CN1096974A - 板材制坯料的轮毂部形成方法及板材制皮带轮的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明经过将板状金属制坯料1弯曲成凸形的
工序、在该弯曲坯料1的顶部穿孔5A的工序以及在
坯料1外周缘部1e朝径向外方的延伸受到限制的状
态下使外周缘部1e与孔周边部分之间的弯曲部分朝
与其弯曲方向相反的方向弯曲的工序，在坯料1的中
心部形成向一侧突出的筒状轮毂部6，即使在板厚不
太薄、内径小场合下，也能用小压力机形成确保足够
壁厚和突出高度的轮毂部。
Description
本发明涉及一种板材制坯料的轮毂部形成方法，例如象多V形皮带轮和曲轴皮带轮等，在板状金属制坯料的中心部，筒状轮毂部向一侧突出形成一体，以便嵌合在回转轴等的回转体外侧。本发明还涉及使用该方法形成多V形皮带轮等板材制皮带轮的方法。
作为在板状金属制坯料的中心部形成向一侧突出的筒状轮毂部的方法，以往有冷锻法、拉深加工法、内缘翻边加工法。
可是，上述方法中，在冷锻法场合，是依靠材料本身的塑性流动形成筒状轮毂部的，所以使用板材厚的坯料，例如曲轴皮带轮那样，希望有内径小而突出高度比较大的轮毂部的板材制品时，即使使用2000T～2500T等级的大压力机，也难以形成设定突起高度的轮毂部。
在拉深加工场合，随着拉深，材料会后让，所得制品板厚特别是轮毂部壁厚变得过薄，强度上不能满足要求。
在内缘翻边加工法场合，先是用冲孔机等冲孔，能得到与形成的孔径（相当于轮毂部内径）大致成比例的高度的轮毂部，所以在内径小的轮毂部时不能使其高度高，因而，存在由于内径和高度关系而使可加工范围受到制约的问题。
本发明就是鉴于上述先有技术所存在的问题提出来的，其目的在于提供一种板材制坯料的轮毂部形成方法，不使板厚太薄，而且能用小压力机高精度地形成所期望的内径、壁厚以及高度的轮毂部，本发明的目的还在于提供一种使用上述方法的板材制皮带轮的形成方法。
为了达到上述目的，本发明的第1板材制坯料的轮毂部形成方法是一种在板状金属制坯料的中心部形成朝该坯料的一侧突出的筒状轮毂部的板材制坯料的轮毂部形成方法。
其包括使上述金属制坯料朝轮毂部的突出侧弯曲成凸形的弯曲工序，在该已弯曲坯料顶部穿孔的穿孔工序以及形成筒状轮毂部的弯曲工序，所说形成筒状轮毂部的弯曲工序是在坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制的状态下，使上述坯料的外周缘部与孔周边部分之间的弯曲部分朝与其弯曲方向相反的方向弯曲，形成筒状轮毂部。
根据本发明第1板材制坯料的轮毂部形成方法，金属制坯料的弯曲工序与穿孔后对弯曲部分施加弯曲工序都是一种弯曲加工，所以能制止拉深加工时因材料塑性流动而引起的板厚减少以及随之产生的强度降低，同时，即使是板厚相当厚的金属制坯料，也能使用比较小的压力机，很容易形成设定的轮毂部。而且，在上述形成筒状轮毂部的弯曲工序中，由于坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制，所以防止往材料外方的后让，使材料主要流向中心部的孔侧，即使在内径小的场合下，也能形成确保足够壁厚和突出高度的轮毂部。另外，由于坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制，所以能提高制品外径尺寸精度。
另外，通过在上述凸形弯曲工序与形成筒状轮毂部的弯曲工序之间设置使上述孔的周边部分朝坯料弯曲方向突出的内缘翻边工序，能准确形成下面弯曲工序中的轮毂部，提高成品率。
并且，在上述形成筒状轮毂部的弯曲工序后，通过设置精加工工序，从轴向压缩上述弯曲工序中所形成的筒状轮毂部的端面，使其成为设定的突出高度，这样能使轮毂部设定的突出高度加工精度良好，同时，高度方向多余突出部分有助于轮毂部厚壁化，对轮毂部强度更有效。
本发明第2板材制皮带轮形成方法是随着在板状金属制坯料的中心部形成朝该坯料一侧突出的筒状轮毂部、在上述坯料的外周壁部形成V形槽的板材制皮带轮的形成方法。
其包括使上述金属制坯料朝轮毂部的突出侧弯曲成凸形的弯曲工序、在该已弯曲坯料顶部穿孔的穿孔工序、在坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制的状态下使上述坯料的外周缘部与孔周边部分之间的弯曲部分朝与其弯曲方向相反的方向弯曲、形成平坦部和筒状轮毂部的弯曲工序、从板厚方向对弯曲工序后坯料的上述平坦部加压以使外周部分厚壁化的厚壁化工序以及在该厚壁化的外周壁部成形V形槽的V形槽成形工序。
根据本发明第2板材制皮带轮形成方法，与上述第1板材制坯料的轮毂部形成方法相同，就其中心部的筒状轮毂部而言，能用比较小的压力机，很容易且精度良好地形成确保足够壁厚和突出高度的轮毂部。另外，轮毂部形成之后在外周壁部形成V形槽时，由于从板厚方向对弯曲工序后坯料平坦部加压，所以能在一工序中合理地达到为了皮带轮制品轻量化的平坦部薄壁化以及对成形V形槽必要的外周部分厚壁化，因而能尽量减少板材制皮带轮的制作工序，降低制造成本。
本发明的第3板材制皮带轮形成方法是随着板状金属制坯料的中心部形成朝该坯料一侧突出的筒状轮毂部、在上述坯料外周壁上形成V形槽的板材制皮带轮形成方法。
其包括使上述金属制坯料朝轮毂部的突出侧弯曲成凸形的弯曲工序、在该已弯曲坯料顶部穿孔的穿孔工序、在坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制的状态下使上述坯料的外周缘部与孔周边部分之间的弯曲部分朝与其弯曲方向相反的方向弯曲、形成平坦部和筒状轮毂部的弯曲工序、从板厚方向对弯曲工序后坯料的上述平坦部加压延伸以获得需要的外径的平坦部加压工序、将该被加压的平坦部外端部侧弯向皮带轮回转轴线方向的一方、形成V形槽形成用周壁部的周壁形成工序以及在周壁部形成V形槽的V形槽成形工序。
根据本发明第3板材制皮带轮形成方法，其与上述第1板材制坯料的轮毂部形成方法相同，就中心部的筒状轮毂部而言，能用比较小的压力机，很容易并且精度良好地形成确保足够壁厚和突出高度的轮毂部。另外，轮毂部形成之后V形槽成形中，由于设置从其板厚方向对弯曲工序后坯料的平坦部加压延伸以获得需要的外径的平坦部加压工序以及使该被加压的平坦部外端部侧弯向回转轴线方向的一方的周壁形成工序，所以能提供制品轻量化、外径统一化、轻而且尺寸精度高的板材制皮带轮。
下面参照附图通过对本发明实施例的描述来进一步说明本发明。其中：
图1A和图1B是说明本发明第1板材制坯料的轮毂部形成方法中的第1弯曲（拉深）工序的主要部分剖面图；
图2A和图2B是说明第2弯曲（拉深）工序的主要部分剖面图；
图3是说明穿孔工序的主要部分剖面图；
图4A和图4B是说明第1弯曲（减薄拉深）工序的主要部分的剖面图；
图5A和图5B是说明第2弯曲（减薄拉深）工序的主要部分的剖面图；
图6A和图6B是说明第3弯曲（减薄拉深）工序的主要部分剖面图；
图7A和图7B是说明第4弯曲（减薄拉深）工序的主要部分剖面图；
图8是轮毂部形成后的板材制坯料的剖面图；
图9A和图9B是说明本发明第2板材制皮带轮的形成方法中弯曲（拉深）工序的主要部分剖面图；
图10是说明同上的穿孔工序的主要部分剖面图；
图11A和图11B是说明同上的内缘翻边工序的主要部分剖面图；
图12A和图12B是说明同上的弯曲（减薄拉深）工序的主要部分剖面图；
图13A和图13B是说明同上的轮毂部精加工工序的主要部分剖面图；
图14是同上的轮毂部形成后的板材制坯料的剖面图；
图15是说明同上的厚壁化工序的主要部分的半截剖面图；
图16是说明同上的第1回转成型工序的主要部分的半截剖面图；
图17是说明同上的第2回转成型工序的主要部分的半截剖面图；
图18是说明同上的第3回转成型（多V形槽成型）工序的主要部分的半截剖面图；
图19是说明本发明第3板材制皮带轮的形成方法中的平坦部加压工序的主要部分的半截剖面图；
图20是说明同上的周壁形成工序的主要部分的半截剖面图；
图21是说明同上的多V形槽成型工序的主要部分的半截剖面图。
首先参照附图说明本发明第1板材制坯料的轮毂部形成方法的实施例中曲轴皮带轮等使用的轮毂一体型板材制皮带轮的轮毂部形成方法的实施例。在这个实施例中，使用直径90～100mm左右、板厚t为5mm左右的圆形板状的金属制坯料，轮毂部内径d1为12mm左右，皮带轮外径d2为80mm左右，轮毂部突出高度h为35～36mm左右，就上述条件下形成轮毂一体型板材制皮带轮作说明。
如图1A所示，在第1弯曲（冲深）工序中，将圆状金属制平坯料1置于由冲头2a和冲头座2b所组成的下模2上，随后，通过压力机使该下模2与由冲模3a和模座3b组成的上模3互相接近，如图1B所示，使上述金属制坯料1整体向轮毂部突出侧弯曲成二级拉深形状的凸形。这时的弯曲形状由下模2的冲头2a的前端形状以及上模3的模座3b的入口锥面3b1的形状所决定。
如图2A和图2B所示，在第2弯曲（冲深）工序中，更换使用前端形状不同的冲头2a和入口锥面3b1形状不同的模座3b，如上所述，使上模3与下模2互相接近，将坯料1拉深加工成大致为圆锥状。
随后，如图3所示，将上述弯曲坯料1置于专用冲孔座4上，在这种状态下，使用车床和钻床的穿孔工具5，在其顶部形成7mm左右的孔5A。
接着，转移到形成筒状轮毂部的弯曲（减薄拉深）工序，如图4A、4B～图7A、7B所示，该弯曲（减薄拉深）工序分为第1～第4工序，一方面依次更换与上述第1和第2弯曲（拉深）工序时使用的金属模不同的减薄拉深专用的金属模中的下模12的冲头12a的突出量和前端的曲率以及上模13的模座13b的入口角部13b2的曲率，一方面使上模13与下模12互相接近，上述坯材1的外周缘部1e与孔周边部分1c间的弯曲部分1b在弯曲方向的逆方向被减薄拉深而弯曲，其结果，上述孔周边部分1c沿冲头12a的外周面变形，在中心部形成筒状轮毂部6。在该若干步骤的弯曲工序中，坯料1的外周缘部1e与下模12的冲头座12b上形成为环状的突部12c的内面接触，径向外方的延伸受到限制，因而，坯料1完全不能朝径向外方后让，而是朝上述筒状轮毂部6侧退让，所以能确保该筒状轮毂部6的壁厚足够厚和直线部长度足够长。
如图8所示，经过以上各工序，能得到一体形成轮毂部6的板材制皮带轮7，其筒状轮毂部6的内径d1小到12mm左右，突出高度h长到35～36mm左右，这种皮带轮能有效地作为曲轴皮带轮使用。
下面参照附图说明多V形皮带轮的形成方法，作为本发明第2板材制皮带轮的形成方法的第1实施例。
如图9A所示，在弯曲（拉深）工序，圆状金属制平坯料1置于由冲头2a及冲头座2b所组成的下模2上，随后，通过压力机使该下模3与由冲模3a及模座3b所构成的上模3互相接近，如图9B所示，将上述金属制坯料1整体向轮毂部的突出侧拉深，使其大致弯曲成圆弧状凸形。此时的弯曲形状是由下模2的冲头2a的前端形状和上模3的模座3b的入口锥面3b1的形状所决定，这与上述实施例相同。
接着，如图10所示，将上述已弯曲坯料1置于专用的穿孔座4上，在这种状态下，使用车床和钻床的穿孔工具5，在其顶部形成直径4～5mm左右的孔5A。
随后，使用与上述弯曲（拉深）工序中不同的金属模，大致呈圆弧状弯曲的坯料1的外周缘部1e与下模12的冲头座12b的形成为环状的突部12c的内面接触，坯料朝径向外方的延伸受到限制，这种状态如图11A和图11B所示，通过使具有内缘翻边用的冲头12a1的下模12和上模13互相接近，上述孔5A的周边部分1c朝坯料1的弯曲方向突出。
下面转移到形成筒状轮毂部的弯曲（减薄拉深）工序。如图12A和12B所示，该弯曲（减薄拉深）工序是使用减薄拉深专用冲头12a，使上模13和下模12互相接近，上述坯料1的外周缘部1e和在前工序内缘翻边加工的孔周边部分1c之间的弯曲部分1b在弯曲方向的反方向上被减薄拉深而弯曲，结果上述弯曲部分1b形成平坦部8和筒状轮毂部6，该轮毂部6是上述孔周边部分1c沿冲头12a的外周面变形在中心部形成的。在该弯曲工序中，坯材1的外周缘部1e也与下模12的冲头座12b的形成为环状的突起12c的内面接触，坯料朝径向外方的延伸受到限制，因而坯料1完全不能朝径向外方退让，只能向上述筒状轮毂部6侧延伸，因而能确保筒状轮毂部6的壁厚足够厚。
上述弯曲工序之后，如图13A和13B所示，进行轮毂精加工工序，其是使用精加工专用冲头12a2和冲模座13b2，从轴向压缩上述筒状轮毂部6的端面6a，以使该筒状轮毂部6成设定的突出高度。
通过以上各工序，如图14所示，能得到板材制多V形皮带轮的中间坯料10，筒状轮毂部6形成在其中心部，该轮毂部6与外周缘部1e之间形成平坦部8，该筒状轮毂部6与平坦部8形成为一体，下面就转移到使用这种中间坯料10、在其外周壁部形成多V形槽的工序，以下说明多V形槽的形成工序。
首先，进行形成多V形槽的外周壁部的厚壁化工序。如图15所示，通过压力机使夹持上述中间坯料10的下模14和上模15互相接近，从其板厚方向对中间坯料10的平坦部8进行加压。这样，平坦部8的材料朝外周侧流动，使坯料10的外周部分10a的厚壁化。这时，上述筒状轮毂部6位置大致被限制，其主度和壁厚几乎没有变化，只有上述平坦部8的一部分材料流动。
接着进行上述已被厚壁化的外周壁部10a的切割成形工序。该切割成形工序如图16所示，用回转内模16和回转上模17夹持上述中间坯料10的除厚壁外周壁部10a之外的平坦部8以及轮毂部6，通过回转内模16和回转上模17的回转，使中间坯料10整体回转。并且，在该回转的中间坯料10的厚壁外周壁部10a的中央部分从外侧一边使滚压辊18的外周面上形成的V形切割突部18a回转，一边进行挤压，切入回转轴芯侧，将上述厚壁外周壁部10a切割成V状。
随后，如图17所示，通过上述回转内模16和回转上模17的回转，一边使中间坯料10整体回转，一边在该回转的中间坯料10的被切割成V状的外周壁部10a上从其外侧使宽幅外周壁成形用的滚压辊19回转、挤压，在上述中间坯料10的外周滚压形成宽幅外周壁部10b。并且，上述切割成形工序和宽幅周壁成形工序既可以用共同模同时成形，也可以分别用不同的模各自成形。另外，并不局限于一次成形，也可以经过若干次才成形。
最后，进行在上述已形成的宽幅外周壁部10b上形成多V形槽工序。该工序如图18所示，用回转内模20和回转上模21夹持上述中间坯料10的除宽幅外周壁部10b之外的平坦部8和轮毂部6，通过回转内模20和回转上模21的回转，使中间坯料10整体回转。并且，从该回转的中间坯料10的宽幅外周壁部10b的外侧，使滚压辊22的外周面上形成的凹凸状成形部22a一边回转一边挤压，切入回转轴芯侧，在上述宽幅外周壁部10b上滚压成形由若干V形槽所构成的多V形槽11。并且，该多V形槽11虽然也可经一次滚压成形，但是最好是经若干次（2～4次）的滚压成形，后者包括多V形槽成形预备工序和精加工工序，精加工工序是将经过多V形槽成形预备工序的坯料10的多V形槽进一步施以滚压，按照要求对其深度和间距进行精加工。
下面，参照附图说明多V形皮带轮的形成方法，作为本发明第3板材制皮带轮形成方法的第2实施例。
在该第2实施例中，如图14所示，在其中心部形成有筒状轮毂部6，该轮毂部6与外周缘部1e之间形成平坦部8，筒状轮毂部6与平坦部8形成为一体，得到该板材制多V形皮带轮的中间坯料10的工序与参照图9A、9B～图13A、13B所说的上述第1实施例相同，所以这些说明省略，仅对此后的与第1实施例不同的工序，即在中间坯料10的外周壁部形成多V形槽的工序作说明。
首先，进行上述中间坯料10的平坦部加压工序。如图19所示，用压力机使夹持上述中间坯料10的下模23和上模24上相接近，从板厚方向对中间坯料10的平坦部分8进行加压。因而，使平坦部8的材料向外周侧流动，挤压延伸以使坯料10的外径D符合要求。这时，上述筒状轮毂部6位置大致受到限制，其高度以及壁厚几乎没有变化，仅仅上述平坦部8的一部分材料发生流动。
随后，进行周壁形成工序，使用图20所示的下模25和上模26，通过压力机使下模25和上模26接近，对上述平坦部8的外端部8a进行压力加工，使该外端部8a弯向皮带轮回转轴线方向的一方，具体地说朝与筒状轮毂部6的突出方向不同一侧弯曲，形成多V形槽形成用周壁部10c。
最后进行在上述形成的多V形槽形成用周壁部10c上形成多V形槽的工序。该多V形槽形成工序与图18所示第1实施例大致相同，如图21所示，用回转内模27和回转上模28夹持上述中间坯料10的除多V形槽形成用周壁部10c之外的平坦部8以及轮毂部6，通过回转内模27和回转上模28的回转，使中间坯料10整体回转。并且，从该回转的中间坯料10的多V形槽形成用周壁部10c的外侧，一边使滚压辊29的外周面上形成的凹凸状成形部29a回转，一边挤压切入回转轴芯侧，在上述周壁部10c上滚压形成由若干V形槽构成的多V形槽11。另外，就该多V形槽11的成型而言，虽然可以如上所述那样通过一次滚压成形，可是当然最好是若干次（2～4次）的滚压成形，后者包括多V形槽成形预备工序和精加工工序，精加工工序是对经过多V形槽成形预备工序的坯料10的多V形槽进一步施以滚压，按照要求精加工深度和间距。
在本发明第1板材制坯料的轮毂部形成方法的实施例中当然也可以进行与本发明第2板材制皮带轮形成方法的第1实施例和第2实施例中相同的内缘翻边加工工序（参照图11）和轮毂精加工工序（参照图13）。
另外，在本发明的第2板材制皮带轮的形成方法的第1实施例和第2实施例中虽然就多V形皮带轮的形成方法作了说明，可是也适用于具有单一V形槽的V形皮带轮的形成，进而也适用于周壁为宽幅、平坦的平皮带轮的形成。
如上所述，本发明的板材制坯料的轮毂部形成方法是一种在板状金属制坯料的中心部一体形成向一方突出的筒状轮毂部的技术，通过一种弯曲加工组合，能使板厚不太薄，而且使用小压力机，即使是内径小的场合，也能形成确保足够壁厚和突出高度的轮毂部。另外，根据这种轮毂部形成技术，提供了以尽可能少的工序形成多V形皮带轮等的低成本的板材制皮带轮的方法。
Claims (5)
1、一种板材制坯料的轮毂部形成方法，在板状金属制坯料的中心部形成朝该坯料的一侧突出的筒状轮毂部；其特征在于；
该方法包括使上述金属制坯料朝轮毂部的突出侧弯曲成凸形的弯曲工序、在该已弯曲坯料顶部穿孔的穿孔工序以及在坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制的状态下使上述坯料的外周缘部与孔周边部分之间的弯曲部分朝与其弯曲方向相反的方向弯曲、形成筒状轮毂部的弯曲工序。
2、根据权利要求1中所述的板材制坯料的轮毂部形成方法，其特征在于：在上述凸形弯曲工序和形成筒状轮毂部的弯曲工序之间设置使上述孔的周边部分朝坯料弯曲方向突出的内缘翻边工序。
3、根据权利要求1中所述的板材制坯料的轮毂部形成方法，其特征在于：在上述形成筒状轮毂部的弯曲工序后，设置精加工工序，从轴向压缩上述弯曲工序中所形成的筒状轮毂部的端面，使其为设定的突出高度。
4、一种板材制皮带轮形成方法，随着在板状金属制坯料的中心部形成朝该坯料一侧突出的筒状轮毂部，在上述坯料的外周壁部形成V形槽；其特征在于：
包括使上述金属制坯料朝轮毂部的突出侧弯曲成凸形的弯曲工序、在该已弯曲坯料顶部穿孔的穿孔工序、在坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制的状态下使上述坯料的外周缘部与孔周边部分之间的弯曲部分朝与其弯曲方向相反的方向弯曲、形成平坦部和筒状轮毂部的弯曲工序、从板厚方向对弯曲工序后坯料的上述平坦部加压以使外周部分厚壁化的厚壁化工序以及在该厚壁化的外周壁部成形V形槽的V形槽成形工序。
5、一种板材制皮带轮形成方法，随着板状金属制坯料的中心部形成朝该坯料一侧突出的筒状轮毂部，在上述坯料外周壁部上形成V形槽；其特征在于：
包括使上述金属制坯料朝轮毂部的突出侧弯曲成凸形的弯曲工序、在该已弯曲坯料顶部穿孔的穿孔工序、在坯料外周缘部朝径向外方的延伸受到限制的状态下使上述坯料的外周缘部与孔周边部分之间的弯曲部分朝与其弯曲方向相反的方向弯曲、形成平坦部和筒状轮毂部的弯曲工序、从板厚方向对弯曲工序后坯料的上述平坦部加压延伸以获得需要的外径的平坦部加压工序、将该被加压的平坦部外端部侧弯向皮带轮回转轴线方向的一方、形成V形槽形成用周壁部的周壁形成工序以及在周壁部形成V形槽的V形槽成形工序。
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