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

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть широко ис- пользовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении объемной штамповки автомобильных и им подобных колес и деталей типа корпусов или сосудов высокого давления с перегородкой внутри.

Технический результат достигаемого изобретением выражается в снижении числа переходов обработки и уменьшении припуска на механическую обработку при радиальных видах полученных изделий. ,

В способах изготовления изделий типа колес, включающем 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, изготовление чаши ведут

прямым выдавливанием цилиндрической стенки постоянной толщины с образованием с обратной стороны донной части над стенкой обратным выдавливанием реборды, затем производят предварительную формовку участка цилиндрической стенки, противолежащего донной части, раздачей на конус, после чего формуют радиальным обжатием стенку в профиль ободной части, доформовывая ее изнутри и продолжая воздействовать радиальным усилием.

Перед раздачей на конус упомянутый участок цилиндрической стенки дополнительно обжимают по диаметру.

Сущность изобретения заключается в том, что для расширения сортамента изготавливаемых изделий типа колес применен комбинированный процесс обработки металлов давлением, включающий поочередно применяемые операции прямого и обратного выдавливания с одновременным

С

СА)

LO

перераспределением металла относительно оси заготовки и сочетающиеся с ними операции раздачи и обжатия стенки получаемого полуфабриката. 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, значительно сократить расход металла и повысить общую производительность как за счет уменьшения объема механической обработки, так и за счет предложенной совокупности операций.

На фиг.1 показано образование чаши; на фиг.2 - образование рельефа на наружной поверхности донной части и формовка фланца по периметру; на фиг.З - раздача участка цилиндрической стенки на конус; на фиг.4 - формирование радиальным перемещением (обжатием) участка стенки в профиль ободной части; на фиг.5 - образование минимального диаметра профиля ободной части радиальным обжатием.

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 с цилиндрической стенкой 6 постоянной толщины диаметра D и кольцевым выступом 7 с обратной стороны чаши отличного от стенки диаметра (фиг. 16). По окончании процесса изготовления промежуточного полуфабриката в виде чаши последнюю удаляют из полости матрицы выталкивателем 8,

Полученный промежуточный.полуфабрикат 9 опускают в матрицу 10 следующего штампа, закрепленного на столе 3 пресса, размещая стенку полуфабриката в кольцевом зазоре, образованном полостью матрицы 10 и центральным пуансоном 11 (фиг.2а). Опуская затем пуансон 12, производят с усилием Р формовку сначала донной части, образуя на ее наружной поверхности требуемый рельеф 13. а затем, заканчивая процесс: образуют из металла кольцевого

выступа и излишков, вытесняемых из донной части, фланец (реборду) 14, состоящий из основания и полки. При этом диаметр D, равный посадочному диаметру обода (с учетом припусков) не меняется (фиг.26). Полученный полуфабрикат удаляют с центрального пуансона 11 выталкивателем 15.

В дальнейшем полуфабрикат 16 размещают донной частью на опоре 17 следующего штампа, также закрепленной на столе 3 пресса (фиг.За), и, опуская конический, например, нагреваемый пуансон, 18, закрепленный на траверсе пресса, радиальным

5 перемещением раздают по крайней мере участок цилиндрической стенки 6 полуфабриката на конус с максимальным диаметром, равным диаметру второй реборды (фиг.Зб). 0 Подготовленный таким образом полуфабрикат 19 размещают в окончательном штампе 20 на выталкивателе 21, который усилием Рт удерживается в верхнем положении. На выталкиватель опираются части

5 разъемной матрицы 22, которые с помощью направляющих (на чертеже не показаны) разведены в стороны. При опускании траверсы пресса с закрепленным на ней пуансоном 23 и буферным устройством 24

0 последнее усилием Рп Рт будет смещать части матрицы 22 и выталкиватель 21 с полуфабрикатом 19 вниз (фиг.4а). При этом частицы матрицы будут конической поверхностью окончательного штампа 20

5 сводиться к центру, производя таким образом предварительное формирование профиля ободной части.

После того, как выталкиватель и части матрицы под действием усилия Рп - будут

0 опущены в нижнее крайнее положение, поверхность полуфабриката окажется обжатой частями матрицы. При продолжении движения траверсы пресса будет производиться сжатие буферного устройства 24, в

5 опускающимся при этом пуансоном 23 производится окончательное формование профиля ободной части 25 с доформовыванием наружной 26 и внутренней 27 реборды (фиг.4б).

0

В некоторых случаях, например при меньшем перепаде между диаметрами реборд и ободной части,радиальное перемещение металла при формовании ободной 5 части у полуфабриката 16, полученного по фиг.2, ведут, устанавливая последний донной частью 28 на опору 29, размещенную на столе 3 пресса, и обжимая участок 30 стенки конусным инструментом 31, размещенным на траверсе пресса (фиг.5а,б).

Предварительно отформованный таким образом полуфабрикат в дальнейшем размещают в штампах, аналогичных показанным на фиг.З и 4, в которых и производят окончательное формование обода и реборд, осуществляя радиальное перемещение (раздачу) пуансоном части стенки полуфабриката с образованием профиля обода и обеих реборд.

Отштампованные в соответствии с фиг.4 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 для осуществления вентиляции тормозов и придания оригинального вида.

В связи с тем, что предложенный способ позволяет приблизить форму получаемого изделия к форме готовой детали, объем 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 процессов 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 заготовки, или с нагревом и заготовки и инструмента (высокопрочные малопластичные алюминиевые, магниевые и титановые сплавы).

Примеры осуществления.

1. Изготовление колеса размером 5,5 х х13 из сплава АДЗЗ с дисковой частью, рас- полрженной в одной плоскости с основанием наружной реборды.

В качестве исходной заготовки был ис- пользрван обточенный слиток сплава 1420 размерами 220 х 150 мм, который предварительно подвергали изостатической обработке в аргоновой среде в газостате.

В дальнейшем, заканчивая подготовку, исходную заготовку вновь нагревали и осаживали на плоских бойках в шайбу,

Произведя подогрев шайбы 1 в камерной электрической печи, шайбу укладывали в полость матрицы 2 на неподвижный пуансон 4 (фиг.1а), после чего опускали пуансон

5 и производили прямое выдавливание мо талла шайбы в кольцевой зазор между мат- рицей 2 и пуансоном 4, образуя чашу со стенкой 6 толщиной 8 мм и диаметром D 5 332 мм (посадочный диаметр обода плюс припуск на механическую обработку) и кольцевым выступом 7 с обратной стороны диаметром, равным 335 мм (фиг. 16).

Полученный промежуточный полуфаб- 0 рикат 9 подогревали и опускали в матрицу 10 следующего штампа, закрепленного на столе 3 пресса, размещая стенку полуфабриката в кольцевом зазоре, образованном полостью матрицы 10 и центральным пуан- 5 соном 11)(фиг.2а). Затем ходом пуансона 12 производили усилием Р формовку сначала донной части, образуя на ее наружной поверхности требуемый рельеф 13, после чего, заканчивая процесс, образовывали из ме0 талла кольцевого выступа и излишков, вытесняемых из донной части, фланец (реборду) 14, состоявший из основания и полки. При этом диаметр D 332 мм не меняется (фиг.26). Полученный полуфабри5 кат удаляли с центрального пуансона 11 выталкивателем 15.

Для упрощения процесса последующей формовки полуфабрикат 16 без нагрева размещали донной частью на опоре 17 следую0 щего штампа, расположенного на столе 3 - .пресса (фиг.За) и, опуская конический нагретый пуансон 18, закрепленный на траверсе пресса, производили раздачу по диаметру (радиальное перемещение металла стенки) участка цилиндрической стенки.

5 на конус с максимальным диаметром, равным диаметру второй реборды (диаметром 367 с учетом припуска на механическую обработку), Конец операции проиллюстрирован на фиг.56.

0Подготовленный таким образом полуфабрикат 19 нагревали и размещали в холодном (охлаждаемом) .штампе 20 на выталкивателе 21, который усилием Рт удерживался в верхнем положении. При опуска5 нии траверсы пресса с закрепленным на ней пуансоном 23 и буферным устройством 24, последнее усилием Рп Рт смещало части матрицы 22 и выталкиватель 21 с полуфабрикатом 19 вниз (фиг.4а). При этом части

0 матрицы по конусной поверхности окончательного штампа сводились к центру, благодаря чему производилось предварительное формирование профиля ободной части. После опускания выталкивателя, частей

5 матрицы и полуфабриката под действием .усилия Рп в нижнее крайнее положение, движение траверсы пресса продолжалось, буферное устройство 24 сжималось и опускающимся при этом пуансоном 23 производилось окончательное формование профиля ободной части 25 с доформовыванием наружной 26 и внутренней 27 реборды. При этом одновременно с формовкой про водилось интенсивное охлаждение полуфабриката штампом, т.е. осуществлялась закалка непосредственно в штампе, что позволило исключить отдельные нагрев и охлаждение полуфабриката, а также коробление полуфабриката при его свободном охлаждении при закалке, что позволило уменьшить припуски под механическую обработку, сократив тем самым расход метал- ла и повысив производительность мехобработки и процесса изготовления колеса в целом.

Для исключения коробления донной части и ее интенсивного охлаждения одновременно с формированием профиля обода осуществляли калибровку части со степенью деформации, равной 0,51 %, что позволило превысить упругие деформации и получить стабильную форму дна (фиг.4б). Отштампованное таким образом изделие в дальнейшем подвергалось завершающей термообработке (искусственному старению) и окончательной механической обработке.

2. Изготовление колеса размера 6,0 х 13 из сплава АДЗЗ с дисковой частью, также расположенной в одной плоскости с основанием наружной реборды., но с уменьшенной высотой последней.

В качестве исходной заготовки был использован обточенный слиток сплава АД 33 размерами 229 х 160 мм, который нагревали и осаживали на выпукло-вогнутых бойках в шайбу (на чертежах не показано).

Произведя подогрев шайбы 1 в камерной электрической печи, шайбу укладывали в полость матрицы 2 на неподвижный пуансон 4 (фиг.1а), после чего пуансоном 5 прямым выдавливанием металла шайбы в зазор между полостью матрицы 2 и пуансоном 4 образовали чащу со стенкой 6 толщиной 7 мм и диаметром D 332 мм (с учетом припуска по 1 мм на сторону для механической обработки) и кольцевым выступом 7 с обратной стороны, диаметр которого равнялся 340 мм (фиг. 16).

Полученный промежуточный полуфабрикат 9 подогревали и опускали в матрицу . 10 следующего штампа, размещая стенку полуфабриката в кольцевом зазоре, образованном полостью матрицы 10 и центральным пуансоном 11 (фиг.2а). Затем пуансоном 12 производили формовку сначала донной части, образуя на ее поверхностях требуемый рельеф 13. после чего, заканчивая процесс, образовывали из металла кольцевого выступа и излишков, вытесняемых из донной части , фланец (реборду) 14, состоявший из основания и полки,

При этом диаметр 0 332 мм не менялся (фиг.26). Полученный полуфабрикат удаляли

с центрального пуансона 11 выталкивателем 15 и без подогрева устанавливали донной частью 28 на опору 29, размещенную на столе 3 пресса, и производили радиальное перемещение участка 30 стенки, обжимая

последнюю на диаметрО 298 мм инструментом 31, размещенным на траверсе пресса (фиг. 5а,б).

Предварительно отформованный таким образом полуфабрикат в дальнейшем нагревали и размещали в штампах, аналогичных показанным на фиг.З и 4, в которых и производили окончательное формование обода и реборд, осуществляя радиальное перемещение (раздачу) пуансоном части

стенки полуфабриката с образованием профиля обода и обеих реборд. Отштампованное изделие подвергалось стандартным закалке и искусственному старению, после чего механически обрабатывалось на окончательные размеры.

Как показали проведенные эксперименты, предложенный способ позволяет по сравнению с известным существенно расширить сортамент изготавливаемых колес,

так как обеспечивает не только изготовление колеса с различным рисунком дисковой части, но и изготовление принципиально различных колес, а именно:

- колес, дисковая часть которых соеди- нена 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 объема металла и расчленения процесса на ряд элементарных операций, общее количество которых на 10-25%

меньше, чем в прототипе..

Формулаизобретения 1. Способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного

полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части, формирование про- филя обводной части ребордами, окончательную термическую и механическую обработку, отличающийся тем, что изготовление чаши ведут прямым выдавливанием цилиндрической стенки постоянной толщины с образованием с обратной стороны донной части над стенкой обратным выдавливанием реборды, затем производят предварительную формовку

0

участка цилиндрической стенки, противолежащего донной части, раздачей на конус, после чего формуют радиальным обжатием стенку в профиль ободной части, доформо- вывая ее изнутри и продолжая воздействовать радиальным усилием.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что перед раздачей на конус упомянутый участок цилиндрической стенки дополнительно обжимают по диаметру.

Сущность изобретения: способ включает подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части, формирование профиля ободной части с ребордами, окончательную термическую и механическую обработки. Изготовление чаши ведут прямым выдавливанием цилиндрической стенки постоянной толщины с образованием с обратной стороны донной части над стенкой обратным выдавливанием кольцевого выступа - реборды. Затем производят предварительную формовку участка цилиндрической стенки, противолежащего донной части, раздачей на конус, после чего формуют радиальным обжатием стенку в профиль ободной части, доформовывая ее изнутри и продолжая воздействовать радиальным усилием. Перед раздачей на конус упомянутый участок цилиндрической стенки дополнительно обжимают по диаметру. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

pf. f

cpuS.B