Способ изготовления изделий типа колес

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s B 21 К 1/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

В (21) 5003960/27 (22) 02,10.91 (46) 23.04.93. Бюл. N 15 (76) С.Т.Басюк, Б.И.Бондарев, В.Е.Борисенко и Е.С.Шерстнев (56) Заявка Японии М 59-5377, кп. В 21 К1/28, В 21 0 53/30, опублик. 1984.

Материалы симпозиума "Alumlnium

Technology, ВооК 2, Session А., London, 11

-13, March. 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ТИПА КОЛЕС (57) Сущность изобретения: способ включает подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку. реборды и дисковой части, формирование профиля ободной часИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть широко использовано 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 тийа колес, включающем подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части; формирование профиля ободной части с ребордами, окончательную термическую и механическую обработку, изготовление чаши ведут

„„БЦÄÄ 1811430 АЗ ти 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. 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

1811430 перерэспределением 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.3 — раздача участка цилиндрической стенки нэ 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,1а), 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.1б), 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 P формовку сначала донной части, образуя на ее наружной поверхности требуемый рельеф 13, а затем, заканчивая процесс; образу от 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.2б), Полученный полуфабрикат удаляют с центрального пуансона 11 выталкивателем 15.

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

15 перемещением раздают по крайней мере участок цилиндрической стенки 6 полуфабриката на конус с максимальным диаметром, равным диаметру второй реборды (фиг.3б), .

Подготовленный таким образом полуфабрикат 19 размещают в окончательном штампе 20 на выталкивателе 21, который усилием Р удерживается в верхнем положении. На выталкиватель опираются части 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 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

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

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

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

45 опускающимся при этом пуансоном 23 производится окончательное формование профиля ободной части 25 с доформовыванием

"наружной" 26 и "внутренней" 27 реборды (фиг.4б).

В некоторых случаях, например при меньшем перепаде между диаметрами реборд и ободной части, радиальное перемещение металла при формовании ободной 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).

1811430

Предварительно отформованный таким 5 и производили прямое выдэвливэни мг образом полуфабрикат в дальнейшем раз- тэлла шайбы в кольцевой зазор между мат мещают в штампах, аналогичных показан- рицей 2 и пуансоном 4, образуя чашу со ным на фиг.3 и 4, в которых и производят стенкой 6 толщиной 8 мм и диаметром 0 =окончательное формование обода и реборд, 5 332 мм (посадочный диаметр обода плюс осуществляя радиальное перемещение припуск на механическую обработку) и коль(раздачу) пуансоном части стенки полуфаб- цевым выступом 7 с обратной стороны диариката с образованием профиля обода и метром, равным 335 мм(фиг.16). обеих реборд. Полученный промежуточный полуфабОтштампованные в соответствии с 10 рикат 9 подогревали и опускали в матрицу фиг.4 изделия подвергают окончательной 10 следующего штампа, закрепленного на термической обработке, после чего механи- столе 3 пресса, размещая стенку полуфабчески обрабатывают на требуемые разме- рикатэ в кольцевом зазоре, образованном ры, полостью матрицы 10 и центральным пуанПри этом при обработке донной части 15 соном 11)(фиг.2а). Затем ходом пуансона 12 удаляется часть выштампованного в донной производили усилием P формовку сначала части рельефа, что позволяет вскрыть фа- донной части, образуя на ее наружной посонные отверстия в дне для осуществления верхности требуемый рельеф 13, после чего, вентиляции тормозов и придания ориги- заканчивая процесс, образовывали из менального вида, 20 талла кольцевого выступа и излишков, выВ связи с тем, что предложенный спо- тесняемых из донной части, фланец соб позволяет приблизить форму получае- (реборду) 14, состоявший из основания и мого изделия к форме готовой детали, обвем полки, При этом диаметр 0 =- 332 мм не механической обработки резко сокращает- меняется (фиг,26). Полученный полуфабрися, что в свою очередь резко снижает расход 25 кат удаляли с центрального пуансона 11 выметалла. Этому также способствует прове- талкивателем 15. дение операции формообразования без вы- Для упрощения процесса последующей теснения металла в облой. формовки полуфабрикат 16 без на рева разВсе изложенное одновременно влияет мещали донной частью на опоре 17 следуюи на повышение производительности, так 30 щего штампа, расположенного на столе 3 какуменьшениеобьема заготовки и расчле- - .пресса (фиг.За) и, опуская конический нанение процессов на ряд элементарных опе- гретый пуансон 18, закрепленный на трграций позволяет строить технологические версе пресса, производили раздачу по линии, работающие в автоматическом или диаметру (радиальное перемещение металблизком к этому режиме. ла стенки) участка цилиндрической стенки

В зависимости от конкретных условий 35 на конус с максимальным диаметром, равспособ может осуществляться без нагрева ным диаметру второй реборды (диаметром заготовки и инструмента (штамповка высо- 367 с учетом припуска на механическую обкопластичных материалов) или с нагревом работку), Конец операции проиллюстрирозаготовки, или с нагревом и заготовки и ван на фиг,56. инструмента (высокопрочные малопластич- 40 Подготовленный таким образом полные алюминиевые, магниевые и титановые уфабрикат 19 нагревали и размещали в хосплавы). лодном (охлаждаемом) штампе 20 на

Примеры осуществления. выталкивателе 21, который усилием Р> удер1. Изготовление колеса размером 5.5 х живался в верхнем положении. При опусках13 из сплава АДЗЗ с дисковой частью, рас- 45 нии траверсы пресса с закрепленным на ней положенной в одной плоскости с основани- пуансоном 23 и буферным устройством 24, ем наружной реборды. последнее усилием Рп ) Рт смещало части

В качестве исходной заготовки был ис- матрицы 22 и выталкиватель 21 с полуфабпользован обточенный слиток сплава 1420 рикатом 19 вниз (фиг.4а). При атом части размерами 220 х 150 мм, который предвари- 50 матрицы по конусной поверхности окончательно подвергали изостатической обработ- тельного штампа сводились к центру, благоке в аргоновой среде в газостате. даря чему производилось предварительное

В дальнейшем, заканчивая подготовку, формирование профиля ободной части. исходную заготовку вновь нагревали и оса- После опускания выталкивателя, частей живали на плоских байках в шайбу, 55 матрицы и полуфабриката под действием

Произведя подогрев шайбы 1 в камер- усилия,Р> в нижнее крайнее положение, ной электрической печи, шайбу укладывали движение траверсы пресса продолжалось, в полость матрицы 2 нэ неподвижный пуан- буферное устройство 24 сжималось и опусон 4 (фиг,1а), после чего опускали пуансон скающимся при этом пуансоном 23 произ1811430

40

50 водилось окончательное формование профиля ободной части 25 с доформовыванием

"наружной" 26 и "внутренней" 27 реборды.

При этом одновременно с формовкой проводилось интенсивное охлаждение пол уфабриката 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 металла 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.46).

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.1a), 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 5 пуансоном 12 производили формовку сначала донной части. образуя на ее поверхностях требуемый рельеф 13. после чего, заканчивая процесс. образовывали из металла кольцевогг> выс упа и излишков, вытесняемых из донной части, фланец (реборду) 14, состоявший из основания и полки, При этом диаметр 0 =332 мм не менялся (фиг,2б). 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 диаметр0 = 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.3 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 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 обло й.

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, Формула изобретения

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

1811430

1О полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части, формирование профиля 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 участка цилиндрической стенки, противолежащего донной части. раздачей на конус, после чего формуют радиальным обжатием стенку в профиль ободной части, доформо5 вывая ее изнутри и прЬдолжая воздействовать радиальным усилием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед раздачей на конус упомяну10 тый участок цилиндрической стенки дополнительно обжимают по диаметру.

1811430 сфиР.

Составитель А. Быстров

Техред М,Моргентал Корректор M. Петрова

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1458 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5