Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении колес, в том числе для автомобильных транспортных средств.
Известен способ изготовления деталей типа колес с ободом, двумя ребордами, соединенными ступичной частью, расположенной ближе к одной из реборд, включающий осадку цилиндрической заготовки, предварительную и окончательную штамповки (Ковка и штамповка цветных металлов, Справочник, М., Машиностроение, 1971).
Недостатками указанного способа является значительная трудоемкость изготовления изделия, его высокая металлоемкость, а также значительная энергоемкость процесса.
Известен способ изготовления колес транспортных средств, включающий деформирование исходной заготовки в несколько переходов в разъемном инструменте с формированием ободной и ступичной частей изделия, при этом в последнем переходе выполняют центральное отверстие, а также термическую и механическую обработку (Заявка ФРГ 3039985, кл. В 21 D 53/56, опубл.1981)
Недостатки указанного способа заключаются в высокой металлоемкости изделия, невысоком его качестве и энергоемкости процесса изготовления.
Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату является способ изготовления колес транспортных средств, включающий деформирование исходной заготовки в два перехода, на первом из которых формуют полуфабрикат в виде конического стакана путем гибки предварительно осаженной заготовки, размещенной в исходном положении над донной частью штампа с последующим выдавливанием, с получением ободной и ступичной частей, а второй переход осуществляют в штампе с вертикальным разъемом матрицы обжимом полученного полуфабриката, а также с выполнением центрального отверстия, термической и механической обработкой (Патент РФ 2042467, МПК 6 В 21 D 53/26, опубл. 1995).
Недостатками указанного способа является высокая энергоемкость процесса, низкие механические свойства, высокая металлоемкость изделия.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании более экономичной технологии, приводящей к снижению трудо-, энерго- и металлоемкости.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в том, что указанные выше параметры трудо-, энерго- и металлоемкости улучшаются за счет снижения массы исходной заготовки, уменьшения площади проекции в процессе ее деформирования и улучшения структуры готового изделия.
Поставленная задача с достижением упомянутого технического результата решается тем, что в известном способе изготовления колес транспортных средств, включающем осадку исходной заготовки, образование в ней центрального отверстия, деформирование в несколько переходов с образованием ободной и ступичной частей колеса с заданными размерами, а также термическую и механическую обработку, при этом в процессе деформирования заготовки посредством гибки получают полуфабрикат в виде конического стакана, после чего производят перемещение его в донную часть штампа, обжим и комбинированное выдавливание, отличающемся тем, что осуществляют предварительный нагрев исходной заготовки, центральное отверстие в осаженной заготовке выполняют в начале первого перехода ее деформирования, после гибки заготовки при получении полуфабриката в виде конического стакана производят отбортовку последнего, комбинированное выдавливание полуфабриката производят одновременно с перемещением его в донную часть штампа, а на последнем переходе деформирования осуществляют обжим и калибровку ободной части и доформовку ступичной части полуфабриката.
Другая особенность способа заключается в том, что обжим полуфабриката на последнем переходе можно проводить при комнатной температуре.
Прошивка центральной части заготовки в начале первого перехода обеспечивает уменьшение площади проекции заготовки, что позволяет снизить усилие штамповки для осуществления последующей отбортовки заготовки и перемещение ее в район донной части, и, следовательно, ведет к уменьшению энергоемкости процесса.
При обжиме боковой части конического стакана на последнем переходе за счет давления боковых вставок матрицы вследствие упругих свойств материала полуфабриката образуется "поднутрение" в стенке стакана, над его ступичной частью (в прототипе это достигается последующей механической обработкой), что позволяет уменьшить металлоемкость штамповки колеса при получении требуемых размеров готового изделия. Образование "поднутрения" приводит также к тому, что линии течения металла (волокна) совпадают с линиями формы готового изделия, что улучшает внутреннюю структуру колеса и позволяет повысить сопротивление изделия циклическим нагрузкам.
Проведение обжима полуфабриката на последнем переходе при комнатной температуре штампа и полуфабриката позволяет снизить энергоемкость процесса, увеличить срок службы инструмента, улучшить условия труда.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены основные операции технологии изготовления колес преимущественно для автомобильных транспортных средств.
На фиг. 1 показана технологическая схема первого перехода в начальный и промежуточный моменты деформирования.
На фиг.2 показана технологическая схема первого перехода в промежуточный и конечный моменты деформирования.
На фиг. 3 показана технологическая схема второго перехода в начальный и конечный моменты деформирования.
Способ реализуют следующим образом.
Исходную заготовку 1 получают осадкой цилиндрического слитка. Затем предварительно нагретую до температуры деформирования исходную заготовку помещают над донной частью предварительного штампа в матрицу 2 и пуансоном 3 выполняют центральное отверстие (фиг.1).
При дальнейшем перемещении пуансона вниз на промежуточном этапе производят гибку с последующей отбортовкой нижней части заготовки 1. На конечном этапе первого перехода перемещают заготовку в донную часть штампа и смыканием верхней и нижней половин штампа осуществляют обжим боковых стенок заготовки с последующим формообразованием донной и ступичной частей полуфабриката 4 за счет комбинированного выдавливания с размерами, максимально приближенными к заданным (фиг.2).
Полученный полуфабрикат на конечном переходе помещают в нижнюю половину окончательного штампа с вертикальным разъемом матриц 5. При опускании пуансона 6 под действием боковых сил вставки 7 матрицы начинают сдвигаться, осуществляя обжим ободной части полуфабриката. При этом вследствие упругих свойств материала полуфабриката происходит образование "поднутрения" в стенке стакана над его ступичной частью. При полном смыкании верхней и нижней половин штампа происходит доформовка ступичной части и калибровка ободной (фиг.3).
Пример.
Способ опробован в промышленных условиях с получением штамповки колеса 22,5 х 9. Осадку цилиндрической заготовки производили на фигурных бойках. Перед предварительной штамповкой осаженную заготовку нагревали в печи до температуры 380oС, первый переход с формообразованием донной и ступичной частей и прошивкой центрального отверстия в заготовке осуществляли на гидравлическом прессе усилием 5000 тc, получая полуфабрикат в виде конического стакана с центральным отверстием. Окончательное формование с обжимом боковой части полуфабриката проводили на прессе усилием 3000 тc при комнатной температуре штампа и полуфабриката, получая изделие массой 50 кГ.
Изделие, изготовленное известным способом, аналогичного типоразмера имеет массу 60 кГ, используют пресс усилием 10000 тc на первом переходе и 7500 тc на втором, при этом полуфабрикат перед окончательной штамповкой нагревают до температуры 380oС.
В результате применения предложенного способа в промышленных условиях были снижены: трудозатраты на 23%, энергозатраты на 18%, металлоемкость заготовки на 12%, а механическая прочность повысилась на 16%.
1.Способизготовленияколес,включающийосадкуисходнойзаготовки,образованиевнейцентральногоотверстия,деформированиевнесколькопереходовсобразованиемободнойиступичнойчастейколесасзаданнымиразмерами,атакжетермическуюимеханическуюобработку,приэтомвпроцесседеформированиязаготовкипосредствомгибкиполучаютполуфабрикатввидеконическогостакана,послечегопроизводятперемещениееговдоннуючастьштампа,обжимикомбинированноевыдавливание,отличающийсятем,чтоосуществляютпредварительныйнагревисходнойзаготовки,центральноеотверстиевосаженнойзаготовкевыполняютвначалепервогопереходаеедеформирования,послегибкизаготовкиприполученииполуфабрикатаввидеконическогостаканапроизводятотбортовкупоследнего,комбинированноевыдавливаниеполуфабрикатапроизводятодновременносперемещениемеговдоннуючастьштампа,анапоследнемпереходедеформированияосуществляютобжимикалибровкуободнойчастиидоформовкуступичнойчастиполуфабриката.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтообжимободнойчастиполуфабрикатаосуществляютприкомнатнойтемпературе.23.Способполюбомуизпп.1и2,отличающийсятем,чтообжимободнойчастиполуфабрикатаосуществляютвштампесматрицей,выполненнойсвертикальнымразъемом.34.Способпоп.3,отличающийсятем,чтоиспользуютматрицусбоковымивставками,расположеннымисвозможностьюперемещениявпроцесседеформирования.45.Способполюбомуизпп.1-3,отличающийсятем,чтоцентральноеотверстиевосаженнойзаготовкеобразуютпрошивкой.56.Способполюбомуизпп.1-5,отличающийсятем,чтоонпредназначендляизготовленияколесавтомобильныхтранспортныхсредств.6