专利名称：轮子的成型方法
技术领域：
本发明涉及用铝合金或镁合金等富塑性加工性的材料成型各种轮子的方法，这些轮子的圆盘部与其周边的轮缘部是成整体的。
汽车轮或皮带传动用的皮带轮等轮子，其相对于圆盘部呈直角方向突出的轮缘部是整体地成形在圆盘部外周上的。
在汽车轮子中，一旦在圆盘部的周缘成型了环状壁突出的皿状圆盘，该环状壁如
图1(a)及图1(b)所示，被成型为由中央凹槽23、内轮缘24及外轮缘22构成的轮缘断面。在皮带轮中，一旦皿状体成型后，该环状壁被加工为挂皮带的轮缘部。
通常，该皿状体是由锻造成型的，用轻合金制的块状材料或圆盘状材料(以下称为原材料)经若干锻造工序成型为皿状体。
例如，在日本专利公报特公平3-2574号中揭示的方法，是用锻造制作皿状体，该皿状体的环状壁以外部分为最终形状。然后，用滚压成型将上述锻造后的环状壁加工成轮缘断面。
这种以往的环状壁成型方法中，从原材料成型为皿状体时的锻造压力极大。其原因是由于皿状体呈环状壁从圆盘部周缘向直角方向突出的形状，在锻造工序中，原材料在成型用的金属模内必须从上述底部向环状壁弯曲地延展，因此，在材料延展时，材料的移动阻力很大。
因此，如果想要通过一次锻造工序把原材料成型为皿状体，则锻造压力产生装置及锻造装置就要非常大，而且为了能承受上述锻造压力，锻造用的金属模也要做得很大，但实际上并不这样做。因此，以往为了降低锻造压力，就将该锻造工序分成若干道工序。这样分成了几个工序后，各工序中的延展程度减少，各工序的锻造压力降低，锻造装置也就能小型化。
但是，这样一来，要经若干道工序才能成型为皿状体，所以，生产性不好。需要适用于各工序的金属模，同时加长了从原材料成型为皿状体的所需时间，因为在各工序之间有时间损失及必须在各工序之间移送被加工物。因此，用上述方法成型在圆盘部周缘具有轮缘的轮子时，从原材料至全部成型工序所要的时间就长，所以，轮子的生产性差。
本发明是鉴于上述现有技术中的问题而作出的，其目的在于提供一种轮子成型方法，该方法与以往的“由可塑性加工材料成型轮缘部从圆盘部周缘向轴线方向突出的轮子”所用方法相比，能简化从原材料至轮子成型的工序，缩短成型所需时间，减少金属模数量。
为了实现上述目的，本发明方法是把可塑性加工材料成型为轮缘部从圆盘部周缘向轴线方向突出的轮子，其特征在于，通过相向设置的一对金属模301、302在轴线方向加压原材料而形成圆盘部，同时，上述原材料10随着上述加压而延展，使材料突出于金属模周缘边界部。通过与上述二个金属模相对旋转的辊子组件，将该突出的材料成型为轮缘部。
上述的方法是按下述步骤进行的。
将原材料10夹在金属模301、302之间，通过在轴线方向相互地加压金属模使原材料10延展。随着加压的进行，原材料10被延展而从金属模边界向外部突出。
该突出材料由与上述二个金属模相对旋转的辊子组件成型为相对于圆盘部1在直角方向突出的轮缘部。即，当一对金属模301、302旋转时，辊子组件在其外周部沿金属模的半径方向或轴线方向移动。或固定在一定位置上地进行上述的成型。反之，当一对金属模301、302不旋转时，则辊子组件在该金属模外周旋转，进行上述的成型。
在该轮缘部的成型加工时，作用在金属模301、302之间的压力较小即可。从上述一对金属模的边界部突出的环状突出材料只与辊子组件接触，而由锻造成型轮子时，原材料延展部分的整个周缘与成型用金属模的弯曲断面接触，所以，与用锻造成型轮子的方法相比，可大幅度地降低原材料的延展阻力。
本发明中，从原材料10至在圆盘的周缘成型的轮缘部的工序是采用了一对金属模301、302的一个或一连串工序组成的。所以，与以往的加工方法相比，可缩短从原材料10到成型为轮子的加工时间，同时减少金属模数量。因此，生产性能比以往方法提高，能降低轮子的制作成本。
图1(a)、图1(b)是轮缘部与圆盘部成整体的轮子的断面图。
图2是实施本发明方法的装置的断面图。
图3是第1辊子装置41-第3辊子装置43的配置说明图。
图4是轮子成型工序初期的说明图。
图5是成型结束时状态的断面图。
图6是轮缘部2的断面成型工序说明图。
图7是成型圆盘部1的中央开口大的轮子时的断面图。
图8是实施本发明方法的另一成型装置说明图。
图9是用1个工序成型V型皮带用皮带轮时的说明图。
图10是用1个工序成型平皮带用皮带轮时的说明图。
图11是把裂开工序与外轮缘成型工序作为1个工序时的说明图。
图12是在圆盘部1的周边有环状弯曲片90突出的轮子(皿状体)的成型方法说明图。
图13是使皿状体的环状弯曲片90裂开时的说明图。
图14是在上述裂开工序中的裂开轨迹说明图。
图15是使皿状体的环状弯曲片90裂开的工序的说明图。
图16是同时进行实施例1中的裂开工序和外轮缘成型工序的其他方法说明图。
图中，1-圆盘部，301、302-金属模，10-原材料，81、83-85-加工辊子，2-轮缘部，401-裂开辊子。
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
<实施例1>
本实施例是从圆柱状原材料10制造如图1(a)所示圆盘部1与轮缘部2成整体的汽车轮子。其制造装置如图2所示，采用下面的固定金属模301和上面的可动金属模302，上、下金属模相对设置着，金属模302可上下地被驱动。在这些金属模外周的3个地方，可移动地配设着裂开用的裂开辊子401、第1成型辊子402和第2成型辊子403，第1成型辊子402用于从轮缘部断面的中央凹槽23的外轮缘侧至整个外轮缘22的成型，第2成型辊子403用于从中央凹槽23的内轮缘侧至整个内轮缘24的成型。这里，这些辊子相当于本发明中用于成型突出材料的辊子组件。
上述金属模302由支承体5支承着，该金属模302与金属模301在同一轴线上相向地被加压。为此，该支承体5连设在油压装置52的输出轴上，该油压装置52设在装置的机架50上端的平台51上，支承体5由油压装置52驱动升降。
金属模301的上面为第1加压面31，其形状与圆盘部1外面的表面形状相同。由于在圆盘部1的外面，有凹凸纹样，所以该第1加压面31也呈与上述凹凸纹样一致的凹凸表面。此外，与该第1加压面31的外周相连的躯干部32的断面形状，也与从图1(a)的中央凹槽23的一部分到外轮缘22内周面及直到与此相接的外侧面的断面形状相适配。
另一方面，金属模302的下面作为与圆盘部1内面形状一致的第2加压面33，该金属302躯干部34的断面形状，与从中央凹槽23的一部分到内轮缘24内周面及直到外侧面的断面形状一致。
在上述金属模301与金属模302的边界部侧方，如图3所示，在三等分圆周的位置上配置着上述三个辊子装置，这些辊子装置都配置在固定金属模301的固定台61和同心设置的环状旋转台62的上面。在图3中，具有裂开辊子401的第1辊子装置41、具有第1成型辊子402的第2辊子装置42以及具有第2成型辊子403的第3辊子装置43在上述固定台61上按上述顺序反时针方向地配列着。
各辊子装置中，支承辊子的支承部可在半径方向和上下方向移动，特别是第3辊子装置43的支承部，除可在上述二个方向移动外，还能在要改变第2成型辊子403姿态的旋转方向移动。
上述各支承部由油压驱动控制，因此，在旋转台62的下部，装备着可相对转动的油压回路连接装置。在本实施例中，该连接装置是将连通通往各辊子装置的油压回路的沟部形成在旋转台62的下部外周，将具备与上述各沟部相向的入口侧沟部的环状接头63与上述旋转台同心地外嵌固定着。这里，在上述接头63与旋转台62的外周面之间，装着适当的密封部件，即使它们相对转动，各油压回路也不产生泄漏。
在上述接头63上，从油压源65通过控制阀组件64连接着各油压回路。该控制阀组件备有分别控制各油压回路的许多控制阀，这些控制阀由微机等的输出分别控制，控制上述各辊子装置的支承部位置，并且控制第2成型辊子403的姿态。
上述旋转台62可旋转地被固定台61支承着，装在其上部的伞形齿轮与减速机67输出轴上的伞形齿轮啮合，该减速机67由驱动马达66传动。
下面，参照图2-图6说明用上述装置从原材料10制造最终形状轮子的制作方法。
本实施例的方法，如图2所示，先把圆柱状原材料10插入金属模301、302之间，然后，金属模302被油压装置52的输出而驱动下降，上述原材料10被金属模301、302加压。随着加压的继续进行，如图4-图5所示，原料10成型为仿造第1加压面31及第2加压面33的形状，同时，由于随着该加压面延展，该延展使得剩余材料成为突出材料，从金属模301、302的边界部挤出。
这时，旋转台62处于旋转驱动状态，裂开辊子401移动到突出材料侧。该裂开辊子401的外周面备有向上方或向下方弯曲的一对圆弧状断面部分44、45，该圆弧状断面部44、45边界的棱向着突出材料压入。裂开辊子401由支承部可旋转地支承着，同时通过旋转台62的旋转面相对于上述突出材料相旋转，所以，从金属模301、302边界部突出的突出材料，随着其突出程度的扩大而裂开为上下2个部分。
当金属模302下降到最低位置时，如图5所示，原材料10在金属模301、302之间成型为轮子的半成品。该半成品在仿造第1加压面31和第2加压面33的表面形状的圆盘部1周缘，成型有由外轮缘相当部15和内轮缘相当部26构成的环状弯曲片。上述外轮缘相当部25对应于中央凹槽23外轮缘侧的一部分和外轮缘22，上述内轮缘相当部26对应于中央凹槽23内轮缘侧的一部分和内轮缘24。
该裂开工序结束后，裂开辊子401后退，然后，如图6所示，第1成型辊子402伸进外轮缘相当部25侧，成型中央凹槽23的一部分和外轮缘22。本实施例中，由于第1成型辊子402的外周面形状与从中央凹槽23的一部分至外轮缘22外周面部分的形状相适配，另外，由于金属模301躯干部的形状与轮缘部2的外轮缘22侧的内周面及外侧面形状一致，所以，将该裂开辊子401推入予定位置时，从轮缘部2的中央凹槽23的一部分至外轮缘222的断面就被成型。
与该外轮缘22侧的断面成型工序的同时或该工序结束后，如图6所示，第2成型辊子403与内轮缘相当部26对接。本实施例中，将备有第2成型辊子403的第3辊子装置43作成为旋压辊子装置，一边控制第2成型辊子403的姿态，一边对内轮缘相当部26进行旋压加工，加工成仿造金属模302躯干部34的断面形状。这样，中央凹槽23的一部分和内轮缘24成型完毕。然后，第2成型辊子403复位，移动到已成型的轮缘部2的外侧。
以上各工序结束后，圆盘部1与轮缘部2成整体的轮子就成型了。本实施例中，装在固定台61上的脱模装置68的输出轴贯通金属模301，在其前端备有板69，该板69与圆盘部1的外面中央部表面形状一致，所以，使脱模装置68动作，突出其输出轴，就可以在金属模301的上方取出成型完毕的轮子。
然后，从上述实施例的装置中取出轮子，进行剃齿、除毛刺，再经过精磨抛光，就完成了汽车轮子。另外，使脱模装置复位，使板69返回金属模301内，反复进行上述一系列工序，就能连续地制造轮子。
在上述实施例的方法中，原材料10的体积与成品车轮的体积相当。
用裂开辊子401进行的裂开工序中，裂开辊子401可以水平移动和上下移动，所以，如图4和图5所示，当裂开时，按照内轮缘及外轮缘的体积比例而上下移动裂开位置。这样，即使裂开后的外轮缘相当部25和内轮缘相当部26的断面长度相同，其厚度也不相同。因此，通过上述的控制，把内轮缘相当部26设定为比外轮缘相当部25厚，这样，就能正确地设定外轮缘相当部25与内轮缘相当部26的体积比。
上述实施例中，是将圆盘部1成型为与轮子的圆盘部一致的形状，也可以如图1(b)所示那样，加大该圆盘部的中央开口，使之成型为只备有轮缘凸缘21的型式，该轮缘凸缘21用于在轮缘部内周侧结合另外的圆盘。这时，第1加压面31与轮缘凸缘21的外面一致，第2加压面33与轮缘凸缘21的内面一致。在金属模302降下到最低位置时，如图7所示，圆盘部1是在薄壁切除部93的外周连接着相当于轮缘凸缘21的部分。
这种情况下，仅由轮缘突缘21与轮缘部2整体形成的轮缘部由上述装置成型。用上述方法成型完毕轮缘部之后，上述切除部93被冲切除去。并且，在冲切时，在该轮缘凸缘21上，以予定间距形成许多螺栓孔。该轮缘部与另外制造的圆盘部1的外周部螺固，而成为汽车轮子。
<实施例2>
上述实施例中，是将金属模301、302固定，使各辊子装置在其外周转动的，为了使被加工材及金属模301、302与各辊子装置相对旋转，也可以做成使各辊子装置固定，而使金属模301、302作同期旋转的构造。
例如，可采用图8所示的装置。
本实施例中，如图8所示，从机架50上端的平台51吊下金属模301，用其下方的固定台61支承金属模302。
金属模301安装在模子安装台59的下面，该模子安装台在从平台51吊下的朝下方开口的筒状夹具57内。该筒状夹具57安装在油压装置52的输出轴上，该油压装置52配置在平台51的上面。从该筒状夹具57的上面突出的一对导向柱贯穿平台51。上述金属模301由夹具可旋转地支承着，在该金属模301的躯干部外周面设有蜗轮58，在筒状夹具57内装有蜗杆53，该蜗轮58和蜗杆53构成蜗轮蜗杆装置，金属模301通过该蜗轮杆装置由设置在筒状夹具57上的驱动用马达(图未示)的输出轴54传动。
因此，金属模301由上述驱动用马达的旋转而驱动旋转，同时，被油压装置52驱动升降。
金属模302安装在模子安装台501的上面，该模子安装台501安装在固定台61上的夹具65内。该模子安装台501通过与上述金属模301的旋转驱动装置同样的蜗轮蜗杆装置由驱动用马达(图未示)驱动旋转。
在机架50的一边侧板上，设置着具有裂开辊子401的第1辊子装置41，它通过油压驱动在水平方向被驱动，同时被驱动升降。在机架50的另一边侧板上，配设着具有成型辊子40的辊子装置7。该装置7也通过油压驱动使成型辊子40在水平及上下方向上驱动，同时控制该成型辊子的姿态。该辊子装置是公知的旋压辊装置。
用上述装置实施本发明方法时，把原材料10夹在金属模301、302之间，驱动油压装置52，降下金属模301，用金属模301、302加压原材料10使其延展，通过第1辊子装置41使其突出材料裂开。然后，通过上述辊子装置7将轮缘部2的各断面旋压加工成型。
另外，对本发明的构造还可作以下变化。
①在上述实施例中，是以汽车轮为例进行说明的，也可以用来实施其它轻型车辆或皮带轮等轮子的制造方法。
这时，如图9所示，可用具有裂开辊部48和成型辊部49的加工辊子81来成型轮缘部2的最终断面形状。特别是制造如图9所示的V型皮带用的皮带轮时，通常，由于构成轮缘部2的外轮缘22和内轮缘24是对称的，所以上述成型就更为容易。这时，根据轮缘部断面，在上述加工辊子81上不需要具备由图9所示凸条构成的裂开辊部48。
另外，当制造平皮带用的皮带轮时，如图10所示，将加工辊子装置作成圆柱体辊子82，使与其相向的金属模301、302躯干部的形状与皮带轮的挂皮带部(轮缘部)的内周面形状一致。这样，突出材料成为与扁平的上述挂皮带部一致的轮缘部2，即完成了平皮带用的皮带轮。
上述两种情况，都是在轮缘部成型完毕时或完毕以前，使一对金属模301、302躯干部的轮缘部内周面成型部两端与加工辊子81或圆柱体辊子82的两端部一致。另外，在此情况下，以一定速度旋转的金属模302和上述加工辊子81或圆柱体辊子82的下端在该金属模的轮缘部内周面成型部下方附近的躯干部处固定为对接状态。如图9和图10虚线所示，当上方的可动金属模301处于非加压状态时，金属模301与上述加工辊子81或圆柱体辊子82脱离开，在圆盘部1成型完毕时，如图9和图10实线所示，金属模301也可以与加工辊子81或圆柱体辊子82的上端部接触。
此外，该成型方法也可以用来制造汽车轮。这时，使金属模301、302躯干部的轮缘部内周面成型部的形状与汽车轮的轮缘部内周面形状一致，使上述加工辊子81与汽车轮的轮缘部外周面形状一致。
②在上述实施例1的辊子组件中，是将具有裂开辊子401的第1辊子装置41和具有第1成型辊子402的第2辊子装置42分别设置的，当相对于轮缘部2的圆盘部1的偏心程度大时，即，当外轮缘22的宽度小的时候，也可以将上述二个辊子装置作成一个辊子装置。这时，例如象图11那样，采用将成型辊部49和裂开辊部48在同轴上设为一体的加工辊子83，边将其推入边滚压成型，如图11所示，被加工辊子83的裂开辊部48裂开的原材料由成型辊部49最终地成型为轮缘部2的外轮缘22和与此相接的中央凹槽的一部分的范围。
③在实施例1、实施例2中，是使突出材料裂开而成型为轮缘部2的，当轮缘部2为只在圆盘部1一侧突出的环状弯曲片90时，也可以如图12所示，使用只在一侧具有圆弧状断面部45的加工辊子84作为辊子组件。将该加工辊子84压靠在图12所示的突出材料上时，随着金属模301、302加压的进行，突出材料向上方弯曲，最终在圆盘部1的一侧突出成为环状弯曲片90。根据轮子的种类，可以仅用此成型工序制成轮子，也可以再对该环状弯曲片进一步加工，制成如上述实施例1、2所示的汽车轮。
这种情况下，在圆盘部1周缘上有连续环状弯曲片90的皿状体成型后，如图13-图15所示，用裂开辊子401将其裂开，形成位于圆盘部1外侧的外轮缘侧和位于相反位置的内轮缘侧，然后，与上述实施例同样地，将裂开后的各部加工成型为轮缘部断面。这时，如图14所示，按照内轮缘侧与外轮缘侧的体积分配设定裂开轨迹92。
④作为同时地进行裂开工序和外轮缘成型工序的方法，也可以采用图16所示的方法。
该方法中，将金属模301和加工辊子85在半径方向及辊线方向的相对位置设定，该金属模301的躯干部上部形状与轮缘部2的中央凹槽部至外轮缘22的形状对应，使加工辊子85的下端轴以转动接触状态与金属模301的下端周缘对接。上述加工辊子84具有成型辊部491、断面圆弧状的延展辊部492和它们边界上的裂开辊部493，成型辊部491的形状与从中央凹槽部至外轮缘22的轮缘部外周面断面形状一致。裂开辊部493与上述中央凹槽部一致。
在金属模301的上方，相向地配置着金属模302，该金属模302的形状与从轮缘部2的中央凹槽部至内轮缘24的形状对应，一边使上述一对金属模301、302作同期旋转，一边降下金属模302加压延展原材料，由加工辊子85将从金属模301、302突出的原材料成型。这时，由裂开辊部493裂开的外轮缘侧是在成型辊部491与金属模301之间的成型空间内压入上述突出材料而形成的，在圆盘部1成型完了时，外轮缘22被完成。
在另一个金属模302一侧，裂开后的内轮缘侧通过延展辊部492与金属模302的躯干部之间，如图16所示那样被延展，成为内轮缘相当部26。该内轮缘相当部26通过适当的滚压成型，用与上述实施例同样的方法成型为内轮缘24。
权利要求
1.一种轮子成型方法，用可塑性加工材料，成型轮缘部在轴线方向从圆盘部周边突出的轮子，其特征在于，用相向设置的一对金属模301、302在轴线方向加压原材料10成型圆盘部，同时，用与上述二个金属模相对旋转的辊子组件把随着上述加压导致原材料延展而突出金属模边界部的突出材料成型为轮缘部。
2.如权利要求1记载的轮子成型方法，其特征在于，把上述一对金属模301、302躯干部的相向端面侧的一定范围部位作成为仿造轮缘部内周面的轮缘部内周面成型部，一边使该对金属模301、302旋转，一边由辊子组件成型轮缘部。
3.如权利要求2记载的轮子成型方法，其特征在于，由辊子组件进行的轮缘部成型工序，具有由加工辊子进行的成型工序，该加工辊子具备裂开辊部48和与此相连的成型辊部49，该成型工序中，上述加工辊子与金属模301、302的其中之一个在轴线方向及半径方向设定为一定的相对位置，使上述的一个金属模躯干的母线和成型辊部(49)的母线所包围的成型空间的形状与完成轮缘部的外轮缘或内轮缘的断面形状一致，突出材料由上述裂开辊部48裂开为外轮缘侧和内轮缘侧，同时，裂开后的一侧突出材料被压入上述成型空间内，成型为外轮缘或内轮缘的断面形状。
4.如权利要求2记载的轮子成型方法，其特征在于由辊子组件进行的轮缘部成型工序，作为由加工辊子进行的成型工序，该加工辊子具备一轮缘部外周面一致的成型辊部49，该成型工序中，上述加工辊子与金属模301、302的其中一个在轴线方向及半径方向被设定为一定的相对位置，使圆盘部成型完了状态中的上述一对金属模301、302躯干部的母线和成型辊部49的母线所包围的成型空间的形状与缘部的断面形状一致，突出材料被压入上述成型空间内，成型为轮缘部断面形状。
5.如权利要求4记载的轮子成型方法，其特征在于，加工辊子为相对于突出材料成直角的圆柱状辊子，将轮缘部的外周面成型为圆柱面。
6.如权利要求2记载的轮子成型方法，其特征在于，由辊子组件把突出材料成型为轮缘部的工序，具有把随着延展而产生的突出材料裂开为外轮缘侧和内轮缘侧的裂开工序和将上述裂开工序所形成的各部滚压成型为轮缘部断面的滚压工序。
7.如权利要求6记载的轮子成型方法，其特征在于，同时地进行上述的裂开工序和将该裂开工序所形成的各部滚压成型为轮缘部断面的滚压工序。
8.如权利要求2记载的轮子成型方法，其特征在于，由辊子组件把突出材料成型为轮缘部的工序具有环状弯曲片成型工序、裂开工序和滚压成型工序;所说环状弯曲片成型工序是使随着延展而产生的突出材料向一个金属模的躯干部侧弯曲而成型为环状弯曲片，所说裂开工序是在上述延展停止后，将上述环状弯曲片裂开为位于圆盘部外侧的外轮缘侧和位于与此相反侧的内轮缘侧，所说滚压成型工序是将上述裂开工序所形成的各部滚压成型为轮缘断面。
9.如权利要求6记载的轮子成型方法，其特征在于，用备有裂开辊部48和外轮缘22成型用的成辊部49的加工辊子同时进行裂开工序和外轮缘22的成型工序。
10.如权利要求8记载的轮子成型方法，其特征在于，用备有裂开辊部48和外轮缘22成型用的成型辊部49的加工辊子同时进行裂开工序和外轮缘22的成型工序。
11.如权利要求7记载的轮子成型方法，其特征在于，被金属模301、302挤压、且裂开的突出坯材被压入在具备裂开辊部和外轮缘成型用的成型辊部的成型辊与金属模301和/或金属模302之间形成的成型空间。
12.如权利要求2记载的轮子成型方法，其特征在于，圆盘部只具有向轮缘内周侧伸出的环状轮缘凸缘。
全文摘要
本发明提供轮子的成型方法，是用可塑性加工的材料，成型轮缘部从圆盘部周边沿轴线方向突出的轮子，其特征是采用相向设置的一对金属模301、302在轴线方向加压原材料10而成型为圆盘部，同时，用与上述二部金属模相对旋转的辊子组件把随着上述加压导致原材料延展而突出金属模边界部的突出材料成型为轮缘部。本发明方法简化了从原材料到轮子的成型工序，缩短成型时间，减少模子数量，降低轮子的制造成本。
文档编号B21D53/30GK1091681SQ93112889
公开日1994年9月7日 申请日期1993年12月17日 优先权日1992年12月18日
发明者稻谷修二郎 申请人:雷斯工程株式会社