DE3545054A1

DE3545054A1 - Verfahren zur herstellung eines integrierten rades

Info

Publication number: DE3545054A1
Application number: DE19853545054
Authority: DE
Inventors: Akira Asari; Shigeo Kobe Hyogo Hattori; Tsuniya Himeji Hyogo Ueno; Takashige Yamamura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-06-26
Also published as: US4683630A; JPH0356819B2; JPS61147935A

Description

G55288

Anmelder: KOBE STEEL, LTD.

3-18, Wakinohama-cho,

1-chome, Chuo-ku, Kobe 651, Japan

Verfahren zur Herstellung eines integrierten

Rades

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten Rades für ein Fahrzeug, auf das ein Reifen montiert wird, durch eine Kombination von Knüppel-Gesenkschmiede-, Preßverbreiterungs- und Rotations-Tiefzieh-Arbeitsgängen.

Ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten Rades für ein Fahrzeug, auf das ein Reifen montiert wird, ist in der japanischen Patentpublikation 26 941/80 beschrieben.

Dieser Stand der Technik wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 (1), (2), (3) und (4) der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Die Fig. 4 (1) zeigt einen geschmiedeten Formkörper 4 mit einer Scheibe (einem Teller) 1, einem dicken Flansch 2 und einem dünnen Flansch 3, wobei der Formkörper 4 normalerweise durch dreimaliges Gesenkschmieden geformt wird.

Dann wird der geschmiedete Formkörper 4 in eine in Fig. 4 (2) gezeigte Form 5 eingesetzt und der dicke Flansch 2 wird durch Rotations-Tiefziehen in axialer Richtung und nach außen gezogen (gereckt). Danach wird der gezogene Abschnitt 7 mittels einer Preßform 6, wie sie in Fig. 4 (3) dargestellt ist, nach außen verbreitert, danach wird er in eine

Fertigbearbeitungsform 8, wie sie in Fig. 4 (4) gezeigt ist, eingeführt für die Bearbeitung mittels einer Fertigbearbeitungswalze (Schlichtwalze) 9.

Bei dem obengenannten Stand der Technik treten, obgleich er Vorteile bietet, die folgenden Probleme auf:

Da der geschmiedete Formkörper 4 so bearbeitet wird, daß er einen dünnen Flanschabschnitt 3 aufweist, der etwa der Gestalt einer Felge entspricht, treten die Probleme auf, daß mindestens drei Gesenkschmiedearbeitsgänge erforderlich sind, wodurch die Anzahl der Bearbeitungsstufen erhöht wird, mehrere Arten von Formen mit einer-komplizierten Gestalt verwendet werden müssen, viele Zusatzarbeiten, wie z.B. das Entformen (Entfernen aus der Form) durchgeführt werden müssen und höhere Produktionskosten auftreten.

Beim Ziehen wird darüber hinaus dafür gesorgt, daß sich durch den Zieharbeitsgang Material in einer Ziehrichtung bewegt und deshalb wird der Bearbeitungswirkungsgrad beeinträchtigt (verschlechtert) und es wird die Anzahl der Bearbeitungsarbeit sgänge erhöht, was zu einer Verringerung der Gebrauchsdauer der Werkzeuge und zu einer Ungleichmäßigkeit der Form der Produkte auch dann führt, wenn letztere einer Fertigbearbeitung bzw. Nachbearbeitung unterworfen werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu schaffen, bei der im Gesenkschmiedearbeitsgang die Gestalt eines geschmiedeten Formkörpers in eine einfache Gestalt umgeformt wird, wodurch die Schmiedebelastung gering ist und die Gestalt der Form einfach ist und die Häufigkeit des Austausches der Form geringer ist, wodurch die Produktivität erhöht wird, und außerdem selbst beim Ziehen unter Verwendung eines sich drehenden Tiefziehwerkzeugs Formkörper mit einer geringeren Anzahl von Stufen bearbeitet werden können, ohne daß der maschinelle Bearbei-

tungswirkungsgrad beeinträchtigt wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten Rades für ein Fahrzeug, auf das ein Reifen montiert wird, durch eine Kombination von Gesenkschmiede-, Preßverbreiterungs- und Rotations-Tiefzieh-Arbeitsgängen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt

das integrale Formen durch das Gesenkschmieden einer Schei- ^g be (eines Tellers) des Rades und eines dicken rohrförmigen Abschnitts, dessen äußere Umfangsflache so geformt wird, daß sie etwa parallel zur axialen Richtung des Rades verläuft durch den in dem äußeren Umfangsrand der Scheibe (des Tellers) in Richtung diametral nach außen verbreiterten Fuß- bzw. Kernabschnitt;

das Verbreitern beider axialer Stirnränder des dicken rohrförmigen Abschnittes in Richtung diametral nach außen mittels einer Presse und das Pressen eines sich drehenden Tiefziehwerkzeugs gegen den axialen Mittelabschnitt des «β dicken rohrförmigen Abschnitts, das nach oder vor der Verbreiterung durchgeführt wird;

das Ausweichen des Materials in einer Richtung entgegengesetzt zur Wanderungsrichtung des sich drehenden Tiefziehwerkzeugs in der nachfolgenden Stufe während des Preßte Arbeitsganges; und

das anschließende Pressen des sich drehenden Tiefziehwerkzeugs gegen den gepreßten Abschnitt, um das Werkzeug in axialer Richtung zu bewegen durch den gepreßten Abschnitt für das Rotations-Tiefziehen, um den anderen axialen Abschnitt zu ziehen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der beiliegenden Zeichnungen, in denen Ausführungsformen der Erfindung und des Standes der Technik beschrieben sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 (1) eine Schnittansicht eines dem Gesenkschmieden unterworfenen geschmiedeten Formkörpers;

Fig. 1 (2) eine Schnittansicht, die den Verbreiterungsarbeitsgang erläutert;

Fig. 1 (3) und (4) jeweils Schnittansichten, die das Rotations-Tiefziehen in einer axialen Richtung erläutern;
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Fig. 2 (1) und (2) jeweils Schnittansichten, die das Rotations-Tiefziehen in. der anderen axialen Richtung darstellen;

Fig. 3 eine Schnittansicht, welche die Fertigbearbeitungsstufe erläutert;

Fig. 4 (1), (2), (3) und (4) jeweils Schnittansichten, welche die Stufen gemäß Stand der Technik darstellen;

Fig. 5 (1) eine Schnittansicht eines dem Gesenkschmieden unterworfenen geschmiedeten Formkörpers;

Fig. 5 (2) eine Schnittansicht, welche die'Stufe des Pressens erläutert;

Fig. 5 (3) eine Schnittansicht, welche die Verbreiterung erläutert; und

Fig. 5 (4) eine Schnittansicht, welche die Stufe des Rotations-Tiefziehens in axialer Richtung erläutert.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.

-Ά-

Die Fig. 1 (1) zeigt einen.geschmiedeten Formkörper 10, der aus einem Knüppel durch Gesenkschmieden geformt wurde. Der geschmiedete Formkörper 10 umfaßt' eine Scheibe (einen Teller) 12 eines Rades mit einer Nabe 11 in seinem Zentrum und einen integral geformten dicken rohrförmigen Abschnitt 14 durch den Fuß- bzw. Kernabschnitt 13, der in seinem äußeren Umfangsrand in einer Richtung diametral nach außen verbreitert ist. Der dicke rohrförmige Abschnitt 14 weist eine äußere Umfangsflache 15 auf, die einen Entformungsgradienten(rapping gradient) aufweist und so geformt ist, daß sie etwa parallel zur axialen Richtung des Rades ver-. läuft.

Der geschmiedete Formkörper 10 hat eine einfache Gestalt und er kann daher normalerweise durch einen einzigen Gesenkschmiedearbeitsgang aus dem Knüppel geformt werden.

Obgleich einige wenige Gesenkschmiedearbeitsgänge zum Formen des Formkörpers durchgeführt werden können, genügt normalerweise ein einziger Arbeitsgang.

Die Fig. 1 (2) zeigt den Preßverbreiterungs-Arbeitsgang (press spreading work). Dieser Verbreiterungsarbeitsgang wird so durchgeführt, daß Auswalzformen 16, 17 verwendet werden, so daß beide axiale Stirnränder 14A , 14B des dicken rohrförmigen Abschnittes 14 jeweils mittels einer Presse in einer Richtung diametral nach außen verbreitert werden.

Das Zentrum des geschmiedeten Formkörpers 10, das einem Gesenkschmiedearbeitsgang unterworfen wird, wird mit dem Zentrum X-X der Formen 16, 17 in Übereinstimmung (registration) gebracht. Bei dieser Ausführungsform wird die Form 16 in Form einer oberen beweglichen Form nach unten gepreßt auf die Form 17 in Form einer unteren fixierten Form, wodurch die beiden axialen Stirnränder 14A, 14B des dicken rohrförmigen Abschnittes 14 in einer Richtung

diametral nach außen verbreitert werden.

Anschließend wird der dicke rohrförmige Abschnitt 14 in eine Form gedrückt, die derjenigen des Felgenflansches des Rades ähnelt.

Das heißt, der auf diese Weise verbreiterte geschmiedete Formkörper 10 wird in Übereinstimmung (registration) mit dem Zentrum X-X der Drückformen (spinning molds) 18, 19 gebracht, die ihrerseits um die Achse gedreht werden, wodurch der dicke rohrförmige Abschnitt 14 dem Rotations-Tief zieh-Arbeitsgang unterworfen wird.

Das heißt mit anderen Worten, ein sich drehendes Tiefziehwerkzeug 20 wird in Form einer Walze wie dargestellt gegen den axialen Mittelabschnitt der äußeren Umfangsoberflache 15 in dem dicken rohrförmigen Abschnitt 14 des geschmiedeten Formkörpers 10, der an den Formen 18, 19 befestigt ist, wie in Fig. 1 (3) dargestellt, gepreßt und das Werkzeug 20 wird in einer axialen Richtung bewegt, während der Pressungszustand durch den gepreßten Abschnitt 21 aufrechterhalten wird, um eine Seite des dicken rohrförmigen Abschnittes 14 in die Gestalt zu ziehen, die derjenigen des Felgenflansches des Rades wie in Fig. 1 (4) dargestellt ähnelt.

Dieser Zieharbeitsgang wird erzielt durch das Pressen A des Werkzeugs 20 und die anschließende Konturbewegung B des Werkzeugs 20, wie in Fig. 1 (4) gezeigt. Die Formen 18, 19 werden während der Konturbewegung B um ihre Achsen gedreht, um die äußere Umfangsoberflache 15 niederzudrükken (spinning).

Wenn während des Preßarbeitsganges A das Material in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegung B in der axialen Richtung des Werkzeugs 2Q ausweicht, wird verhindert,

daß der Maschinenbearbeitungswirkungsgrad durch das Werkzeug 20 verschlechtert wird, wodurch das Formen in der nachfolgenden Stufe erleichtert wird.

Das Werkzeug 20 ist insbesondere ausgeformt mit einem Preßabschnitt 20c, der eine schmale Kegeloberfläche 2OA und eine breite Kegeloberfläche 2OB umfaßt. Die breite Kegeloberfläche 2OB hat einen stumpfen Winkel, der das Ausweichen des Materials in Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung B in der axialen Richtung des Materials während des Preßarbeitsganges und das Ausvveichen (escape) ·- des Materials in die nachfolgende Stufe erleichtert, wodurch der Wirkungsgrad des Verfahrens verbessert wird.

Anschließend bewirken bei der dargestellten Ausführungsform- das Pressen C eines getrennten, sich drehenden Tiefziehwerkzeugs 22 gegen den gepreßten Abschnitt 21 und die darauffolgende Konturbewegung D des Werkzeugs 22 in der axialen Richtung, daß der Drück-Arbeitsgang in der anderen axialen Richtung hervorgerufen wird, wie in Fig. 2 (1) und (2) dargestellt. Dieser Drückarbeitsgang wird durchgeführt unter Verwendung der Formen 18, 19 ohne Modifikation.

Die Formen 18, 19 werden insbesondere um ihren Achsen gedreht, um den Preßabschnitt 22 C des Werkzeugs 22 gegen den gepreßten Abschnitt 21 zu pressen, und die Bewegung D des Werkzeugs 22 in der axialen Richtung bewirkt, daß das Ziehen beginnt, wodurch die Tiefzieharbeit durchgeführt werden kann, bis fast zur Gestalt eines Felgenflansches.

Obgleich das hier verwendete Werkzeug 22 das gleiche ist wie das obengenannte Werkzeug 20, ist es klar, daß bei der dargestellten Ausführungsform ^ein Werkzeug 22 verwendet wird, das die Gestalt hat, die der Preßabschnitt - . 22 C hat, der durch beide Kegeloberflächen 22 A, 22 B gebildet wird, dessen axiale Länge kürzer ist als diejenige

-fr

des Werkzeugs 20, wodurch während der Bewegung D das Material in Richtung der Bewegung D zum Ziehen bewegt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Drückformen (spinning mold) 18, 19 ohne Modifikation verwendet zur Herstellung eines integrierten Rades 25 mit einem Felgenflansch einer Endform_f die durch das Werkzeug 2 3 geformt wird, dargestellt durch die in Fig. 3 gezeigte Schlußbearbextungswalze. Daher wird die äußere Konfiguration der Drückformen 18, 19 auf die gewünschte Gestalt gebracht, die angewendet wird auf die Gestalt der·inneren Umfangsoberflache des Felgenflansches 24.

Während bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform die Arbeit (Fig. 1 (3)) zum Pressen des sich drehenden Tiefziehwerkzeuges gegen den axialen Mittelabschnitt des dicken rohrförmigen Abschnittes nach der Arbeit (Fig. 1 (2)) zum Verbreitern der beiden axialen Stirnränder des dicken rohrförmigen Abschnittes in einer Richtung diametral nach außen mittels der Presse durchgeführt wird, sei darauf hingewiesen, daß, wie in Fig. 5 (1) bis (4) dargestellt, die Arbeit zum Verbreitern beider axialer Stirnränder 14A, 14B des dicken rohrförmigen Abschnittes 14 in Richtung diametral nach außen mittels der Presse unter Verwendung der Auswalzformen 16, 17, wie in Fig. 5 (3) dargestellt, durchgeführt wird, nachdem das Pressen des sich drehenden Tiefζiehwerkzeugs 20 gegen den axialen Mittelabschnitt des dicken rohrförmigen Ab-Schnitts 14, wie.in Fig. 5 (2) dargestellt, durchgeführt worden ist, wonach das Material durch die nachfolgenden Stufen, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, über genau die gleiche Stufe wie in Fig. 1 (4) gezeigt, wie dargestellt in Fig. 5 (4) geformt werden kann.

Die in den Fig. 5 (1) bis (4) verwendeten Bezugsziffern entsprechen denjenigen der Fig. 1 (1) bis (4).

Erfindungsgemäß ist eine Wärmebehandlung selten erforderlich wegen der Anwendung der Arbeits- und Härtungsausscheidung. Das Material kann jedoch einer Glühbehandlung unterworfen werden, nachdem die Verbreiterung der beiden axialen Stirnränder des dicken rohrförmigen Abschnittes 14 in Richtung diametral nach außen mittels der Presse durchgeführt worden ist, jedoch vor dem Eintritt in die nachfolgende Stufe, je nach der endgültigen Gestalt oder je nach Material des Radkörpers. Das heißt, wenn die Bearbeitungsrate beim Verbreitern groß ist, ist der Grad der Bearbeitungshärtung als Folge dieser Arbeit hoch, wobei in diesem Falle vorgeschlagen wird, die Glühbehandlung vor dem Eintritt in die nachfolgende Stufe durchzuführen.

Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem durch das Gesenkschmieden geformten geschmiedten Formkörper um einen integrierten geschmiedeten Formkörper aus einer Scheibe (einem Teller) und einem dicken rohrförmigen Abschnitt, dessen äußere Umfangsoberflache etwa parallel zur axialen Richtung des Rades verläuft durch den Fuß- bzw. Kernabschnitt, der in Richtung diametral nach außen in dem äußeren Umfangsrand verbreitert ist, und er hat eine einfache Gestalt. Daher kann die Schmiedebelastung gering sein, was bedeutet, daß eine kleine Presse verwendet werden kann, was zur Folge hat, daß die FormherStellungskosten gering sind und die Gebrauchslebensdauer derselben verlängert ist.

Selbst wenn die Gestalt des geschmiedeten Formkörpers in die vorstehend beschriebene einfache Gestalt umgeformt wird,erlaubt darüber hinaus der dicke rohrförmige Abschnitt das Ausweichen von Material in die Richtung entgegengesetzt zur Bearbeitungsrichtung während des Pressens desselben durch das Werkzeug. Der Bearbeitungswirkungsgrad wird deshalb nicht beeinträchtigt. Da die Rotations-Tiefzieharbeit in der anderen axialen Richtung nach Beendigung der Bearbeitung angewendet wird, reicht die einzige Drückform aus und der Formaustausch und der Material-

Al

transport zwischen den Stufen sind einfach und es tritt auch eine geringere Anzahl von Stufen auf, wodurch die Produktivität erhöht werden kann.

- Leerseite -

Claims

354505A G55288 Anmelder: KOBE STEEL, LTD. 3-18, Wakinohama-cho, 1-chome, Chuo-ku, Kobe 651, Japan Patentansprüche 10

1. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Rades für ein Fahrzeug, auf das ein Reifen montiert wird, durch eine Kombination von Gesenkschmiede-, Druckverbreiterungs- und Rotations-Tiefzieh-Arbeitsgängen, dadurch gekennzeichnet , daß es umfaßt: das integrale Formen durch Gesenkschmieden einer Scheibe (eines Tellers) des Rades und eines dicken rohrförmigen Abschnitts, dessen äußere ümfangsoberflache so geformt \

wird, daß sie etwa parallel zur axialen Richtung des \

Rades verläuft durch den im äußeren Umfangsrand der *

Scheibe (des Tellers) in Richtung diametral nach außen verbreiterten Fußabschnitt (Kernabschnitt); das Verbreitern beider axialer Stirnränder des dicken rohrförmigen Abschnitts in einer Richtung diametral nach außen mittels einer Presse und das Pressen eines sich drehenden Tiefziehwerkzeugs gegen den axialen Mittelabschnitt des dicken rohrförmigen Abschnittes, das nach oder vor der Verbreiterung durchgeführt wird; das Ausweichen des Materials in einer Richtung senkrecht zur Wanderungsrichtung des sich drehenden Tiefziehwerkzeugs in der nachfolgenden Stufe während des Pressens; und
das anschließende Pressen des sich drehenden Tiefziehwerkzeugs gegen den gepreßten Abschnitt, um das Werkzeug von dem gepreßten Abschnitt aus in die andere axiale Richtung zu bewegen für das Rotations-Tiefziehen, um den anderen

axialen Abschnitt zu ziehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geke nn zeichne t,-daß nach der Durchführung der Verbreiterung beider axialer Stirnränder des dicken rohrförmigen Abschnittes in einer Richtung diametral nach außen mittels einer Presse das sich drehende Tiefziehwerkzeug gegen den axialen Mittelabschnitt des dicken rohrförmigen Abschnittes gepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Durchführung der Verbreiterung beider axialer Stirnränder des dicken rohrförmigen Abschnitts in einer Richtung diametral nach außen mittels einer Presse das sich drehende Tiefziehwerkzeug gegen den axialen Mittelabschnitt des dicken rohrförmigen Abschnittes gepreßt wird.