主轴转速和进给量，在数控车床上车削客户端和活塞端螺纹底径，并车削活塞端外圆直径；使用专用夹具提高CNC加工时工件的侧向支撑刚度。

（5）深孔（交叉孔）加工：针对中空活塞杆采用深孔转削技术，采用专用复合刀具对活塞杆的轴向进行深孔加工。通过严格控制工艺系统刚度，特别是刀具刚度和切削量，大幅提高了孔的尺寸精度（IT6以上）、表面粗糙度和生产效率。

针对十字交叉孔活塞杆，采用单工序自动加工技术，在一台设备上转削出满足需求的十字交叉孔，同样也提高了生产效率和加工精度。另外，采用内窥呈像检测技术，检查内孔的表面状态（尤其是十字交叉处的毛刺）以提高了检测精度；采用磨粒流去毛刺技术，利用磨粒流设备将磨膏高速挤入轴孔中，磨膏中含有磨粒，磨膏高速运动过程中，磨粒通过摩擦内壁将孔内毛刺磨除，实现了十字交叉孔自动高效去毛刺。

（6）滚丝：通过控制滚丝轮压力和进给、滚丝时间，加工可控悬架减振器活塞杆端部的外螺纹，螺纹精度6g以上。滚丝工艺保证了外螺纹精度，减小了应力集中，提高了外螺纹力学性能，还大幅提高了生产效率。

（7）磨削外圆：采用超宽UB砂轮进行无心磨削，通过控制无心磨导轮的倾角、导轮参数等，去除可控悬架减振器活塞杆的表面缺陷层，并减小直线度误差、圆度和圆柱度误差以及表面粗糙度，同时针对的不同磨削外圆工序，都需要严格控制不同的外圆尺寸精度。

（8）表面研磨：这项工艺可以提高汽车可控悬架减振器活塞杆外圆的表面质量，为之后表面微裂纹镀铬奠定基础。

（9）微裂纹镀铬：可控悬架减振器活塞杆不仅要满足力学特性要求，而且还要具有良好的耐腐蚀和摩擦特性。通过微裂纹镀硬铬，不仅保证了活塞杆表面的耐腐蚀特性，其含油特点还保证了表面良好的摩擦特性。此工艺通过严格控制槽液成份、密度、温度和电流、电镀时间，对可控悬架减振器活塞杆进行微裂纹镀铬以满足镀层硬度、深度和微裂纹数量等要求。

（10）镀后研磨：通过镀后研磨，进一步提高可控悬架减振器活塞杆外圆的表面质量。

2、关键技术与设备

（1）焊接技术：可控悬架减振器活塞杆成形/对接工艺过程中，创新性地采用凹槽去熔渣的摩擦焊接方法，熔渣流入用户端凹槽中，减少了繁琐的长孔除熔渣工序，大大提高了生产效率。同时采用激光&二氧化碳保护焊联合焊接技术，大大减小热影响区和热变形，提高了焊接质量，焊后无需熔渣处理，可直接计入磨削外圆工序。

（2）十字交叉孔加工设备：采用单工序自动加工，在一台设备上转削出满足需求的十字交叉孔，提高了生产效率和加工精度，采用内窥呈像检测和磨粒流去毛刺设备，实现了十字交叉孔自动高效去毛刺。

（3）淬火设备：本项目研发通过式淬火设备，通过控制起止淬火点、运转通过速度、淬火频率、淬火功率、淬火液温度、压力和流量等相关参数，满足产品淬火硬层要求。

（4）电镀技术与设备：采用表面微裂纹镀硬铬可控技术，对电镀设备提出严格要求，可精确控制槽液成份、密度、温度和电流、电镀时间等参数，实现高质量的电镀层，同时大幅降低了设备成本。

（5）质量追溯技术：采用信息管理与预警系统，把可控悬架减振器活塞杆关键制造环节过程参数、质量检验和性能试验信息存储于产品信息数据库，利用加工过程质量控制理论进行统计分析，不仅实现了产品质量追溯，而且实现了制造过程质量监控和预警。

3、主要技术特征

（1）焊接处的机械强度、抗拉和抗弯性能不低于中空活塞杆本体性能。

（2）镀层硬度≥900HV，镀层厚度17±5μm，镀层表面微裂纹均匀，微裂纹数量可实现在400-1200条/cm范围内可控，外表面粗糙度不低于Ra0.07，外表面无瑕疵，且清洁度满足要求。

（3）淬火层厚度在0.8-5.0mm范围内可控，淬火层硬度60±3HRC。

（4）轴向通孔、十字交叉孔均无毛刺，孔表面粗糙度不低于Ra2.5。

（5）尺寸检测、形位公差检测满足要求。

（6）满足弯断试验、冲击断裂试验、盐雾试验、侧向疲劳弯曲试验、旋转疲劳试验要求。

4、结论

该方案研整合了国内外各种先进制造工艺并加上自主创新，可以有效提升可控悬架减振器活塞杆品质和性能，降低生产成本，提高生产效率，可全面提升汽车零部件行业的竞争能力，从而达到经济效益和社会效益上的最优化。

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，就职于锦州万友机械部件有限公司。