Способ изготовления профильного колеса

(19) (11) 5 48 1 Н 10 3 ЖИЗМ 3ЖВ 3:.:;8 ИЗБ"ЬЛгС ; .А АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЪНОГО КОЛЕСА(57) Изобретение относится к обработкеметаллов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий в формепрофилированных тел вращения, напримерколес для сельскохозяйственных машин и механизмов. Цель изобретения -- снижение трудоемкости изготовления колеса. Заготовки 2 для обода колеса 1 изготавливают вытяжкой по внутренней части в виде шарового пояса, по периферийной в форме тороидального кольца, а средшою часть в форме плоского кольца. Затем на тороидальной части раскатывают кольцевую канавку глуоиной (1,2 0,6) 8 и шириной (2 в -5) 8, где 8 - толцина заготовки в зоне раскатки. Одновременно на внутренней поверхности тороидального кольца раскать, - вают кольцевой выступ пшриной (4 - -1 О) При этом толгцину стенки заготовки по вершинам канавки и выступа выполняют в пределахх (0,6 - 0,8) 8. Изготовлен н ые за готовки 2 собирают в колесо, центрируют по ступице 16, сваривают их между собой встык и с центрирующей ступицей 16 колеса 1. 5 ил.Изобретение относится к обработке,металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий в форме профилированных тел врашения, например колес для сельскохозяйственных машин и механизмов.Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления колес.На фиг. 1 показано изготавливаемое по предлагаемому способу колесо, обший вил; на фиг. 2 - заготовка половины колеса, полученная после операци штамповки; на фиг. 3 - заготовка в период раскатки; на фиг. 4 - параметры заготовки, получаемые в процессе штамповки; на фиг. 5 параметры заготовки, получаемые в процессе раскатки,Способ изготовления профильного колеса(фиг. ) включает вытяжку в штампе для одного колеса двух заготовок 2 в виде колец наружным диаметром Р с внутренним отверстием с( и высотой Н/2 (фиг. 2). Среднюю часть каждого кольца 2 вытягивают в форму шарового пояса 3 радиусом кривизны К, размер шарового пояса 3 ограничен диаметром с 1 ь Периферийную часть кольца 2 вытягивают в форму тороидального кольца 4 с радиусом кривизны Кь Промежуточную часть заготовки калибруют в форме плоского кольца 5. Окончательный размер отверстия 6 получается в процессе вытяжки и не требует последуюшей доработки. После операции штамповки заготовку устанавливают на оправку 7, (фиг. 3), фиксируют ее положение упорным фланцем 8 и поджимают заготовку к оправке роликом 9, который располагают в одной плоскости с канавкой 10, выполненной на наружной поверхности оправки 7,Вращая оправку 7 и поджимая ролик 9 к заготовке, на ее наружной поверхности раскатывают кольцевую канавку 11 на глубину (т= (1,2 - 0,6) 8, где 5 - толшина заготовки в зоне раскатки (фиг. 5), ширина канавки 11 после раскатки должна быть В=(2 - 5) 8. Одновременнор на внутренней поверхности тороидального кольца в плоскости канавки раскатывают кольцевой выступ 12 шириной В=(4 - 10) 8. При этом толщину стенки заготовки по вершинам канавки и выступа выполняют в пределах Ь=(0,6 - 0,8) Я, Переход поверхности кольцевой канавки 1 к наружной поверхности 13 тороидального кольца 4 формируют в виде излома 14, а переход поверхности выступа 12 к внутренней поверхности тороидального кольца - в виде радиусного сопряжения 15,После раскатки осушествляют сборку заготовок 2 в колесо, центрируют по ступине 16, сваривают их между собой встык и с центрируюгцей ступицей 16 колеса 1. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Формирование перехода поверхности кольцевой канавки 11 к наружной поверхности 13 тороидального кольца 4 под острым углом обусловлено тем, что при эксплуатации колеса на влажной и рыхлой почве излом поверхности обеспечивает повышение устойчивости колеса, снижение его осевого смешения.Пример 1. Изготавливают колесо 1 с наружным диаметром Р=500 мм, размер обода колеса Н=140 мм. Наружный диаметр ступицы с(=84 мм. Обод колеса в форме тороидального кольца с радиусом кривизны К=500 мм.В качестве заготовки используют лист из стали 10, из которого вырубают плоское кольцо с наружным диаметром 0605 мм, и внутренним диаметром 081,5 мм. Производят вытяжку в штампе каждой кольцевой заготовки 2 в форму половины колеса, при этом внутреннюю часть каждого кольца 2 вытягивают в форму шарового пояса 3 с радиусом кривизны К==750 мм, а периферийную - в форму тороидального кольца 4 диаметром 500 мм и радиусом кривизны К=500 мм, при этом среднюю часть кольцевой заготовки 2, расположенную между тороидальным кольцом и шаровым поясом, калибрукт в форме плоского кольца 5 с внутренним диаметром 390 мм, сопрягаюшегося с тороидальным кольцом 4, радиус сопряжения К=15 мм. В результате вытяжки получают заготовку половины колеса высотой 70 мм, при этом диаметр отверстия 6 в процессе вытяжки увеличивается ло 84 - 84,8 мм, что в пределах допуска на размер 84 по квалитету 14. В случае необходимости заготовку 2 торцуют на размер Н/2=70 мм.При правильно подобранных параметрах заготовки необходимость торцовки может возникнуть только в случае прелельного износа рабочих поверхностей штампа.После операции штамповки кольцевую заготовку 2 устанавливают на оправку 7, фиксируют положение заготовки 2 упорным фланцем 8 так, что заготовка 2 имеет возможность смещаться в радиальном направлении на оправке 7 и не перемешается в осевом направлении. Заготовку 2 поджимают к оправке 7 роликом 9 и начинают вращать оправку 7 совместно с заготовкой 2, постепенно поджимая ролик 9. На наружной поверхности оправки 7 выполнена кольцевая канавка 10, форма и размеры которой соответствуют форме и размерам кольцевого выступа 12 (фиг. 5). Форма и размеры наружной поверхности ролика 9 соответствуют форме и размерам кольцевой канавки 1, которую необходимо получить на наружной поверхности тороилального кольца 4.Толщина заготовки в зоне раскатки 5=-4 мм. Кольцевую канавку 11 раскаты 1505648вают на глубину (1,2 - 0,6) 5, т.е. на глубину 4,8 - 2,4 мм. Канавка 11 раскатывается на ширину (2 - 5) 5 или 8 - 20 мм. Одновременно с канавкой 11 раскатывается кольцевой выступ 12 в плоскости канавки 11 шириной (4 - 1 О) 8 или 16 - 40 мм. При этом 1),=(0,6 - 0,8) 8 или 2,4 - 3,2 мм. Переход поверхности кольцевой канавки 11 к наружной поверхности 13 тороидального кольца 4 формируют в виде излома 14, а переход поверхности выступа 12 к внутренней поверхности тороидального кольца 4 - в виде сопряжения 15.При раскатке кольцевой канавки 1 и выступа 12 обеспечивается равномерное уплотнение металла в зоне канавки - выступ, при этом в процессе раскатки металл перераспределяется из канавки в выступ, не изменяя геометрии тороидального кольца 4.Диаметр Р увеличивается в процессе раскатки с 500 мм до 502 - 505 мм, размер Н/2 изменяется в пределах +1 мм. Это позволяет производить изготовление колеса из двух заготовок после раскатки без их доработки. Две заготовки 2 собирают в колесо, центрируя по ступице 6, сваривают их между собой встык и с центрируюц 1 ей ступицей колеса. Пример 2. Изготавливают колесоаналогично примеру 1. Кольцевую канавку 11 на наружной поверхности тороидального кольца раскатывают ца глубину более 1,2 т.е. более 4,8 мм.В процессе раскатки в результате чрезмерного цаклепа металла образуются трещины в перемычке металла, соединяющей вершины канавки1 и выступа 12.Прилер 3. Изготавливают колесо 1 аналогично примеру 1. Кольцевую канавку 1 на наружной поверхности тороидального кольца раскатывают ца глубину менее 0,6 8, т.е. менее 2,4 мм.В процессе раскатки при глубине канавки 11 2,3 мм и менее не обеспечивается заполнение металлом заготовки профиля канавки в оправке 7, при этом не обеспечивается наклеп и упрочнение металла в зоне канавки 11. В результате жесткость колеса 1 незначительно отличается от жесткости колеса бнз раскатанной канавки. Колесо в процессе эксплуатации деформируется, в результате появляются ударные нагрузки, проскальзывание при взаимодействии колеса с грунтом и интенсивный абразивный износ в зоне нарушенной геометрии колеса, что приводит к низкой эксплуатационной стойкости колеса.Пример 4, Изготавливают колесо аналогично примеру 1. Кольцевую канавку 11 на наружной поверхности тороилального кольца раскатываот на ширину менее 28, т.е. менее 8 мм. В процессе раскатки заготовки колеся 1 при шприце канавки 5 10 15 20 25 ЗС 35 40 15 50 55 7,9 мм ц менее наблк)ляется псрсмсгцснце зон наклепа на боковые поверхности канавки 11, а в срелнсй части преоблялают растягиваюгцие усилия, что приводит к появ. леццю трецин в средней части канавки 1.Пример 5. Изготавливают колесо диалогично ггримеру 1. Кольцевая кдцявкя1 на наружноц поверхности тороцлальцого кольца шириной более 58, т.е. более 20 мм. В процессе раскатки заготовки колеся црц ширине канавки более 20 мм цаблюластся нарушение геометрии тороилального кольца в сторону увеличения диаметра Р с 500 мм до 540 - 550 мм, что в лальнсйшем приводит к интенсивному износу колеса в средней части его обода.Пример б. Изготавливают колесо аналогично примеру 1, толщина стенки цо вершинам канавки и выступа 1 мсцсе 0,68 (2,4 мм). Прц этом снижаются прочность и жесткость колесав зоне канавки 11 и выступа 12, увеличивается вероятность деформации колеся в процессе его эксплуатации, что приводит к интенсивному дбразивному износу в зоне нарушснноц геометрии колеса.Пример 7. Изготавливают колесо яндлогцчно примеру . При этом 1) более 0,8 (3,2 мм). Прц высоте выступд более 3,2 мм наблюдается появление трешцн на поверхности выступа, особенно в зоне его вершины. .Чсхаци еская прочность колеся снижается, нарушается его гсомстрця ц, как результат, повышается абразивный износ.Пример 8. 1 зготавлцвяют колесо аналогично примеру 1. Кольцевой выступ 12 имеет ширину менее 48 (16 мм). Прц шцрццс выступа 12 менее 6 мм процсхолцт чрезмерное уплотцсцие боковых поверхностей канавки 1 и В 1.1 стхпд 12 ц цслОстяточцое уплотнение материала в районе вершины выступа 12. В резульгдтс ндолк)ляОтся сколы металла нд боковой цовсрхцостц канавки 1 ц выступа 12, Оорыв мстдллд в зоне перехода тороцлального кольца в кол),- цевой выступ 12, что ведет к неустрдцц. мому браку прц изготовлении колес.При.)ер 9. Изготавливают колссо анг)гО- гично примеру 1. Кольцевой )зыступ 12 имеет ш црццу более 108 (40 мм ) . 1 рц шцрц цс выступа более 40 мм.так же, кяк ц в прцмсрс 5, наблюдается нарушение геометрии тороилального кольгя в сторону увеличения сго лцамстра Р ло 530 - 540 мм.Предлагаемый способ позволяет снизит): трудоемкость цзготов,Сцця полого колссд благоларя ухг цьшсццк) количствя технологических Огг). ря гцц, 1)бсспс )еццк) вг)з 1)жцостц испо,)ьзг)вяця высокоэффсктцвцьх Опера пи Й ц)тя ) повкц ц рс 1 ск 1 ткц в сл 1 цг)ТЕХ 110,ОГ 11 ССКО 1 11 К,1)Фг) и и/ 1 и 1:юстенич1 Ц 1) С О О Ц 3 Г 1) Т 1) Б, )С и Ц Я и ) и ф и, 1 Ь Ц 1) 1 Х ) и О,1 С С Я, цкл)очяг)цгцп р)скя 1;,; )р) 1,;1 сбГ ) гяСостав игел ь М. Лито ии иРедактор О. Гоаовач Техред И. Верее Коррг игор 1. 11 орисовиЗа каз 5310/10 Ти раж 572 11 оди и с и осгыт г ССБНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыл иим ири ГЕНТ ССС 1113035, Москва, Ж - 35, Рау шскаи наб., и. -1 5иПроизводственно-издательский комбинат 1 итеит, г. Ужго 1 чг.ьи и ириии, 1 и.