Способ изготовления изделий типа колес

 

Сущность: способ изготовления изделий типа колес включает подготовку исходной заготовки, формообразование обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чащи, образование кольцевого выступа и отростка, формовку на чаше реборды и дисковой части с образованием рельефа, формирование профиля, ободной части и второй реборды, окончательные термическую и механическую обработки. Чашу выдавливают в виде усеченного конуса с углом конусности стенки, по меньшей мере, равным 30', образуя на заключительной стадии выдавливания чаши по торцу стенки конусный фланец и формируя предварительный рельеф донной части. После этого, прикладывая усилие к фланцу и стенке чаши и смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ и формуя из фланца реборду. Окончательное формирование профиля ободной части с ребордой ведут, раздавая кольцевой выступ по диаметру. Изобретение позволяет достичь образования изделия всего за три операции с применением простого инструмента без каких-либо разъемных матриц. При этом припуски на механическую обработку можно максимально сократить, что даст возможность совместить текстуру деформации с контуром обода колеса в самых нагруженных местах, что повышает усталостные характеристики колеса. 3 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении колес и им подобные изделий.

Известен способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши прямым выдавливанием стенки постоянной толщины с одновременным образованием с обратной стороны донной части над стенкой кольцевого выступа, формовку реборды и дисковой части, формирование обода дисковой части с ребордами, окончательные термическую и механическую обработки. 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 [1] Недостатком этого способа является большое количество переходов что требует изготовления сложной оснастки, ограниченность сортамента, так как тонкая стенка не позволяет затем оформлять более массивную реборду, а увеличение толщины стенки до ширины реборды сокращает число операций, но увеличивает расход металла. Кроме того, при прямом выдавливании высокой стенки при последующем обратном перемещении образуются задиры на поверхности, что снижает качество изделий.

Известен способ изготовления колес, включающий подготовку исходной заготовки, формообразование промежуточного полуфабриката в виде чаши со стенкой, переменной величины, формовку на чаше реборды и дисковой части, формирование из стенки профиля ободной части и второй реборды, окончательные термическую и механическую обработку. Формообразование промежуточного полуфабриката в виде чаши ведут обратным выдавливанием с получением стенки высотою, равной 0,97-1,01 расстояния от дисковой части до торца кольцевого ребра внутренней реборды готового колеса. После формообразования чаши производят прошивку центрального отверстия и путем смещения всего объема заготовки осуществляют формовку рельефа на дисковой части. Формирование реборд производят одновременно с формированием ободной части, перемещая обратным выдавливанием излишки металла с образованием кольцевого ребра внутренней реборды и с образованием центрального трубчатого отростка [2] Недостатком этого способа является низкое качество получаемых изделий из-за несовпадения образуемой текстуры металла с формой изделия, что снижает усталостные характеристики и увеличивает расход металла из-за необходимости больших припусков по наружной поверхности заготовки.

Предложен способ изготовления изделий, типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, формообразование обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши, образование кольцевого выступа и отростка, формовку на чаше реборды и дисковой части с образованием рельефа, формирование профиля ободной части и второй реборды, окончательные термическую и механическую обработки. Чашу выдавливают в виде усеченного конуса с углом конусности стенки, по меньшей мере, равным 30'. На заключительной стадии выдавливания чаши образуют по торцу стенки конусный фланец и формуют предварительный рельеф донной части, после чего, прикладывая усилие к фланцу и стенке чаши и смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ, формуя из фланца реборду, а окончательное формирование профиля ободной части с ребордой ведут, раздавая кольцевой выступ по диаметру.

Предложенный способ изготовления изделий типа колес отличается от прототипа тем, что чашу выдавливают в виде усеченного конуса с углом конусности стенки, по меньшей мере, равным 30', образуя на заключительной стадии выдавливания чаши по торцу стенки конусный фланец и формируя предварительный рельеф донной части, после чего, прикладывая усилие к фланцу и стенке чаши и смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ и формуя из фланца реборду, а окончательное формирование профиля ободной части с ребордой ведут, раздавая кольцевой выступ по диаметру.

Техническим результатом предложенного способа является повышение качества изделий, снижение расхода металла, снижение стоимости оснастки и увеличение усталостных (эксплуатационных) характеристик колеса.

Указанная совокупность операций позволяет достичь образования изделия всего за три операции с применением простого инструмента без каких-либо разъемных матриц. При этом припуски на механическую обработку можно максимально сократить, что дает возможность совместить текстуру деформации с контуром обода колеса в самых нагруженных местах, что повышает усталостные характеристики колеса.

На фигурах показаны стадии изготовления изделий, где: на фиг. 1 выдавливание обратным методом чаши с конусной стенкой и конусным фланцем; на фиг. 2 выдавливание прямым методом кольцевого выступа и окончательное формирование рельефа дна; на фиг. 3 окончательное формирование обода и реборды.

Способ изготовления деталей осуществляют следующим образом.

Сначала любым из известных способов подготавливают исходную заготовку 1.

Полученную исходную заготовку 1 устанавливают в полости матрицы 2 и опускают пуансон 3. Нагружая пуансон 3 усилием P, начинают деформировать заготовку, выдавливая металл в зазор между пуансоном 3 и матрицей 2 (фиг. 1а). Продолжая процесс, образуют обратным выдавливанием промежуточный полуфабрикат в виде чаши, представляющей собой усеченный конус с углом конусности стенки 4 по меньшей мере равным 30', образуя на заключительной стадии выдавливания по торцу стенки конусный фланец 5. При этом на дисковой части 6 формируют предварительный рельеф 7 (фиг. 1б).

Полученный таким образом промежуточный полуфабрикат укладывают в матрицу 8 и, опуская пуансон 9, прикладывают усилие P к фланцу 5 и стенке 4 чаши (фиг. 2а). После чего, смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа 10 дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ 11 и формуя из фланца 5 реборду 12 (фиг. 2)/.

Готовый полуфабрикат удаляется толкателем 13. В дальнейшем полуфабрикат устанавливают на пуансоне 14 и, фасонный пуансон 15 (фиг. 3а) усилием P, раздают кольцевой выступ 11, производя окончательное формирование профиля ободной части со второй ребордой (фиг. 3б). Окончив процесс, толкателем 16 снимают изделие с пуансона.

В дальнейшем производят необходимые термическую и механическую обработки.

В зависимости от конкретных материалов процесс может осуществляться без нагрева или с нагревом как металла, так и инструмента.

Предложенная совокупность операций позволяет достичь образования изделия всего за три операции деформирования с применением простого инструмента без каких-либо разъемных матриц. При этом припуски на механическую обработку можно максимально сократить, что позволяет совместить текстуру деформации с контуром обода и повысить усталостные характеристики колеса.

Примеры осуществления 1. Изготовление колеса размером 8х17'' из сплава АВ для автомобиля БМВ МЗ.

Из алюминиевого сплава АВ полунепрерывным методом отливали слитки диаметром (после зачистки поверхности) 220 мм, которые разрезали на мерные заготовки весом 18 кг, и нагревали в электрической печи до температуры 470 + 10^oC. Нагретую заготовку 1 устанавливали в полости матрицы 2, расположенной на столе гидравлического пресса, и ходом траверсы опускали пуансон 3. Нагружая пуансон усилием P, начинали деформировать заготовку 1, выдавливая металл в зазор между пуансоном 3 и матрицей 2 (фиг. 1а). Продолжая процесс, образуют обратным выдавливанием промежуточный полуфабрикат в виде чаши, представляющей собой усеченный конус с углом конусности стенки 4 равным 3^o и максимальным диаметром 448 мм. Толщина стенки равнялась 13 мм. На заключительной стадии выдавливания образовывали по торцу стенки конусный фланец 5, толщина которого составляла 15 мм, угол наклона к оси чаши составлял 45^o, а диаметр равнялся 490 мм. При этом на дисковой части колеса 6 формировали предварительный рельеф 7 в виде впадин и выступов (фиг. 1б).

Полученный таким образом промежуточный полуфабрикат нагревали до температуры 460^oC и укладывали в матрицу 8. После чего, опуская пуансон 9, прикладывали усилие P к фланцу 5 и стенке 4 чаши (фиг. 2а).

В дальнейшем, смеющая весь объем заготовки, осуществляли окончательную формовку рельефа 10 дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ 11, наружный диаметр которого равнялся 420 мм, а толщина его стенки составляла 27 мм.

При этом из фланца 5 формовали реборду 12, а стенку 4 утоняли до 12,05 мм (фиг. 2б).

Готовый полуфабрикат удаляли толкателем 13, после чего устанавливали полуфабрикат на пуансоне 14, и, опуская нагретый до температуры 490^oC фасонный пуансон 15 (фиг. 3а), усилием P раздавали кольцевой выступ 11, производя окончательное формирование профиля ободной части со второй ребордой (фиг. 3б). Окончив процесс, толкателем 16 снимали изделие с пуансона для последующих термической (закалка и старение) и механической обработок.

Вес готового колеса составлял 10 кг при 30 механически необрабатываемых поверхностях.

2. Изготовление спортивного колеса размером 10х13'' из магниевого сплава МА 2-1.

Из слитков сплава МА 2-1 готовили заготовки размерами диаметром 250х80 и весом 7 кг.

Подготовленные заготовки нагревали в электрической печи до температуры 410 + 10^oC, после чего устанавливали в полости матрицы 2 и осуществляли операции аналогичные операциям в примере 1, выдерживая температуры 380-410 ^oC.

Термическая обработка состояла из отжига при температуре 280^oC. После механической обработки вес готового колеса составлял 4 кг.

Таким образом, предложен способ позволяет повысить качество изделий, снизить стоимость оснастки и улучшить усталостные /эксплуатационные/ характеристики колеса.

Формула изобретения

Способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, формообразование обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши, образование кольцевого выступа и отростка, формовку на чаше реборды и дисковой части с образованием рельефа, формирование профиля ободной части и второй реборды, окончательные термическую и механическую обработки, отличающийся тем, что чашу выдавливают в виде усеченного конуса с углом конусности стенки по меньшей мере равным 30', образуя на заключительной стадии выдавливания чаши по торцу стенки конусный фланец и формируя предварительный рельеф донной части, после чего, прикладывая усилие к фланцу и стенке чаши и смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ и формуя из фланца реборду, а окончательное формирование профиля ободной части с ребордой ведут, раздавая кольцевой выступ по диаметру.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.10.2006

Извещение опубликовано: 10.01.2008        БИ: 01/2008

---