способ изготовления изделий типа колес

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, изготовление обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части с образованием рельефа, формирование профиля ободной части с ребордами, окончательные термическую и механическую обработки, отличающийся тем, что, заканчивая формообразование чаши, образуют по периметру торца стенки конусный фланец диаметром, равным 0,95-0,99 диаметра реборды, после чего, защемляя стенку чаши радиальным обжатием, образуют обратным выдавливанием вторую реборду в виде фасонного фланца с обратной стороны чаши и заканчивают процесс перемещением металла в конусный фланец и формовкой обода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно с началом формовки рельефа донной части ведут прошивку центрального отверстия в дисковой части колеса.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ изготовления 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 из тонкой стенки невозможно затем изготавливать более массивную реборду, а увеличение стенки до ширины реборды исключает ряд операций, но увеличивает расход металла. Кроме того, при прямом выдавливании длинной стенки при обратном перемещении образуются задиры на поверхности, что также снижает качество изделия.

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 обработки. 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 обработки. 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 одновременным 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.

Предлагается способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, изготовление обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши, формовку реборды и дисковой части с образованием рельефа, формирование профиля ободной части с ребордами, окончательные термическую и механическую обработки. Заканчивая формообразование чаши, образуют по периметру торца стенки конусный фланец диаметром 0,95-0,99 диаметра реборды, после чего, защемляя стенку чаши радиальным обжатием, образуют обратным выдавливанием вторую реборду в виде фасонного фланца с обратной стороны чаши и заканчивают процесс перемещением металла в конусный фланец и формовкой обода.

Предлагаемый способ изготовления колеса отличается от прототипа тем, что заканчивая формообразование чаши, образуют по периметру торца стенки конусный фланец диаметром 0,95 0,99 диаметра реборды, после чего, защемляя стенку чаши радиальным обжатием, образуют обратным выдавливанием вторую реборду в виде фасонного фланца с обратной стороны чаши и заканчивают процесс перемещением металла в конусный фланец и формовкой обода.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества получаемых изделий и снижение расхода металла.

Предлагаемая совокупность операций позволяет за минимальное количество операций достичь образования изделия, текстура деформации в сечении которого фактически совпадает с конфигурацией колеса, а это позволяет свести до минимума припуски на механическую обработку и повысить усталостные (эксплуатационные) характеристики колеса.

На фигурах показаны стадии изготовления изделий, где:

на фиг.1 формообразование промежуточного полуфабриката в виде чаши;

на фиг. 2 формирование рельефа на дисковой части и окончательное формирование реборд, ободной части и выдавливание трубчатого отростка.

Способ изготовления деталей осуществляют следующим образом. Сначала любым из известных методов подготавливают исходную заготовку 1. Полученную исходную заготовку устанавливают например, в центрирующей выемке выталкивателя 2, находящегося в полости матрицы 3 и опускают пуансон 4 (фиг. 1а). Нагружая пуансон 4 усилием P, производят обратным выдавливанием формообразование чаши 5 со стенкой 6 переменной толщины и конусным кольцевым фланцем 7 по периметру торца стенки, диаметр которого равен 0,95 0,99 диаметра реборды.

Полученный таким образом промежуточный полуфабрикат 5 укладывают в окончательную разъемную матрицу 8 и, запирая последнюю усилием P₁, приложенным через кольцо 9 к торцу матрицы, защемляют радиальным обжатием стенку 6, чаши, подводя при этом пуансон 10 (фиг.2) к чаше со стороны донной части. Осуществление этой операции наиболее удобно на прессах двойного действия или прессах имеющих гидравлические буферные устройства.

В этом случае усилие P₁ может быть выбрано требуемой для запирания матрицы величины, что упрощает как конструкцию инструмента, так и условия работы с ним. Прикладывая к пуансону 10 усилие P₂, начинают деформировать донную часть II полуфабриката (чаши) 5, образуя из металла донной части обратным выдавливанием вторую реборду в виде фасонного фланца 12 с обратной стороны чаши с одновременным образованием из донной части дисковой части колеса с требуемым рельефом (фиг.2б).

При необходимости образования центрального отверстия в дисковой части прошивку отверстия ведут одновременно с образованием рельефа.

Заканчивают процесс перемещением металла из донной части в конусный фланец 7 с окончательным образованием из него первой реборды и окончательным формообразованием стенки 6 чаши в обод.

В дальнейшем, обратным ходом пресса извлекают из матрицы пуансон 10. При этом матрица удерживается на месте от раскрытия кольцом 9 с усилием P₁.

Затем поднимают кольцо и ходом толкателя поднимают части матрицы одновременно раскрывая их для извлечения колеса.

Отштампованные в соответствии с фиг. 2 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.

Кроме того, образуемая текстура деформации в сечении изделия фактически совпадает с конфигурацией колеса, что повышает усталостные (эксплуатационные) характеристики колеса.

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 5,5х13 из сплава 1420 с дисковой частью, расположенной в одной плоскости с основанием наружной реборды.

В качестве исходной заготовки был использован обточенный слиток сплава 1420 размерами 220х150 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 3 на выталкиватель 2 (фиг.1а), после чего опускали пуансон 4 и производили обратное выдавливание металла шайбы в кольцевой зазор между матрицей 3 и пуансоном 4, образуя чашу 5 со стенкой 6 толщиной 8 мм и диаметром Д=332 мм (посадочный диаметр обода плюс припуск на механическую обработку) и конусным кольцевым фланцем 7 диаметром, равным 356 мм (фиг.1б).

Этот диаметр составляет 0,96 от конечного диаметра образуемой затем реборды, что предопределяет возможность течения металла в эту зону на заключительной стадии формообразования колеса.

Подготовленный таким образом полуфабрикат 5 нагревали и размещали в штампе на контрпуансоне 13, который усилием P₁ (на чертеже на показан) удерживался в верхнем положении. При опускании траверсы прессы с закрепленным на ней пуансоном 10 и буферным устройством с кольцом 9 последнее усилием P₁ P_т смещало части матрицы 8 и контрпуансоном 13 с полуфабрикатом 5 вниз. При этом части матрицы по конусной поверхности окончательного штампа сводились к центру, благодаря чему производилось защемление радиальным обжатием стенки 6 предварительным формированием профиля ободной части (фиг.2).

После опускания контрпуансона, частей матрицы и полуфабриката под действием усилия P_п в нижнее крайнее положение, движение траверсы пресса продолжалось, буферное устройство сжималось и опускающимся при этом пуансоном 10 производилось деформирование донной части полуфабриката, образуя из металла донной части обратным выдавливанием вторую реборду в виде фасонного фланца 12 с обратной стороны чаши с одновременным образованием из донной части чаши дисковой части колеса с требуемым рельефом (фиг.2б).

На конечной стадии деформирования перемещают металл из донной части в конусный фланец 7 с окончательным образованием из него первой реборды и окончательным формообразованием стенки 6 чаши в обод.

Отштампованные в соответствии с фиг. 2 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.

2. Изготовление спортивного колеса размером 5х14 из алюминиевого сплава АД33.

Из слитков готовили заготовки размерами 230х120, которые нагревали в индукционной печи и осаживали на выпукло-вогнутых бойках в фасонную шайбу 1. Полученную шайбу перекладывали в матрицу 3 предварительного штампа и, деформируя пуансоном 4, получали промежуточный полуфабрикат 5 в виде чаши (фиг. 1а, б).

Предварительно отформованный таким образом полуфабрикат в дальнейшем нагревали и размещали в штампе, аналогичном показанному на фиг. 2, в котором и производили окончательное формование дисковой части, обода и 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.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет за минимальное количество операций достичь образования изделия, текстура деформации в сечении которого фактически совпадает с конфигурацией колеса, а это позволяет повысить усталостные (эксплуатационные) характеристики колеса и свести до минимума припуски на механическую обработку, сократив расход металла.