Способ изготовления изделий типа колес Советский патент 1993 года по МПК B21K1/28 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении объемной штамповкой автомобильных и мм подобных колес и деталей типа корпусов или сосудов высокого давления с перегородкой внутри.

Известен способ изготовления автомобильных колес из легких сплавов, при. котором холодной штамповкой (комбинированным выдавливанием) изготавливают цилиндрическую заготовку с расположенной внутри ближе к одному из торцов перегородкой, затем в центре перегородки формируют ступицу с отверстием, после чего у .меньшей части трубчатой заготовки расширяют в радиальном направлении кромки отверстия, формуя часть обода и фланец (реборду), а заканчивают процесс, обжимая полуфабрикат в радиальном направлении роликами, уменьшая при этом диаметр перегородки и формуя обод 1.

К недостаткам известного способа необходимо отнести ограниченность сортамента изготавливаемых колес, которые могут быть выполнены со стенкой обода и реборд постоянной толщины, что в реальных условиях будет ограниченность возможности применения способа и увеличивать расход металла и объем механической обработки при изготовлении колес с усиленными ребордами.

ел

со

Известен способ изготовления колес из легких сплавов, включающий подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковод части, фор- мировэние профиля ободной части с ребордами, окончательную термическую и механическую обработку 2.

- К недостаткам известного способа можно отнести значительное количество пере- ходов более 5, применение оборудования с различной производительностью и точностью обработки, что приводит к общему снижению производительности линии или участка по изготовлению колес и не позво- ляет расширить их сортамент за счет изменения формы.

Сущность изобретения, касающегося способа изготовления изделий типа колес, включающего подготовку исходной заготов- ки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части, формирование профиля ободной части с ребордами, окончательную термическую и механическую обработку вы- ражается в том, что изготовление полуфабриката в виде чаши осуществляют прямым выдавливанием стенки постоянной толщины с одновременным образованием с обратной стороны донной части над стенкой кольцевого выступа, формовку реборды и дисковой части начинают деформированием наружной поверхности донной части, а заканчивают образованием по периметру из кольцевого выступа и металла, вытесняв- мого из донной части, фланца реборды, после чего формообразуют радиальным перемещением металла стенки профиль ободной части, доформовывая из стенки вторую реборду, при следующем соотноше- нии размеров;

Р DB

0,01 Dn DB 0.,99DP, где D - наружный диаметр стенки, мм; .

DB -наружный диаметр выступа, мм;

.Dn - диаметр (посадочный) полки обода, мм;

Dp-диаметр выступа для наружной реборды, мм

При механической обработке часть дон- ного рельефа удаляют точением.

Технический результат выражается в том, что для расширения сортамента изготавливаемых изделий типа колес применен комбинированный процесс обработки ме- таллов давлением, включающий поочередно применяемые операции прямого и обратного выдавливаниям одновременным перераспределением металла относительно оси заготовки и сочетающиеся с ними

операции раздачи и обжатия стенки получаемого полуфабриката при определенном соотношении размеров. Такое сочетание операций позволяет изготавливать гамму изделий с различным сочетанием получаемых толщин стенок обода, толщин стенок фланцев реборд и донной части, которая может быть выполнена сколь угодно сложной, что позволяет существенно расширить сортамент изготавливаемых изделий от колес легковых автомобилей к колесам грузовых автомобилей.

Получение стенок переменной толщины позволяет, кроме того, сократить на 10-20% расход металла и повысить общую производительность какза счет уменьшения объема механической обработки, так и за счет предложенной совокупности операций.

На фиг.1 представлен этап образования чаши; на фиг.2 - образование рельефа на донной части, и ступенчатой по периметру; на фиг.З - обжатие фланца и радиальное перемещение стенки раздачей.

Способ изготовления изделий осуществляется следующим образом.

Сначала любым из известных способов подготавливают исходную заготовку в виде плоской или фасонной (выпукло-вогнутой) шайбы 1. Полученную исходную заготовку 1 укладывают в полость матрицы 2, расположенной на столе 3 пресса, на неподвижный пуансон 4 (фиг.1 а), после чего опускают пуансон 5 и усилием Р производят прямое выдавливание металла заготовки в кольцевой зазор между матрицей 2 и пуансоном 4, образуя чашу со стенкой 6 постоянной толщины диаметра D и кольцевым выступом 7 с обратной стороны чаши с.диаметром DB большим, чем диаметр D (фиг.1б). По окончанию процесса изготовления промежуточного полуфабриката в виде чаши последнюю удаляют из полости матрицы выталкивателем 8.

Полученный таким образом промежуточный полуфабрикат 9 укладывают в матрицу 10 следующего штампа, закрепленного на столе 3 пресса, таким образом, чтобы стенка полуфабриката разместилась в кольцевом зазоре, образованном полостью матрицы 10 и центральным пуансоном 11 (фиг.2а), Затем подводят пуансон 12 и усилием Р производят формовку, деформируя сначала донную часть с максимальной степенью деформации со стороны наружной поверхности 13, заканчивая процесс формовки образованием по периметру из кольцевого выступа и металла, вытесняемого из донной части, реборды, состоящей из собственно наружной реборды 14с диаметром Dp с основанием и полкой и части обода

15 его посадочного места, примыкающей к реборде и имеющей диаметр Dp, При этом обеспечивается соотношение размеров 1,01Dn D 0,99DP с учетом припуска на мехобработку, если таковая предусматривается (фиг,2б). Указанные соотношения диаметральных размеров полуфабриката обеспечивают беспрепятственную его укладку в последующий штамп и позволяют предварительно перераспределять металл с завязкой волокна получаемой затем реборды, После формовки полуфабрикат удаляется из полости штампа выталкивателем 16,

В дальнейшем полуфабрикат размещают донной частью на толкателе 17 окончательного штампа и с помощью буферного устройства 18 с усилием обжимают разъемной матрицей 19 отформованную раньше реборду и часть обода (фиг,За), а затем, не. снимая радиального усилил обжатия, опускают пуансон 20 и раздают на конус и до- формовывают из стенки полуфабриката часть обода 21 и вторую реборду 22 (фиг.Зб).

Предварительно отформованный таким образом полуфабрикат в дальнейшем размещают в штампе, аналогичным показанному на (фиг.З), в котором и производят окончательное формование обода и реборд, осуществляя радиальное перемещение (раздачу) пуансоном части стенки полуфабриката с образованием профиля обода и обеих реборд (фиг.3а,б).

Отштампованные в соответствии с фиг.З изделия подвергают окончательной термической обработке, после чего механически обрабатывают на требуемые размеры.

При этом при обработке донной части удаляется часть выштампованного в донной части рельефа, что позволяет вскрыть фасонные отверстия в дне часть осуществления вентиляции тормозов и придания оригинального вида.

В связи с тем, что предложенный способ позволяет приблизить форму получаемого изделия к форме готовой детали, обьем механической обработки резко сокращается, что в свою очередь резко снижает расход металла. Этому также способствует проведение операции формообразования без вытеснения металла в облой.

Все изложенное одновременно влияет и на повышение производительности, так как уменьшение объема заготовки и расчленение процесса на ряд элементарных операций позволяет строить технологические линии, работающие в автоматическом или близком к этому режиме.

В зависимости от конкретных условий способ может осуществляться без нагрева заготовки и инструмента (штамповка высокопластичных материалов) или с нагревом 5 заготовки, или с нагревом и заготовки и инструмента (высокопрочные малопластичные алюминиевые, магниевые и титановые сплавы).

Пример осуществления. Изготовле0 ние спортивного колеса размера 6 х 13 из магниевого сплава МА 2-1.

От предварительно прессованного прутка 0200 мм отрезали заготовку длиной 210 мм, которую нагревали в печи аэродина5 мического нагрева, после чего производили осадку на плоских бойках в шайбу, закончив таким образом подготовку исходной заготовки. Произведя нагрев в проходной электрической печи, исходную заготовку 1

0 укладывали в полость матрицы 2 на неподвижный пуансон 4 (фиг.1а), после чего опускали пуансон 5 и производили прямое выдавливание металла заготовки в кольцевой зазор между матрицей 2 и пуансоном 4,

5 образуя чашу со стенкой 6 толщиной 8 мм и диаметром 296 мм и кольцевым выступом 7 с обратной стороны диаметром, равным 329 мм (фиг. 16). При этом длина стенки от дна до ее торца превышала длину средней ли0 нии обода от дна до торца внутренней реборды на 8 мм, а ширина выступа превышала толщину стенки в 2,5 раза и составляла 20 мм, После изготовления чашу удаляли из поло.сти матрицы выталкиватё5 лем 8.

Полученный в виде чаши промежуточный полуфабрикат 9 подогревали и укладывали в матрицу 10 следующего штампа, размещая стенку полуфабриката в кольце0. вом зазоре, образованном полостью матрицы 10 и центральным пуансоном 11 (фиг.2а). После этого подводили пуансон 12 и проводили формовку, деформируя сначала донную часть и образуя на ее наружной

5 поверхности 13 рельеф (рисунок), а заканчивали формовку образованием по периметру донной части из металла кольцевого выступа и металла, вытесняемого из донной части, фланца (реборды), состоящего из

0 собственно наружной реборды 14 с основанием и полкой и части обода 15 (его посадочного места) диаметром 330 мм, привыкающей к реборде (фиг.2б). Из полости штампа полуфабрикат удаляли толкате5 лем 16.

Полученный полуфабрикат еще раз подогревали и размещали донной частью на толкателе 17 окончательного штампа, а затем с помощью буферного устройства 18 обжимали разъемной матрицей 19 ранее отформованные реборду и часть обода (фиг.За), после чего, не снимая радиального усилия обжатия, опускали пуансон 20 и раздавали на конус с одновременным доформо- выванием стенки полуфабриката в часть обода 21 и вторую реборду 22 (фиг.Зб).

Полученный полуфабрикат подвергали низкотемпературной термообработке (отжигу), после чего проводили механическую обработку на окончательные размеры. При этом при проточке внутренней поверхности дисковой части часть ее поверхности с рельефом удалялась, что позволяло, не применяя фрезеровку, вскрыть вентиляционные отверстия (окна).

Как показали проведенные эксперименты, предложенный способ позволяет по сравнению с известным существенно расширить сортамент изготавливаемых колес, так как обеспечивает не только изготовление колёса с различным рисунком дисковой части, но и изготовление принципиально различных колес, а именно:

колес, дисковая часть которых соединена с ободом вблизи плоскости симметрии его профиля;

колес, дисковая часть которых соединена с ободом под основанием наружной реборды.

В связи стем, что предложенный способ

позволяет приблизить форму получаемого изделия к форме готовой детали, т.е. величина припуска на механическую обработку составляет 1,5-2 мм, то объем механической обработки приводится к минимальному, что

в свою очередь снижает на 10-15% расход металла. Этому также способствует формирование изделия без вытеснения металла в облой.

Все изложенное влияет и на повышение

производительности на 20-25% за счет меньшего обьема металла и расчленения процесса на ряд элементарных операций, общее количество которых на 10-15% расход металла. Этому также способствует формирование изделия без вытеснения металла в облой.

Все изложенное влияет и на повышение производительности на 20-25% за счет меньшего объема металла и расчленения

процесса на ряд элементарных операций, общее количество которых на 10-25% меньше, чем в прототипе.

Область использования: обработка металлов давлением, изготовление колес транспортных средств и корпусов сосудов высокого давления. Сущность изобретения: способ включает подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой чаши, формирование профиля ободной части с ребордами, окончательную термическую и механическую обработку. Изготовление чаши ведут прямым выдавливанием стенки постоянной толщины с одновременным образованием с обратной стороны донной части над стенкой кольцевого выступа, отличного от стенки диаметра. Формовку с образованием рельефа начинают деформированием наружной поверхности донной части, а заканчивают образованием по периметру из кольцевого выступа и металла, вытесняемого из донной части реборды, после чего формуют радиальным перемещением стенку в профиль ободной части, доформсвывая из стенки вторую реборду. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения 1. Способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части, формирование про- филя ободной части с ребордами, окончательную термическую и механическую обработку, о тли ч а ю ;щ и и с я тем, что изготовление указанного полуфабриката в виде чаши осуществляют прямым вы- давливанием стенки постоянной толщины с одновременным образованием с обратной стороны донной части над стенкой кольцевого выступа, формовку реборды и дисковой части начинают деформированием наружной поверхности донной части, а заканчивают образованием по периметру из кольцевого выступа и металла, вытесняемого из донной части, фланца реборды, после чего формообразуют радиальным перемещением металла стенки профиль ободной части, доформовывая из стенки вторую реборду, при следующем соотношении размеров

D Do,

1,01Dn DB 0,99DP, где D - наружный диаметр стенки, мм;

DB - наружный диаметр выступа, мм;

Dn - диаметр (посадочный) полки ободной части, мм;

Dp - диаметр выступа для наружной реборды, мм.

Фиг. I

.З

Составитель С. Басюк Редактор М. Кузнецов Техред М.Моргентал

Корректор Н. Бучок