RU2135320C1

RU2135320C1 - Process of manufacture of barrels with flanges

Info

Publication number: RU2135320C1
Application number: RU98109179/02A
Authority: RU
Original assignee: Басюк Семар Тимофеевич; Бондарев Борис Иванович; Кайль Лидия Михайловна
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: plastic metal working in forge shops of metallurgical and machine manufacturing plants producing automobile wheels and similar articles. SUBSTANCE: proposed process includes preparation of starting billet, formation by backward extrusion of intermediate semi-product in the form of cup with transition from wall to bottom and ring protrusion on reverse side of the latter with formation of flange along perimeter of face wall of cup at final stage of extrusion. Transition from wall to bottom is created in the form of conical surface which line of crossing with wall of cup and its bottom part presents guides of conical surfaces of cones forming certain angle with regard to vertical line. Then formation of disc part with creation of relief is conducted and final formation is carried out with application of axial force at least to upper flange, conical surface inside cup and face ring protrusion that transfers it to lower flange. After this thermal treatment and machining are conducted. EFFECT: simplified design of rigging to manufacture wheels, reduced usage of metal. 2 cl, 3 dwg

Description

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. The present invention relates to the field of metal forming and can be used in forge shops of metallurgical and engineering plants in the manufacture of automobile wheels and the like.

Известен способ изготовления кольцевых поковок, например дисков автомобильных колес, заключающийся в осадке заготовки, предварительном деформировании для получения полуфабриката с внутренней полостью, конфигурация которой соответствует внутренней полости готовой поковки, и нижней ребордой с диаметром, равным 0,96 - 1,0 диаметра нижнего торца готовой поковки, а объем 1,04 - 1,16 объема готовой поковки, и окончательном деформировании с получением верхней реборды (Патент РФ N 2076013, B 21 J 5/00, 1995 г.). A known method of manufacturing annular forgings, for example, wheels of automobile wheels, which consists in settling the billet, preforming to obtain a semi-finished product with an internal cavity, the configuration of which corresponds to the internal cavity of the finished forging, and a lower flange with a diameter equal to 0.96 - 1.0 of the diameter of the lower end finished forgings, and the volume of 1.04 - 1.16 volumes of finished forgings, and the final deformation with obtaining the upper flanges (RF Patent N 2076013, B 21 J 5/00, 1995).

Недостатком этого способа является сложность штамповой оснастки, использование которой возможно только для какого-то одного конкретного вида стаканов с фланцами типа колеса и как результат, высокие первоначальные затраты, и ограниченные возможности при изготовлении и освоении процесса изготовления стаканов с двумя фланцами. The disadvantage of this method is the complexity of die tooling, the use of which is possible only for any one specific type of glasses with wheel-type flanges and as a result, high initial costs, and limited possibilities in the manufacture and development of the process of manufacturing glasses with two flanges.

Известен способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, образование кольцевого выступа прямым выдавливанием с толщиной стенки, превышающей толщину стенки чаши, но не меньше ширины реборды, формирование обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши с образованием на конечной стадии выдавливания реборды по периметру торца стенки чаши, формовку дисковой части с образованием рельефа, формирование профиля ободной части со второй ребордой, термообработку и механическую обработку (Патент РФ N 2069473, B 21 J 5/00, 1994 г., прототип). A known method of manufacturing products such as wheels, including the preparation of the initial billet, the formation of an annular protrusion by direct extrusion with a wall thickness greater than the wall thickness of the bowl, but not less than the width of the flange, the formation of reverse extrusion of an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with the formation at the final stage of extrusion of the flange along the perimeter of the end the walls of the bowl, the molding of the disk part with the formation of a relief, the formation of the profile of the rim part with the second flange, heat treatment and machining (Pate r RF N 2069473, B 21 J 5/00, 1994, at the prototype).

Недостатком этого способа является сложность оснастки для изготовления стаканов для последующего изготовления колес, кроме того, повышенный расход металла в связи с тем, что для получения второй реборды необходимо выполнять кольцевой отросток толщиной большей, чем размер реборды. При достаточно высоких стаканах или широких колесах это повлечет за собой увеличение объема кольцевого отростка, что увеличит расход металла и повысит общую трудоемкость изготовления. The disadvantage of this method is the complexity of the equipment for the manufacture of glasses for the subsequent manufacture of wheels, in addition, the increased consumption of metal due to the fact that to obtain a second flange it is necessary to perform an annular process thicker than the size of the flange. With sufficiently tall glasses or wide wheels, this will entail an increase in the volume of the annular process, which will increase the consumption of metal and increase the overall complexity of manufacturing.

Кроме того, способ имеет ограниченное применение, так как не позволяет изготавливать колеса со смещенной в сторону от торца второй ребордой. In addition, the method has limited application, since it does not allow the manufacture of wheels with a second flange displaced to the side from the end.

Предлагаемый способ изготовления стаканов с фланцами, например автомобильных колес, включает подготовку исходной заготовки, формирование обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши с переходом от стенки к дну и кольцевым выступом на обратной стороне последнего с образованием на конечной стадии выдавливания фланца по периметру торца стенки чаши. Переход дна в стенку выполняют в виде конической поверхности, пересечение конической поверхности со стенкой чаши является направляющей конической поверхности конуса с диаметром основания, равным 1.01 - 1.05 диаметра готового нижнего фланца, а пересечение конической поверхности с донной частью чаши является направляющей конической поверхности конуса с диаметром основания равным, по меньшей мере, наименьшему диаметру кольцевого выступа, образующие обеих конических поверхностей наклонены к вертикали под углом 30 - 45^o.The proposed method for producing glasses with flanges, for example, automobile wheels, involves preparing the initial blank, forming an intermediate semi-finished product in the form of a bowl by reverse extrusion, passing from wall to bottom and an annular protrusion on the back of the latter with the formation of a flange extruding along the perimeter of the end wall of the bowl at the final stage. The transition of the bottom to the wall is made in the form of a conical surface, the intersection of the conical surface with the wall of the bowl is the guide of the conical surface of the cone with a base diameter equal to 1.01 - 1.05 of the diameter of the finished lower flange, and the intersection of the conical surface with the bottom of the bowl is the guide of the conical surface of the cone with the diameter of the base equal to at least the smallest diameter of the annular protrusion, the generators of both conical surfaces are inclined to the vertical at an angle of 30 - 45 ^o .

Затем ведут формовку дисковой части с образованием рельефа, окончательное формообразование с приложением осевого усилия, по крайней мере, к верхнему фланцу, конической поверхности внутри чаши и торцу кольцевого выступа, преобразуя радиальным перемещением металла кольцевой выступ в нижний фланец. После чего ведут термообработку и механическую обработку. Then the disk part is formed with the formation of a relief, the final shaping with the application of axial force to at least the upper flange, the conical surface inside the bowl and the end face of the annular protrusion, transforming the ring protrusion into the lower flange by radial movement of the metal. Then they conduct heat treatment and machining.

Образование нижнего фланца ведут опирая кольцевой выступ на плиту с концентричным чаше отверстием, диаметр которого превышает минимальный диаметр кольцевого выступа. The formation of the lower flange is carried out by supporting the annular protrusion on the plate with a concentric cup hole, the diameter of which exceeds the minimum diameter of the annular protrusion.

Окончательное формообразование ведут в разъемном штампе. Final shaping is carried out in a split stamp.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что при формировании чаши обратным выдавливанием на внутренней ее поверхности переход дна в стенку выполняют в виде конической поверхности пересечения конической поверхности со стенкой чаши является направляющей конической поверхности конуса с диаметром основания, равным 1,01 - 1,05 диаметра готового нижнего фланца, а пересечение конической поверхности с донной частью чаши является направляющей конической поверхности конуса с диаметром основания равным по меньшей мере наименьшему диаметру кольцевого выступа, образующие обеих конических поверхностей наклонены под углом 30 - 45^o, а при окончательном формировании прикладывают осевое усилие по крайней мере к верхнему фланцу, конической поверхности внутри чаши и торцу кольцевого выступа, преобразуя радиальным перемещением металла кольцевой выступ в нижний фланец.The proposed method differs from the prototype in that when forming the bowl by reverse extrusion on its inner surface, the bottom transition to the wall is performed in the form of a conical surface of intersection of the conical surface with the wall of the bowl is a guide conical surface of the cone with a base diameter of 1.01 - 1.05 diameter finished lower flange, and the intersection of the conical surface with the bottom of the bowl is the guide conical surface of the cone with a base diameter equal to at least the smallest diameter the annular protrusion, the generators of both conical surfaces are inclined at an angle of 30 - 45 ^o , and when the final formation is applied, axial force is applied to at least the upper flange, the conical surface inside the bowl and the end face of the annular protrusion, transforming the annular protrusion into the lower flange by radial movement of metal.

Технический результат - упрощение оснастки для изготовления колес и снижение расхода металла. The technical result is the simplification of equipment for the manufacture of wheels and reducing metal consumption.

Полученные таким образом стаканы с двумя фланцами имеют минимальные припуски на последующую механическую обработку. Для их изготовления требуется минимум оснастки, т.к. при обратном выдавливании промежуточного полуфабриката и при его последующем окончательном формообразовании возможно использование одного и того же пуансона, исключая при этом, особенно при изготовлении установочных партий, вторую нижнюю часть инструмента, роль которой выполняет плоская плита. Это позволяет, особенно при мелкосерийном производстве, резко снизить затраты на инструмент и сократить время, необходимое для изготовления первых образцов и сократить расход металла, что существенно снижает общую стоимость изготавливаемой продукции. Thus obtained glasses with two flanges have minimal allowances for subsequent machining. For their manufacture, a minimum of equipment is required, because during the reverse extrusion of the intermediate semi-finished product and during its subsequent final shaping, it is possible to use the same punch, except for this, especially in the manufacture of mounting lots, the second lower part of the tool, the role of which is played by a flat plate. This allows, especially in small-scale production, to drastically reduce tool costs and reduce the time required for manufacturing the first samples and reduce metal consumption, which significantly reduces the total cost of manufactured products.

Примеры. Examples.

Из магниевого сплава изготавливалась любым из известных способов исходная заготовка 1 размерами ⌀ 480 x 180, весом 57,95 кг, которую нагревали и укладывали в матрицу 2 (фиг. 1) с фасонным выталкивателем 3 и пуансоном 4, прикладывали деформирующее усилие P, выдавливая обратным методом металл заготовки 1 с образованием чаши со стенкой 5 с верхним фланцем 6, кольцевым выступом 7 и переходной зоны 8 от дна 9 к стенке 5. An initial preform 1 with dimensions ⌀ 480 x 180, weight 57.95 kg, which was heated and placed in a matrix 2 (Fig. 1) with a shaped ejector 3 and a punch 4 was made from a magnesium alloy by any known method, a deforming force P was applied, squeezing back metal preform 1 method with the formation of a bowl with a wall 5 with an upper flange 6, an annular protrusion 7 and a transition zone 8 from the bottom 9 to the wall 5.

Переходная зона 8 формировалась в виде конической поверхности, линии пересечения которой со стенкой 5 чаши и ее донной частью 9 представляли собой направляющие конических поверхностей конусов с наклоном образующих A и B к вертикали под углом α и β (для данного примера α = β = 35^° ).The transition zone 8 was formed in the form of a conical surface, the lines of intersection of which with the wall 5 of the bowl and its bottom 9 represented the guides of the conical surfaces of the cones with the inclination of the generators A and B to the vertical at an angle α and β (for this example, α = β = 35 ^° )

При окончательном формообразовании нагретый полуфабрикат в виде чаши устанавливали кольцевым выступом 7 на поверхность плиты O-O и, опуская пуансон 4, прикладывали деформирующее усилие P₁ к верхнему фланцу 6 и конической поверхности 8, перемещая чашу относительно поверхности O-O и деформируя тем самым кольцевой выступ 7. При этом осуществлялось преобразование кольцевого выступа 7 в нижний фланец 10 путем радиального перемещения металла, достигаемого предложенными геометрическими соотношениями, при которых на конечной стадии диаметр D₁ основания наружного конуса с образующей А-А (фиг. 2) был принят равным 530 мм при диаметре D готового нижнего фланца, равного 514 мм, что соответствовало отношению D₁ = 1,031.At the final shaping, the heated prefabricated in the form of a bowl was mounted with an annular protrusion 7 on the surface of the OO plate and, lowering the punch 4, a deforming force P _{1 was} applied to the upper flange 6 and the conical surface 8, moving the bowl relative to the OO surface and thereby deforming the annular protrusion 7. When this was the transformation of the annular protrusion 7 in the lower flange 10 by radial movement of the metal, achieved by the proposed geometric relationships, in which at the final stage the diameter D _{1 the} base the outer cone with the generatrix AA (Fig. 2) was taken equal to 530 mm with a diameter D of the finished lower flange equal to 514 mm, which corresponded to the ratio D ₁ = 1,031.

Диаметр d₁ основания внутреннего конуса с образующей B-B был принят равным 440 мм при наименьшем диаметре кольцевого выступа равного 420 мм.The diameter d _{1 of the} base of the inner cone with the generatrix BB was taken equal to 440 mm with the smallest diameter of the annular protrusion of 420 mm.

На фиг. 3 показано изготовление такого же стакана, но со смещенным нижним фланцем. Благодаря тому, что образование нижнего фланца 10 осуществляли, опирая кольцевой выступ 7 на плиту 11 с концентричным чаще отверстием, диаметр которого d₂ превышал диаметр d кольцевого выступа и составлял 440 мм.In FIG. Figure 3 shows the manufacture of the same glass, but with an offset lower flange. Due to the fact that the formation of the lower flange 10 was carried out, resting the annular protrusion 7 on the plate 11 with a concentric more often hole, the diameter of which d ₂ exceeded the diameter d of the annular protrusion and amounted to 440 mm

При изготовлении колес по предложенному способу значительно упростилась оснастка за счет использования одних и тех же частей инструмента на разных стадиях штамповки. In the manufacture of wheels according to the proposed method, the equipment was greatly simplified by using the same parts of the tool at different stages of stamping.

Также были изготовлены колеса по способу-прототипу. The wheels were also made according to the prototype method.

При этом, в связи со сложностью получения по способу-прототипу смещенного фланца, объем кольцевого выступа пришлось существенно увеличить, что привело к увеличению веса исходной заготовки на 17% и он составил 65 кг. Moreover, due to the difficulty of obtaining an offset flange by the prototype method, the volume of the annular protrusion had to be significantly increased, which led to an increase in the weight of the initial billet by 17% and it amounted to 65 kg

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить оснастку для изготовления колес и снизить расход металла на 12 - 17%, что снижает стоимость колеса на 15 - 20%. Thus, the proposed method allows to simplify the equipment for the manufacture of wheels and reduce metal consumption by 12 - 17%, which reduces the cost of the wheel by 15 - 20%.

Claims

1. Способ изготовления стаканов с фланцами, например, автомобильных колес, включающий подготовку исходной заготовки, формирование обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши с переходом от стенки к дну и кольцевым выступом на обратной стороне последнего с образованием на конечной стадии выдавливания фланца по периметру торца стенки чаши, формовку дисковой части с образованием рельефа, окончательное формирование профиля ободной части со вторым фланцем раздачей выступа по диаметру, термообработку и механическую обработку, отличающийся тем, что при формировании чаши обратным выдавливанием на внутренней ее поверхности переход дна в стенки выполняют в виде конической поверхности, пересечение конической поверхности со стенкой чаши является направляющей конической поверхности конуса с диаметром основания, равным 1,01 - 1,05 диаметра готового нижнего фланца, а пересечение конической поверхности с донной частью чаши является направляющей конической поверхности конуса с диаметром основания, равным по меньшей мере наименьшему диаметру кольцевого выступа, образующие обеих конических поверхностей наклонены к вертикали под углом 30 - 45^o, при окончательном формообразовании прикладывают осевое усилие по крайней мере к верхнему фланцу, конической поверхности внутри чаши и торцу кольцевого выступа, преобразуя радиальным перемещением металла кольцевой выступ в нижний фланец.1. A method of manufacturing glasses with flanges, for example, automobile wheels, comprising preparing the initial billet, forming by reverse extrusion an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a transition from the wall to the bottom and an annular protrusion on the reverse side of the latter with the formation at the final stage of extrusion of the flange along the perimeter of the end of the wall bowls, forming the disk part with the formation of a relief, the final formation of the profile of the rim part with the second flange, the distribution of the protrusion in diameter, heat treatment and mechanical processing Work, characterized in that when forming the bowl by reverse extrusion on its inner surface, the bottom transition to the walls is made in the form of a conical surface, the intersection of the conical surface with the wall of the bowl is a guiding conical surface of the cone with a base diameter equal to 1.01 - 1.05 of the finished diameter the lower flange, and the intersection of the conical surface with the bottom of the bowl is the guide conical surface of the cone with a base diameter equal to at least the smallest diameter of the annular protrusion, the generators of both conical surfaces are inclined to the vertical at an angle of 30 - 45 ^o , with the final shaping, apply axial force to at least the upper flange, the conical surface inside the bowl and the end face of the annular protrusion, transforming the ring protrusion into the lower flange by radial movement of the metal.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что образование нижнего фланца ведут опирая кольцевой выступ на плиту с концентричным чаше отверстием, диаметр которого превышает минимальный диаметр кольцевого выступа. 2. The method according to claim 1, characterized in that the formation of the lower flange is conducted by resting an annular protrusion on a plate with a concentric cup with an opening whose diameter exceeds the minimum diameter of the annular protrusion.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окончательное формообразование ведут в разъемном штампе. 3. The method according to claim 1, characterized in that the final shaping is carried out in a split stamp.