铜衬套压制方法及压制工装

技术领域

本发明属于零件压制方法技术领域，涉及一种铜衬套压制方法及压制工装，用于铝合金壳体铜衬套压制中。

背景技术

在机械加工中，铝合金壳体与铜衬套的压制一般用热压法，具体是将铝合金壳体先放入150～170℃的干燥箱内，并保温5～10分钟；将铜衬套装在芯轴上放入液氮中保持不少于5分钟，至液氮停止“沸腾”迅速将铜衬套压入铝合金壳体内，现有的热压法利用的是不同材质热膨胀系数不同产生的工程应用经验，虽然能实现铜衬套的压制，但是现有的铜衬套压入铝合金壳体后存在反弹现象，本来压入衬套孔底部的铜衬套经过一段时间后会沿轴向上窜，使铜衬套底面与铝合金衬套孔底部存在间隙，不满足产品使用要求，质量隐患大，特别是对一些复杂铝合金盲孔系中的铜衬套，如果没有工程经验不易发现铜衬套的“反弹”现象，质量隐患巨大。

发明内容

针对现有铝合金壳体压制铜衬套后出现的反弹的技术问题，本发明提供一种能有效避免“反弹”、压制质量稳定可靠的铜衬套压制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种铜衬套压制方法，包括以下步骤：

1)将铝合金壳体在温度150～170℃下加热，保温40分钟，备用；

2)将铜衬套放入液态氮中冷却至不冒气泡，备用；

3)将步骤2)冷却的铜衬套放于步骤1)加热后的铝合金壳体内，将铜衬套向下压制到铝合金壳体底部，停留3-5分钟；

4)待铝合金壳体冷却后，再保持4小时，得到壳体组件；

5)将步骤4)的壳体组件在温度120～150℃下，保持2小时，然后连续冲压铜衬套多次，直至铜衬套向下再次被压制到铝合金壳体底部，再次冷却，完成压制。

进一步的，所述步骤4)中冷却后，铜衬套与铝合金壳体之间的间隙不大于0.01。

进一步的，所述步骤5)再次冷却后，铜衬套与铝合金壳体之间的间隙不大于0.01，铜衬套与铝合金壳体之间的缝隙深度不大于0.5mm。

进一步的，所述步骤5)是通过提前加工好的压制工装完成的。一种实现所述的铜衬套压制方法的压制工装，所述压制工装包括从上自下依次同轴放置的压紧垫块和固定件；铝合金壳体卡入固定件内，铜衬套置于铝合金壳体内，并通过上方的压紧垫块将铜衬套向下压制在铝合金壳体底部。

进一步的，所述固定件包括底座以及在置于底座上的导向套；所述底座与导向套同轴设置，所述铝合金壳体通过导向套卡入底座内。

本发明的有益效果是：本发明提供一种铜衬套压制方法，先对铝合金壳体进行加热，然后将铜衬套与铝合金壳体压制组成壳体组件；然后对带铜衬套的壳体组件进行二次加热，再进行二次压制，进一步将铜衬套压到铝合金壳体底部；本发明提供的二次热压法，解决了铜衬套压制后的“反弹”现象带来的质量风险和隐患，提高了铝合金壳体压制铜衬套的质量。进一步的，本发明提供一种压制工装，通过使用压制工装，实现快速压制，以保证压套质量的目的。

附图说明

图1为现有的压制工装示意图；

图2为现有的导向杆示意图；

图3为本发明提供的压制工装结构示意图；

图4为本发明铝合金壳体与铜衬套压制后示意图；

其中：

1—底座；2—导向套；3—铝合金壳体；4—铜衬套；5—导向杆；6—滚珠；7—压力弹簧；8—压紧垫块。

具体实施方式

现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。

参见图1，传统压套专用工装进行一次压套，保证铜衬套4压到底即可，但由于铜衬套4与铝合金壳体3之间的冷热伸缩系数不一致，在压制过程中会造成二者之间存在一定间隙，无法保证铝合金壳体3压制铜衬套4的质量。

压制前，先检查如图1所示工装，底座1的A面光滑、平整，无高点及毛刺，并将所有工装有序摆放至工作台上，做好压套准备工作。

将铝合金壳体3入电热干燥箱内升温至150～170℃，保温40分钟；将铜衬套放入液态氮中冷却至不冒气泡。

将底座1放于工作台上，将导向套2放于底座1的台阶端面上形成组合工装，再将铝合金壳体3从加温箱取出放入组合工装的导向套2内。利用导向杆5穿入铜衬套4的孔内，从液氮盒取出铜衬套4，迅速放入铝合金壳体3的孔内，并向下压到底，停滞时间3-5分钟，取出铝合金壳体3和铜衬套4形成的组合件，放于工作台上，待铝合金壳体3冷却后用0.01mm的塞尺检查接合部位，保证铜衬套4与铝合金壳体3间隙不大于0.01mm。

但是由于铜衬套及铝合金壳体之间的冷热伸缩系数不一致，导致二者之间产生一定缝隙即铜衬套会沿着轴向出现“反弹”现象，导致质量差。但是采用传统的压制方法，铜衬套4配合要素要求精密，铜衬套4压制的稳定性影响产品的使用性能，因此铜衬套4的压制方法是影响产品性能的关键，工程验证中铜衬套4压制后沿着轴向“反弹”是影响压套质量瓶颈。

一般铝合金壳体3压制铜衬套4为过盈配合0.06-0.09mm，以基孔制磨削铜衬套外径尺寸及圆柱度0.003mm、粗糙度Ra0.2，端面平面度0.01mm，垂直度0.01mm。采用现有的压制方法，铜衬套容易出现反弹，需要寻找一种新的压制方法。

本发明提供一种铜衬套压制方法，主要是利用二次热压法。具体包括以下步骤：

1)将铝合金壳体3在温度150～170℃下加热，保温40分钟，备用；

2)将铜衬套4放入液态氮中冷却至不冒气泡，备用；

3)将步骤2)冷却的铜衬套4放于步骤1)加热后的铝合金壳体3内，将铜衬套4向下压制到铝合金壳体3底部，铜衬套4与铝合金壳体3的内底面相接触，停留3-5分钟；

4)待铝合金壳体3冷却后，并保持4小时，得到壳体组件；

5)将步骤4)的壳体组件在温度120～150℃下，保持2小时后，连续冲压铜衬套4多次，直至铜衬套4向下再次被压制到铝合金壳体3底部，再次冷却，完成压制。

具体的步骤是：

a、检查底座1的A面光滑、平整，无高点及毛刺，并将底座1、导向套2、导向杆5和压紧垫块8摆放至工作台上，做好压套准备工作。

b、将底座1放于工作台上，将铝合金壳体3放入电热干燥箱内升温至150～170℃，保温40分钟；将铜衬套4放入液态氮中冷却至不冒气泡。

c、将导向套2放于底座1的台阶端面上形成组合工装，再将铝合金壳体3从加温箱取出放入组合工装中；将导向杆5穿入铜衬套4孔内，从液氮盒取出，迅速放入铝合金壳体3的孔内，将铜衬套4压制到底，停滞3-5分钟，铝合金壳体3和铜衬套4形成壳体组件，取出壳体组件，放于工作台上，待铝合金壳体3冷却后用0.01mm的塞尺检查接合部位，保证铜衬套4与铝合金壳体3之间的间隙不大于0.01mm。

参见图2，导向杆5为T形结构，上部为长柱体，下部为短柱体，且长柱体的宽度大于短柱体的宽度，短柱体侧壁上设置开槽，开槽由侧壁向短柱体内部延伸，开槽的轴向与短柱体轴向垂直，开槽内的轴向上设置压力弹簧，压力弹簧7伸出开槽的一端设置滚珠6，使用时，下部的短柱体穿入铜衬套4孔内，将从铜衬套4液氮盒取出，迅速放入铝合金壳体3的孔内。

d、待壳体组件完全冷却后，保持4小时，再将壳体组件(参见图4，铝合金壳体3和铜衬套4整体)放入电热干燥箱内升温至120～150℃，保持2小时；将加热的壳体组件取出，并放置于图3所示的固定件上，将铝合金壳体3置于导向套2内，然后将压紧垫块8放置于铜衬套4的上端面，用机械压力机连续冲压3-5次压到底，取出壳体组件放于工作台上冷却后，用0.01mm的塞尺检查接合部位，保证铜衬套4与铝合金壳体3之间的间隙不大于0.01mm，检查铜衬套4与铝合金壳体3之间的缝隙深度不大于0.5mm范围内进行。

参见图3，压制工装包括从上自下依次同轴放置的压紧垫块8和固定件；铝合金壳体3卡入固定件内，铜衬套4置于铝合金壳体3内，并通过上方的压紧垫块8将铜衬套4向下压制在铝合金壳体3底部。

固定件包括底座1以及在置于底座1上的导向套2；底座1与导向套2同轴设置，铝合金壳体3通过导向套2卡入底座1内。

本发明压紧垫块8为上大下小的T形结构，下部伸入铜衬套4孔内，压紧垫块8的台阶面与铜衬套4上端面接触，压紧垫块8的上部宽度大于铝合金壳体3的宽度，保证衬套压制过程稳定。

本发明提供的压制工装，保证衬套压制过程质量稳定可靠；同时对压套后的铝合金壳体组件进行二次加热后，将铜衬套压到底，起到压套质量双重保险的效果。

经过大量工程验证数据，本发明提供的铜衬套二次热压方法，避免了铜衬套压装后的“反弹”现象，彻底解决了铜衬套压制的质量隐患。

本发明提供的二次热压法，在军工产品生产中广泛应用，实现铝合金壳体压制铜衬套的可靠性；为同结构铝合金壳体组件的加工提供一种新方法和依据，在技术能力提升、批量生产中意义重大。