RU2257280C1

RU2257280C1 - Method for making two-flange sleeves

Info

Publication number: RU2257280C1
Application number: RU2004119382/02A
Authority: RU
Inventors: С.Т. Басюк (RU); С.Т. Басюк; В.М. Грешилов (RU); В.М. Грешилов; гких Е.С. М (RU); Е.С. Мягких
Original assignee: Басюк Семар Тимофеевич; Грешилов Виктор Михайлович; Мягких Елена Семаровна
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2005-07-27

Abstract

FIELD: plastic working of metals, possibly in forging shops of metallurgical and machine engineering plants for making wheels of automobiles and similar articles.

SUBSTANCE: method comprises steps of preparing initial blank; forming intermediate semi-product in the form of cup having shaped bottom, wall, thickened part in zone of wall-to-bottom transition. Said thickened part is restricted at one side by surface of revolution, by annular protrusion on outer end of bottom and flange on end of wall. Intermediate semi-product is formed by two stages. At first stage bottom is partially punched for forming on outer end of bottom dead cavity and for forming on inner end of bottom central protrusion. Flange is formed on wall due to increasing thickness of wall near its end at keeping constant diameter dimensions of inner side. At second stage annular protrusion is formed and central zone of bottom is finally shaped due to lowering thickness of central protrusion while keeping its height. Simultaneously flange is formed on end of wall by its final size. Then blank is finally formed due to expanding annular protrusion on bottom of cup to other flange. Such sleeve is subjected to heat treatment and mechanical working.

EFFECT: enhanced strength characteristics of low-cost wheels.

3 dwg, 1 ex

Description

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 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 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 части 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, публ.1996 г.).A known method of manufacturing products such as wheels, including the preparation of the original billet, the formation of the intermediate semi-finished product in the form of a bowl, the formation of an annular protrusion and a process on the bottom of the bowl, molding on the bowl of the flange and the disk part with a relief, the formation of the rim and other flanges from the ring ledge, as well as thermal and machining (RF Patent No. 2063838, class B 21 K 1/28, publ. 1996).

Недостатком этого способа является сложность штамповой оснастки, а также низкая производительность из-за необходимости выполнения большого числа технологических переходов обработки давлением.The disadvantage of this method is the complexity of the die tooling, as well as low productivity due to the need to perform a large number of technological transitions of pressure treatment.

Известен способ изготовления стаканов с двумя фланцами, например, автомобильных колес, включающий подготовку 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 раздачу кольцевого выступа на дне чаши в другой фланец, термообработку и механическую обработку (Патент РФ №2135320, кл. В 21 К 1/28, публ. 1999 г. - прототип).A known method of manufacturing glasses with two flanges, for example, automobile wheels, including the preparation of the initial billet, the formation of an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a shaped bottom, wall, thickening when the wall goes into the bottom, a rotation surface bounded on the inside of the bowl, an annular protrusion at the outer end the bottom and the flange at the end of the wall, the final formation of the workpiece, including the distribution of the annular protrusion at the bottom of the bowl into another flange, heat treatment and machining (RF Patent No. 2135320, . At 21 K 1/28, publ 1999 -. A prototype).

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.The disadvantage of this method is the difficulty in ensuring the desired quality of the finished product due to the insufficiently rational structure of the fibers during deformation, which impairs the strength characteristics under cyclic loading during operation, as well as the narrow specialization of the resulting blanks, which significantly increases the cost of manufacturing small batches of wheels. The latter is most important for sports car wheels, the shape and dimensions of which are strictly individualized in accordance with the requirements of each customer.

Предлагаемый способ изготовления стаканов с двумя фланцами, например, автомобильных колес включает подготовку исходной заготовки и 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. Затем окончательно формируют заготовку раздачей кольцевого выступа на дне чаши в другой фланец.The proposed method for the manufacture of glasses with two flanges, for example, automobile wheels, involves preparing the initial billet and forming an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a shaped bottom, wall, thickening when the wall goes into the bottom, the rotation surface bounded on the inside of the bowl, and an annular protrusion on the outer end of the bottom and a flange at the end of the wall. Then, the workpiece is finally formed by distributing an annular protrusion at the bottom of the bowl into another flange.

При этом формирование промежуточного полуфабриката осуществляют в два этапа. На первом этапе выполняют неполную прошивку дна, образовывая на внешнем торце дна глухую полость, а на внутреннем торце - центральный выступ. Фланец на стенке образовывают, прикладывая осевое усилие к ее торцу, путем увеличения толщины стенки у торца при ее постоянных диаметральных размерах с внутренней стороны. На втором этапе образовывают кольцевой выступ и окончательно формируют центральную зону дна, уменьшая толщину центрального выступа при сохранении его высоты, и увеличивают глубину глухой полости при уменьшении толщины дна. Одновременно окончательно формируют размеры фланца на торце стенки.In this case, the formation of an intermediate semi-finished product is carried out in two stages. At the first stage, incomplete bottom flashing is performed, forming a blind cavity at the outer end of the bottom, and a central protrusion at the inner end. A flange on the wall is formed by applying axial force to its end, by increasing the wall thickness at the end with its constant diametrical dimensions on the inside. At the second stage, they form an annular protrusion and finally form the central zone of the bottom, reducing the thickness of the central protrusion while maintaining its height, and increase the depth of the blind cavity with decreasing bottom thickness. At the same time, the dimensions of the flange are finally formed at the end of the wall.

После окончательного формирования заготовки ведут термообработку и механическую обработку.After the final formation of the workpiece, heat treatment and machining are carried out.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что формирование промежуточного полуфабриката ведут в два этапа: на первом - выполняют неполную прошивку дна, образовывая на внешнем торце дна глухую полость, а на внутреннем торце - центральный выступ, 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 на втором - образовывают кольцевой выступ и окончательно формируют центральную зону дна, уменьшая толщину центрального выступа при сохранении его высоты и увеличивая глубину глухой полости при уменьшении толщины дна, а также окончательно формируют размеры фланца на торце стенки.The proposed method differs from the prototype in that the intermediate semi-finished product is formed in two stages: at the first, incomplete bottom flashing is performed, forming a blind cavity at the bottom outer end, and a central protrusion at the inner end, forming a flange on the wall, applying axial force to it end, by increasing the wall thickness at the end with its constant diametrical dimensions on the inside, and on the second - form an annular protrusion and finally form the Central zone of the bottom, reducing the thickness of the central about the protrusion while maintaining its height and increasing the depth of the blind cavity with decreasing bottom thickness, and finally form the dimensions of the flange at the end of the wall.

Технический результат предлагаемого изобретения - возможность групповой обработки близких по геометрическим параметрам колес при рациональной структуре волокон при деформировании, что позволяет совместить высокие прочностные характеристики в условиях циклического нагружения в экстремальных условиях и малую стоимость колес. Это особенно значимо при изготовлении малых партий спортивных колес со значительными размерами ступичной части (центральный выступ).The technical result of the invention is the possibility of batch processing of geometrically close wheels with a rational structure of the fibers during deformation, which allows combining high strength characteristics under cyclic loading in extreme conditions and low cost of wheels. This is especially significant in the manufacture of small batches of sports wheels with significant hub sizes (central protrusion).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны:The invention is illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 - формирование промежуточного полуфабриката, первый этап;figure 1 - the formation of the intermediate semi-finished product, the first stage;

на фиг.2 - формирование промежуточного полуфабриката, второй этап;figure 2 - the formation of the intermediate semi-finished product, the second stage;

на фиг.3 - окончательное формирование.figure 3 - the final formation.

Пример.Example.

Изготавливалось спортивное колесо 13×21’’ из алюминиевого сплава типа 6061. Исходная заготовка 1 размерами ⌀500 мм ×125 мм массой 66 кг. нагревалась и укладывалась в полость штампа 2 с фасонным выталкивателем 3 и пуансоном 4 (фиг.1).A sports wheel 13 × 21 ’’ was made of aluminum alloy of type 6061. The initial billet 1 was разм500 mm × 125 mm in size and weighs 66 kg. heated and fit into the cavity of the stamp 2 with shaped ejector 3 and the punch 4 (figure 1).

На первом этапе формирования промежуточного полуфабриката - прикладывали деформирующее усилие и обратным выдавливанием образовывали полуфабрикат в виде чаши высотой Н=400 мм, наружным диаметром Д₁=505 мм и толщиной стенки 5 s=10 мм. Одновременно, так как осевое усилие воздействовало на открытый торец чаши, формировали фланец 6 путем увеличения толщины стенки 5 у торца до s=25 мм, сохраняя внутренний диаметр Д₂- постоянным. При этом на внешней поверхности донной части образовывали глухую полость 7 глубиной C₁=60 мм. Зону перехода от дна 8 к стенке 5 выполнили утолщенной. Утолщение 9 изнутри ограничено конусной поверхностью с углом конусности α=37°, форма и размеры которой связаны с конструкцией колеса и определены конусной частью 10 пуансона 4. На торце пуансона 4 выполнена полость 11, формирующая на конечной стадии первого этапа центральный выступ 12 толщиной В₁=95 мм.At the first stage of the formation of the intermediate semi-finished product, a deforming force was applied and reverse extrusion formed a semi-finished product in the form of a bowl with a height of H = 400 mm, an outer diameter of D ₁ = 505 mm and a wall thickness of 5 s = 10 mm. At the same time, since the axial force exerted on the open end of the bowl, a flange 6 was formed by increasing the thickness of the wall 5 at the end to s = 25 mm, keeping the inner diameter D ₂ constant. In this case, a blind cavity 7 with a depth of C ₁ = 60 mm was formed on the outer surface of the bottom. The transition zone from the bottom 8 to the wall 5 was made thickened. The inside thickening 9 is bounded by a conical surface with a taper angle α = 37 °, the shape and dimensions of which are related to the wheel structure and are determined by the conical part 10 of the punch 4. At the end of the punch 4, a cavity 11 is made, forming a central protrusion 12 of thickness B ₁ at the end stage of the first stage = 95 mm.

На втором этапе - заменяли выталкиватель 3 на выталкиватель 13 и прикладывали деформирующее усилие к торцу 6 заготовки и всей внутренней поверхности. При этом начинали деформировать центральный выступ 12, уменьшая его толщину В₁ с 95 мм до В₂=80 мм, сохраняя его высоту H₁. Одновременно стенка 5 чаши совместно с фланцем 6 перемещалась вниз (фиг.2}.At the second stage, the ejector 3 was replaced by the ejector 13 and a deforming force was applied to the end face 6 of the workpiece and the entire inner surface. At the same time, they began to deform the central protrusion 12, reducing its thickness B ₁ from 95 mm to B ₂ = 80 mm, while maintaining its height H ₁ . At the same time, the wall 5 of the bowl together with the flange 6 moved down (Fig.2}.

На заключительной стадии процесса начиналось деформирование дна 8 с уменьшением его толщины. При этом образовывался кольцевой выступ 14, а глубина глухой полости 7 увеличивалась до величины С₂=75 мм. Диаметр глухой полости при этом уменьшался до конечных размеров. А размеры фланца 6 формировались на окончательные.At the final stage of the process, deformation of the bottom 8 began with a decrease in its thickness. In this case, an annular protrusion 14 was formed, and the depth of the blind cavity 7 increased to a value of C ₂ = 75 mm. The diameter of the deaf cavity in this case decreased to final sizes. And the dimensions of the flange 6 were formed on the final.

Такое построение процесса формирования промежуточного полуфабриката позволяет на первом этапе создавать такую конфигурацию заготовки, которая на втором этапе обеспечивает появление в конфигурации штамп-заготовка свободных кольцевых зон. Эти зоны последовательно определяют локальные перемещения металла, исключающие образование каких-либо дефектов и резко снижают среднее давление в полости штампа, увеличивая его долговечность.Such a construction of the process of forming an intermediate semi-finished product allows at the first stage to create such a configuration of the workpiece, which at the second stage provides the appearance in the configuration of the blank of blank annular zones. These zones sequentially determine the local movement of the metal, eliminating the formation of any defects and dramatically reduce the average pressure in the cavity of the stamp, increasing its durability.

Одновременно, такие программируемые локальные перемещения металла позволяют уменьшать припуски, обеспечивать высокие прочностные характеристики в объеме заготовки и усложнять конфигурацию изделий.At the same time, such programmable local metal movements can reduce allowances, provide high strength characteristics in the volume of the workpiece and complicate the configuration of products.

Окончательное формирование вели раздачей на плите 15 кольцевого выступа 14 на дне чаши в другой фланец 16 (фиг.3). После чего осуществляли термическую и механическую обработку полученного изделия в колесо.The final formation was carried out by distribution on the plate 15 of the annular protrusion 14 at the bottom of the bowl into another flange 16 (Fig.3). Then carried out the thermal and mechanical processing of the obtained product into a wheel.

Предлагаемый способ позволяет существенно расширить номенклатуру и повысить качество готовых изделий, благодаря рационализации штамповой оснастки и, как следствие, улучшить структуры волокон при деформировании и предотвратить растрескивание при формировании реборд. Последнее особенно значимо при производстве изделий из сплавов системы магний - литий.The proposed method allows to significantly expand the range and improve the quality of finished products, due to the rationalization of die tooling and, as a result, improve the structure of the fibers during deformation and prevent cracking during the formation of flanges. The latter is especially significant in the manufacture of products from alloys of the magnesium - lithium system.

Claims

A method of manufacturing glasses with two flanges, for example, automobile wheels, including the preparation of the initial billet, the formation of an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a shaped bottom, wall, thickening when the wall goes into the bottom, the rotation surface bounded on the inside of the bowl, an annular protrusion on the outer end of the bottom and a flange at the end of the wall, the final formation of the workpiece, including the distribution of the annular protrusion at the bottom of the bowl into another flange, heat treatment and machining, characterized in that The intermediate semi-finished product is carried out in two stages: at the first, incomplete bottom piercing is performed with the formation of a blind cavity at the outer end, and a central protrusion at the inner end, the flange on the wall is formed by applying axial force to its end, by increasing the wall thickness at the end with its constant diametrical dimensions on the inside, and on the second, they form an annular protrusion and finally form the central zone of the bottom, reducing the thickness of the central protrusion while maintaining its height and increasing the depth blindly by reducing the thickness of the cavity bottom, and finally form the flange sizes on the end wall.