способ изготовления стаканов с фланцами

Формула изобретения

Способ изготовления стаканов с фланцами, например автомобильных колес, включающий подготовку осесимметричной исходной заготовки, формирование промежуточного полуфабриката в виде чаши с фасонным дном, стенкой, утолщением при переходе стенки в дно, ограниченным с внутренней стороны чаши поверхностью вращения, кольцевым выступом на внешнем торце дна и фланцем на торце стенки, окончательное формирование заготовки, включающее деформирование кольцевого выступа на дне чаши в другой фланец, термическую и механическую обработки, отличающийся тем, что при подготовке исходной заготовки вдоль ее оси прошивают глухое гнездо, при формировании промежуточного полуфабриката фланец на стенке образуют, прикладывая осевое усилие к ее торцу путем увеличения толщины стенки у торца при ее постоянных диаметральных размерах с внутренней стороны, а при окончательном формировании заготовки стенку в торцевой части раздают изнутри, при этом геометрические параметры исходной и окончательно сформированной заготовок связаны соотношением

где H₁ и Н₂ - соответственно толщины дна глухого гнезда исходной заготовки и центральной части окончательно сформированной заготовки.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое 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 изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, формообразование промежуточного полуфабриката в виде чаши, образование кольцевого выступа и отростка на дне чаши, формовку на чаше реборды и дисковой чаши с рельефом, формирование обода и другой реборды из кольцевого выступа, а также термическую и механическую обработки (Патент РФ №2063838, кл. В 21 К 1/28, опубл. 1996 г.)

Недостатком этого способа является сложность штамповой оснастки, а также низкая производительность из-за необходимости выполнения большого числа технологических переходов обработки давлением.

Известен способ изготовления стаканов с фланцами, например, автомобильных колес, включающий подготовку осесимметричной исходной заготовки, формирование промежуточного полуфабриката в виде чаши с фасонным дном, стенкой, утолщением при переходе стенки в дно, ограниченным с внутренней стороны чаши поверхностью вращения, кольцевым выступом на внешнем торце дна и фланцем на торце стенки, окончательное сформирование заготовки, включающее деформирование кольцевого выступа на дне чаши в другой фланец, термообработку и механическую обработку (Патент РФ №2135320, кл. В 21 К 1/28, опубл. 1999 г. - прототип).

Недостатком известного способа является трудность обеспечения нужного качества готовых изделий из-за недостаточно рациональной структуры волокон при деформировании, что ухудшает прочностные характеристики в условиях циклического нагружения при эксплуатации, а также узкая специализация получаемых заготовок, что существенно удорожает изготовление малых партий колес. Последнее наиболее важно для колес спортивных автомобилей, форма и размеры которых строго индивидуализируются в соответствии с требованиями каждого заказчика.

Предлагаемый способ изготовления стаканов с фланцами, например, автомобильных колес, включает подготовку осесимметричной исходной заготовки с глухим, например цилиндрическим, гнездом вдоль ее оси и формирование промежуточного полуфабриката в виде чаш с фасонным дном, стенкой, утолщением при переходе стенки в дно, ограниченным с внутренней стороны чаши поверхностью вращения, кольцевым выступом на внешнем торце дна и фланцем на торце стенки. Фланец на стенке образовывают, прикладывая осевое усилие к ее торцу путем увеличения толщины стенки у торца при ее постоянных диаметральных размерах с внутренней стороны. При окончательном формировании заготовки стенку раздают изнутри, а кольцевой выступ на дне чаши деформируют во второй фланец.

Геометрические параметры исходной и окончательно сформированной заготовок связаны соотношением:

где Н₁ и Н₂ - соответственно толщина дна глухого гнезда исходной заготовки и центральной части окончательно сформированной заготовки.

После чего ведут термическую и механическую обработки.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что при подготовке исходной заготовки вдоль ее оси прошивают глухое, например цилиндрическое, гнездо, при формировании промежуточного полуфабриката фланец на стенке образовывают, прикладывая осевое усилие к ее торцу путем увеличения толщины стенки у торца при ее постоянных диаметральных размерах с внутренней стороны, а при окончательном формировании заготовки стенку в торцевой части раздают изнутри, при этом геометрические параметры исходной и окончательно сформированной заготовок связаны соотношением:

где Н₁ и Н₂ - соответственно толщины дна глухого гнезда исходной заготовки и центральной части окончательно сформированной заготовки.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение качества готовых изделий благодаря рационализации структуры волокон при деформировании и соответственно улучшение прочностных характеристик в условиях циклического нагружения при эксплуатации.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где показаны:

на фиг.1 - подготовка исходной заготовки;

на фиг.2 - формирование промежуточного полуфабриката;

на фиг.3 - окончательное формообразование стакана.

ПРИМЕР

Изготавливалось спортивное колесо размерами 11"×18" из алюминиевого сплава типа 6061. Исходная заготовка 1 размерами (400×100 мм, массой 40 кг нагревалась и прошивнем 2 ее деформировали в заготовку 3; для дальнейшей обработки. Толщина дна глухого гнезда Н₁=40 мм.

Полуценная таким образом заготовка 3 укладывалась глухим коническим гнездом 4 вниз в полость штампа 5 с фасонным выталкивателем 6 и пуансоном 7. В дальнейшем прикладывали деформирующее усилие P₁ и обратным выдавливанием образовывали полуфабрикат в виде чаши с наружным диаметром D₁=424 мм и внутренним диаметром D₂=400 мм при постоянной толщине стенки 8. Одновременно, так как осевое усилие воздействовало на открытый торец чаши, формируется фланец 9 путем увеличения толщины стенки 8 у торца до S=25 мм. При этом на внешней поверхности донной части чащи образовывали кольцевой выступ 10 с внутренней конусной поверхностью. Зону перехода от дна 11 к стенке 8 выполнили утолщенной. Утолщение 12 изнутри ограничено поверхностью вращения. Форму и размеры зоны перехода в виде утолщения 12 определяет поверхность 13 пуансона 7. Полость 14 на торце последнего формирует центральный выступ 15. При окончательном формировании заготовки стенку 8 раздают изнутри в зоне, примыкающей к утолщению 12 на конус, а в зоне торца - с образованием внутренней цилиндрической поверхности D₃=452 мм, что позволило преобразовать фланец 9 в заднюю реборду 16 колеса.

При соприкосновении торцем утолщенной части, поверхностью 18 и плоским торцем 19 пуансона 20 соответственно: с ребордой 16, утолщением 12 и дном 11, продолжили окончательное формообразование. Стакан перемещали вдоль оси усилием P₂. При этом металл смещается: в радиальном направлении, преобразовывая кольцевой выступ 10 в переднюю реборду 21, а также вдоль оси стакана, увеличивая высоту центрального выступа 22 до величины, определяемой размерами полости 23 пунсона 20. Диаметр обеих реборд D₄=502 мм.

При окончательном формировании заготовки центральный выступ 15, преобразовываясь в центральный выступ 22, увеличивается не только по высоте, но и по диаметру.

В центральной части толщина заготовки H₂=50 мм.

Затем выполняли термическую и механическую обработки.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить высокое качество готовых изделий, преимущественно автомобильных колес спортивных автомобилей, благодаря рациональной структуре волокон при деформировании.