专利名称：旋转锻造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转锻造装置，特别涉及这样一种锻造装置上模和下模相向配置，铝合金或镁合金的被加工坯料(以下称为工件)夹在上下模之间，通过使上下模相向接近把该工件成型为圆盘部的同时，利用配置在上下模边界部外侧的辊把伸出于上下模外周的坯料成型为轮缘断面。
上述形式的旋转锻造装置，已在日本专利公报特开昭61-226132号中揭示，如
图1所示，该装置是利用第1金属模(301)的下面和第2金属模(302)的上面对工件(10)进行加压，成型圆盘部(1)。在第1金属模(301)和第2金属模(302)的边界部侧方配置成型辊(2)，可在水平方向驱动该成型辊(2)。
上述第1金属模(301)的下面形成为圆锥面(伞状)，其旋转轴倾斜，以便使其断面一侧的边(上述圆锥面的母线)成为略水平状。第2金属模(302)的旋转轴是垂直的。
使第1金属模(301)和第2金属模(302)同步旋转并把第1金属模(301)下压，则工件(10)便成型为形状与第1金属模(301)的下面和第2金属模(302)的上面相仿的圆盘部(1)和由第1金属模(301)及第2金属模(302)的躯干部和成型辊(2)成型成的轮缘部(11)。
当上述轮缘部(11)的断面为对称于圆盘部(1)的矩形断面时，轮缘部(11)的断面形状可以很好地被加工成，但是，当轮缘部(11)的断面形状例如为图2所示的横V字状时，在成型后的轮缘部(11)的断面上易产生疵(19)。
现说明产生疵的原因。
在成型上述断面形状时，使用成型辊(2)，在该成型辊(2)的躯干部设有与轮缘部(11)的断面形状吻合的山形肋。在旋转锻造时，该成型辊(2)固定在使其山形肋与轮缘部(11)一致的位置。在此状态下用第1金属模(301)和第2金属模(302)压下工件(10)，从该二金属模加压端面边界延展或被挤出外周侧的坯料成型为轮缘断面。
但是，如图3所示，在工件(10)被压下之前，其厚度的中心也成型辊(2)躯干部的山形肋顶部(22)不一致。因此，在加压工序初期，被挤出到上述顶部(22)上侧的坯料厚度大于被挤到下侧的坯料厚度。
随着加压的进行，被挤到顶部(22)上侧的坯料厚度渐渐变薄，而被挤到下侧的坯料厚度渐渐变厚，在加压终了时刻，上述两方厚度相同。因此，在轮缘部(11)的成型过程中，被挤到顶部(22)上侧的坯料中的一部分必须移动到顶部(22)的下侧，该坯料的移动不能顺利地进行。其结果，便在轮缘部(11)断面的谷部产生疵(19)。
为了克服这一缺点，在现有技术中提出的方法是，把轮缘部的断面形状成型为矩形后，再用另一成型辊将其成型为V字状断面，这种方法必须要更换成型用的辊，因此生产效率不高。
本发明即鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种旋转锻造装置，该装置中，同步旋转的第1金属模(301)和第2金属模(302)上下相向地设置着，在该二金属模边界的侧方配置着成型辊(2)，工件(10)夹在上述第1金属模(301)与第2金属模(302)之间，通过该二个金属模的相向接近使工件(10)延展而形成圆盘部，其特征在于，采用同一个成型辊(2)成形V字形或U字形断面形状的轮缘部(11)时，不会在该轮缘部(11)上形成疵，并且还能成型断面形态非对称于圆盘部(1)的轮缘部(11)。
为了实现上述目的，权利要求1的发明的技术特征是第1金属模(301)可以相地于设在固定位置的第2金属模(302)升降驱动，成型辊(2)由支承装置(4)支承着，该成型辊(2)可以旋转并呈直立姿势，在支承装置(4)上备有使成型辊(2)的支承位置在上下方向变动的上下驱动装置(41)和使成型辊(2)的支承位置在水平方向变动的水平驱动装置(42)。
下面，以成型具有横V字形断面轮缘(11)的轮子为例说明该发明的动作。
工件(10)被第1金属模(301)和第2金属模(302)压下，当其周缘部开始从第1金属模(301)的加压端面和第2金属模(302)的加压端面的边界部伸出时，在上下驱动装置(41)和水平驱动装置(42)的动作作用下，成型辊(2)躯干部中心的山形肋位于第1金属模(301)端面和第2金属模(302)端面的周缘部之间的中间位置。这样，上述的坯料伸出部便分为上下二等分。
然后，工件(10)继续被压下。在这期间，控制上下驱动装置(41)，使得成型辊(2)的躯干部中心位于第1金属模(301)和第2金属模(302)的中间。
这样，沿着成型辊(2)躯干部上下延展的轮缘断面的各部成为相同的壁厚，在下压终了时刻，由第1金属模(301)及第2金属模(302)的外同部和成型辊(2)的躯干部成形了轮缘部(11)。
在成形V字断面的轮缘部(11)时，也如上述那样，由成型辊(2)一次分成上下二等分的坯料直接地成型为轮缘部(11)。
该发明具有以下特有的效果。
在成形全体为V字或U字形断面的轮缘部(11)时，在旋转锻造过程中由成型辊(2)等分为上下二部分的坯料直接成型为上下轮缘部，所以在成型结束后的轮缘断面上不会出现疵。
通过选择成型辊(2)的形状，可以由第1金属模(301)及第2金属模(302)和一个成型辊(2)、用一个工序成型出各种断面形状的轮缘部(11)。
另外，通过选择成型辊(2)的位置，可以使从第1金属模(301)和第2金属模(302)的加压端面间挤出的坯料只沿着第1金属模(301)或第2金属模(302)中的任何一方伸出，所以，所制作出轮缘部(11)不对称于圆盘部(1)的产品。例如适合于制造圆盘部(1)相对于轮缘部(11)向外侧偏的汽车轮。
权利要求2的发明的技术特征是第1金属模(301)由液压式升降驱动装置(5)驱动升降，还具备把升降驱动装置(5)的驱动压力切换为第1设定压力和第2设定压力的液压控制机构(601)以及检测第1金属模(301)在第1设定压力下对接在工件(10)上的原点位置的原点位置检测机构(602)，上述第1设定压力是指用于使第1金属模(301)向第2金属模(302)一侧移动的压力，上述第2设定压力是指旋转锻造用的压力，上述液压控制机构(601)在升降驱动装置(5)起动后，输入了来自原点位置检测机构(602)的原点位置检测信号时，便将升降驱动装置(5)的驱压力从第1设定压力切换为第2设定压力。因此，当第1金属模(301)与工件(10)对接时，就不会过分地局部压下该工件(10)。
另外，第1、第2金属模的起动旋转时刻可以是在第1金属模(301)到达上述原点位置之前或之后。
权利要求5的发明，是在权利要求2的基础上增加这样的技术功能即，使成型辊(2)在预先设定的路径上移动，自动地把轮缘部成形为预定的断面形状。特别适用于不要控制水平向移动距离的情形。
为此，权利要求5所采用的技术特征是设有移动距离检测机构(501)、压下尺寸计算机构(50)和成型辊控制装置;把成型辊控制装置输出的上下移动值输入到上下驱动装置(41)，同时把水平移动开始信号输入到水平驱动装置(42);上述移动距离检测机构(501)用于检测第1金属模(301)向第2金属模(302)一侧移动的距离;上述压下尺寸计算机构(50)根据上述移动距离检测机构(501)的检测距离，计算从第1金属模(301)的原点位置或从把工件(10)压下一定程度的初期锻造终了位置向着第2金属模(302)侧的压下尺寸;上述成型辊控制装置用于输出成型辊(2)的水平移动开始信号和输出根据压下尺寸计算机构(50)的输出值预设的成型辊(2)的上下移动值。
该发明中，由成型辊控制装置根据工件(10)的压下行程、即压下尺寸计算机构(50)的输出值，自动地设定成型辊(2)的从初期位置开始的水平移动开始时间和上下移动距离。因此，工件(10)的一部分一旦从第1金属模(301)和第2金属模(302)的加压端面边界处挤出，成型辊(2)便根据坯料的伸出量按照预先设定的轨迹移动，轮缘部(11)的断面成型也可自动地进行。
权利要求7的发明是在权利要求2发明的基础上增加这样的技术功能，即能同时地进行成型辊(2)的水平方向移动距离控制和上下方向移动距离控制，从而能进行复杂断面形状的旋转锻造。为此，权利要求7的发明的技术特征是设有移动距离检测机构(501)、压下尺寸计算机构(50)和成型辊控制装置;把从成型辊控制装置输出的上下移动值输入到上下驱动装置(41)，同时把水平移动值输入到水平驱动装置(42);上述移动距离检测机构(501)用于检测第1金属模(301)向第2金属模(302)一侧移动的距离;上述压下尺寸计算机构(50)根据移动距离检测机构(501)的检测距离，计算从第1金属模(301)的原点位置或从已把工件(10)压下一定程度的初期锻造终了位置起算的工件(10)的压下尺寸;上述成型辊控制装置把根据压下尺寸计算机构(50)的输出值预先设定的成型辊(2)的上下移动值及水平移动值输出。
根据该发明的构造，把根据压下尺寸计算机构(50)的输出值设定的成型辊(2)的上下移动值输入到上下驱动装置(41)，水平移动值输入到水平驱动装置(42)，所以，成型辊(2)根据工件(10)的压下尺寸以预先设定的路径在水平和上下两个方向上移动。因此，可以成型复杂断面形状的轮缘级(11)。例如，可以自动地成型轮缘级部(11)的断面为复杂弯曲状，或者轮缘部(11)不对称于圆盘部(1)的非对称轮子等。
权利要求8的发明是在权利要求7发明的基础上增加这样的技术功能，即当轮缘部(11)的断面形状为更加复杂的情况下也能适用。为此，权利要求8的发明的技术特征是第1金属模(301)躯干部的形状和第2金属模(302)躯干部的形状与轮缘部(11)内周面的形状相仿，成型辊(2)的躯干部与轮缘部(11)的外周面形状的一部份相仿。
该发明中，成型辊(2)的躯干部与轮缘部(11)外周面形状的一部分相仿，这样，成型辊(2)根据工件(10)的压下量以预先设定的路径在水平方向及上下方向上移动，所以可适用于轮缘部(11)的外周面形状更为复杂的情况。
附图简要说明如下图1为成型矩形断面轮缘(11)的现有技术;
图2为成型横V字断面轮缘(11)的现有技术;
图3为图2的成型中间阶段说明图;
图4是本发明实施例1的装置整体图;
图5是图4装置中所用控制装置(6)的流程图;
图6同图5;
图7为旋转锻造成型工序初期的成型辊(2)与工件(10)的关系图;
图8是成型工序中的成型辊(2)与工件(10)的关系图;
图9是成型工序最终阶段的成型辊(2)与工件(10)的关系图;
图10是实施例2的成型工序过程中的说明图;
图11是实施例2的成型工序最终阶段的说明图;
图12是实施例2装置的整体图;
图13是支承装置(4)的说明图;
图14是实施例3装置的主要部分说明图;
图15是在成型工序过程中的成型辊(2)与工件(10)的关系图;
图16是外轮缘成型结束时的成型辊(2)与工件(10)的关系图;
图17是成型工序结束之前的成型辊(2)与工件(10)的关系图;
图18是成型完成状态的汽车轮断面图;
图19是实施例2中的控制装置的流程的主要部分的说明图。
图中，(301)-第1金属模，(302)-第2金属模，(2)-成型辊，(10)-工件，(1)-圆盘部，(11)-轮缘部，(4)-支承装置，(41)-上下驱动装置，(42)-水平驱动装置，(5)-升降驱动装置，(601)-液压控制机构，(602)-原点位置检测机构，(501)-移动距离检测机构，(551)-压力检测机构，(50)-压下尺寸计算机构。
下面，结合附图4-18说明本发明的实施例。
实施例1如图4所示，本实施例的旋转锻造装置与已往的装置同样，同步旋转的第1金属模(301)和第2金属模(302)上下相向地配置着，在该对金属模的边界部侧方配置着成型辊(2)。是与已往同样地(见图9)将轮缘部(11)成型为横V字形断面的装置。
第1金属模(301)的旋转轴线偏离垂直线约倾斜2-5度，第1金属模(301)的下面为顶角大的圆锥面。本实施例中，第1金属模(301)为上述倾斜姿势时，其圆锥面的纵断面的一边成略水平。第1金属模(301)的整个躯干部为下端部直径大于上端部直径的圆锥台形，从下端往上的一定范围内设置了相当于轮缘部(11)上部内周面的轮缘成型部(33)。
第1金属模(301)的上述圆锥形下面为成形圆盘部(1)的上面用的加压端面。
第2金属模(302)是垂直状且可旋转地被支承着的圆柱体。其上面是成形圆盘部(1)的下面用的加压端面。从其躯干部上端往下的一定范围内设置了相当于轮缘部(11)下部内周面的轮缘成型部(32)。
第1金属模(301)由第1油压缸(55)(相当于权利要求中定义的油压式升降驱动装置(5))的输出轴悬吊着，在保持上述倾斜姿势的状态下升降移动。上述第1油压缸(55)安装在固定拱架的横棂条(51)上。
因此，第1金属模(301)由安装在第1油压缸(55)输出轴上的升降架(52)可旋转地支承着，安装在该升降架(52)上的导向轴(521)贯穿上述横棂条(51)。该导向轴(521)平行于第1油压缸(55)的输出轴，所以，随着输出轴的进退，上述升降架(52)以保持一定姿势的状态升降。在该升降架(52)上安装着第1驱动装置(53)，它与第1金属模(301)传动。
第2金属模(302)由支承台(31)可旋转地支承着，与设在该支承台(31)上的第2驱动装置(54)通过齿轮传动。
由旋转控制装置(61)对上述第1驱动装置(53)及第2驱动装置(54)的旋转方向、旋转速度进行控制，使第1金属模(301)和第2金属模(302)同方向同步旋转。
在第1金属模(301)和第2金属模(302)的边界部侧方并在第1金属模(301)的旋转轴倾斜方向的位置上配置着成型辊(2)。该成型辊(2)由上下驱动装置(41)和水平驱动装置(42)支承着。
在成型辊(2)躯干部中央形成有环状的山形肋(20)，肋(20)的上下为同直径的圆柱部(23)、(23)。成型辊(2)可旋转地并保持垂直姿势地由设在第2油压缸(420)(相当于权利要求中定义的水平驱动装置(42))的输出轴前端的轴承架(43)支承着。为了保持该支承姿势，从第2油压缸(420)的安装台(44)沿水平方向伸出的导向轴(45)与第2油压缸(420)的输出轴平行，它可滑动地贯穿上述安装台(44)。
上下驱动装置(41)由伺服马达(410)驱动，由贯穿并螺合上述安装台(44)的进给丝杆、与可滑动地贯穿安装台(44)的导向轴组合而成的进给丝杆机构(46)和伺服马达(410)组合而成。该伺服马达(410)内藏着驱动电路，只旋转相应于输入该驱动电路的脉冲数的角度。
作为移动距离检测机构(501)，采用的是脉冲编码器(500)，该脉冲编码器(500)计测以转动接触状态对接在第1油压缸(55)输出轴上的检测辊的旋转角度。当升降架(52)处于最上升位置时，该脉冲编码器(500)表示这时的计测值为零，升降架(52)从上述零点位置下降的距离作为计测值输出。
上述脉冲编码器(500)的计测值输入到控制装置(6)，该控制装置(6)用于控制上下驱动装置(41)及水平驱动装置(42)的动作量等。在该控制装置(6)中备有液压控制机构(601)、原点位置检测机构(602)和成型辊控制装置。根据上述输入信号，从该控制装置(6)向第1油压缸(55)、伺服马达(410)及第2油压缸(420)输出动作信号。第1、第2金属模(301)、(302)的旋转由旋转控制装置(61)控制。
该实施例的控制装置(6)是微机，用于把图5、图6的流程图中所示的动作信号输出到各部。
下面，参照上述流程图说明该实施例装置的动作。
在上述装置的初期设定状态，升降架(52)位于最上升位置，成型辊(2)处于最远离第1金属模(301)及第2金属模(302)且最上升位置。第1驱动装置(53)及第2驱动装置(54)停止着。
在此状态下，把具有一定厚度的圆盘状工件(10)载置在第2金属模(302)的上面。这时，第1金属模(301)的下面稍稍离开工件(10)的上面。
从该状态开始，按照图5、图6的流程执行控制装置(6)的控制。
首先，只有第1油压缸(55)动作，使升降架(52)下降。这时的第1油压缸(55)的驱动压力，设定为不压下工件(10)的第1设定压力。因此，第1金属模(301)降下，如图4及图7所示，第1金属模(301)的下面与工件(10)的上面对接时，第1金属模(301)便停止下降移动。第1金属模(301)的该停止位置就是原点位置。
贮存下这时的脉冲编码器(500)的输出值(20)(步骤71)。
通过脉冲编码器(500)的输出值是否变化来判断第1金属模(301)的下降移动是否停止，如果上述输出值为不变化状态，则在步骤70判断为第1金属(301)对接在工件(10)的上面。因此，该步骤70相当于权利要求中定义的原点位置检测机构(602)。
之后，旋转控制装置(61)为“开动”，第1金属模(301)、第2金属模(302)分别由第1驱动装置(53)及第2驱动装置(54)驱动旋转。在旋转控制装置(61)的控制下，第1金属模(301)与第2金属模(302)为同步旋转状态。
由于第1金属模(301)及第2金属模(302)的质量大，之后到第1金属模(301)及第2金属模(302)成为定常旋转状态之前要确保一定的待机时间。(步骤72)经过了上述待机时间后，第1油压缸(55)被能压下工件(10)的高驱动压力(第2设定压力)驱动。这样，工件(10)被压下而被旋转锻造。在该压下初期，工件(10)比第1金属模(301)及第2金属模(302)的加压端面小。压下动作进一步进行后，首先，工件(10)的一部分开始被挤出上述加压端面。
当上述压下尺寸为由工件(10)直径和圆盘形成部大小的关系所决定的第1设定值(△α1)时，即，脉冲编码器(500)的输出值为(α0+△α1)时，如图8所示，挤出圆盘成型部的坯料的端缘(101)与产品轮缘部(11)断面的谷部一致。
这时，使第1油压缸(55)的驱动压力降低为第1设定压力。(步骤73)在此状态下使伺服马达(410)正向驱动(步骤741)，使成型辊(2)从初期位置(本实施例中，成型辊(2)的最上升位置为初期位置)只下降移动一个初期降下距离(β0)。(步骤742)。
该初期降下距离(β)是从位于初期位置的成型辊(2)的山形肋(20)顶部(22)的位置到该顶部(22)与上述端缘(101)的中间一致的距离。
然后，使第2油压缸(420)正驱动，使圆柱部(23)、(23)与第1金属模(301)及第2金属模(302)的躯干部对接。(步骤75)突出于圆柱部(23)的顶部(22)的高度，与所要加工的轮缘部(11)的外周面槽部形状一致。因此，在此状态，顶部(22)对接在上述端缘(101)的中间位置。
然后，第1油压缸(55)的驱动压力回复到第2设定压力，工件(10)被进一步压下。
之后，在第2油压缸(420)给与成型辊(2)的水平向推力保持一定值状态下，通过控制伺服马达(410)使成型辊(2)下降。即，在工件(10)的压下量到达上述第1设定值时刻以后，脉冲编码器(500)的输出值每增加一个单位尺寸(△α)，成型辊(2)便只下降具一半距离。(步骤771-774)。
具体地说，在步骤771，贮存脉冲编码器(500)的输出值及其时刻(αi)，然后由第2设定压力进行压下，当在步骤772判断为该压下尺寸为单位尺寸△α时，则伺服马达(410)被正驱动，(步骤773)，成型辊(2)下降，直到其下降尺寸△β为上述单位尺寸的一半(△α/2)。(步骤774)。上述步骤771、772为权利要求中定义的压下尺寸计算机构(50)。
然后，压下尺寸每只增加单位尺寸△α，就反复上述动作。在这期间，一直监视着工件(10)的压下总尺寸是否达到最终的第2设定值(△α2)。(步骤76)当工件(10)的压下总尺寸达到第2设定值(△α2)时，第1金属模(301)下降到最下位置。在此状态下，被第1金属模(301)的下面和第2金属模(302)的上面的圆盘成型部夹压部分的坯料成型为圆盘部(1)。于是，第1油压缸(55)的驱动压力回复到第1设定压力状态。
然后，成型辊(2)保持在由与第2设定值(△α2)的关系所决定的高度的状态下，第1金属模(301)及第2金属模(302)保持一定时间(例如10秒-1分钟)的旋转状态。(图6，步骤78)这样，由成型辊(2)加工成型，轮缘部(11)成为图9所示的最终断面形状。
在上述旋转锻造工序中，成型辊(2)顶部(22)总是位于伸出在第1、第2金属模(301)、(302)加压端面外周的坯料厚度方向的中间。因此，移动到顶部(22)的上侧和下侧的坯料量是相同的。最终由成型辊(2)的躯干部外周面、第1金属模(301)的轮缘成型部(32)和第2金属模(302)的轮缘成型部(33)正确地成型轮缘部(11)的断面。
以上的成型工序结束后，首先，旋转控制装置(61)的输出使第1驱动装置(53)及第2驱动装置(54)停止。伺服马达(410)及第2油压缸(420)使成型辊(2)回到初期位置。然后，第1油压缸(55)逆驱动，使升降架(52)及第1金属模(301)返回初期位置。
这样，轮缘部(11)断面形状为横V字状的轮子的成型工序便结束了。
在该实施例中，在图5流程的步骤741-774中的用于控制伺服马达(410)及第2油压缸(420)的步骤是成型辊控制装置。
当脉冲编码器(500)的输出值为(α0+△α1)时的第1金属模(301)的位置，是工件(10)从原点位置仅被压下第1设定值(△α1)的位置，该位置是初期锻造终了位置。
如果将成型辊(2)的初期位置高度设定在上述初期锻造终了位置，也可以以初期锻造终了位置为基准，随着工件(10)的压下控制该成型辊(2)的高度。
实施例2如图11所示，该实施例是用于制作轮缘部(11)不对称于圆盘部(1)的产品的装置。如图12-图13所示，控制装置(6)使成型辊(2)相对于伸出坯料在水平和上下两个方向上移动。
如图12所示，在该实施例中，第1驱动装置(53)安装在横棂条(51)上，第1驱动装置(53)的输出轴与第1金属模(301)的齿轮机构的输入轴通过采用花键嵌合的可伸缩接头连接。第2驱动装置(54)与上述实施例1同样地与第2金属模(302)传动。
成型辊(2)上半部的大部分为圆锥台形部(24)，其上端部上连设着与其同直径的圆柱部(231)，圆锥台形部(24)的下端部连设着与其同直径的圆柱部(232)，该圆柱部(232)占据该成型辊(2)的下半部。如图13所示，支承成型辊(2)的支承装置备有上下驱动装置(41)和水平驱动装置(42)。这些驱动装置共同与伺服马达(411)、(412)及进给丝杆组合在一起。这些伺服马达(411)、(412)与实施例1中的伺服马达(410)是同样的形式。
本实施例中也是由微机根据来自脉冲编码器(500)的信号控制第1油压缸(55)及伺服马达(411)、(412)。各部作如下动作。
第1金属模(301)从原点位置下降，到初期锻造终了之前，原封不动地执行图5的流程。(直到图5的步骤73)。
在旋转锻造终了之前，按照图19所示的流程执行控制。
在伺服马达(411)、(412)的动作作用下，成型辊(2)从初期位置移动到图10所示位置。保持着其下方圆柱部(232)与第2金属模(302)躯干部对接的状态。(步骤743-745)然后，第1油压缸(55)以第2设定压力动作，将工件(10)压下。
随着工件(10)被压下，坯料开始从第1金属模(301)及第2金属模(302)边界部伸出。圆锥台形部(24)和上方圆柱部(231)使得该伸出的坯料成型为向上方弯曲的形状，而成为上侧轮缘部(111)的一部分。随着压下尺寸的增加，上述上侧轮缘部(111)不断伸长。当该上侧轮缘部(111)的伸出长度达到设定值时，即，当脉冲编码器(500)的输出值达到第3设定值(α4)时，使伺服马达(411)、(412)动作，如图11所示，把成型辊(2)的下方圆柱部(232)移动到第1金属模(301)和第2金属模(302)的边界部外侧，使这些金属模(301)、(302)的躯干部与上述圆柱部(232)之间的间隔与上侧轮缘部(11)的厚度一致。(步骤776-778)这样，伸出于第1金属模(301)及第2金属模(302)边界的坯料被圆柱部(232)分离为上下两侧，上侧轮缘部(111)的一部分和下侧轮缘部(112)同时成型。在第1金属模(301)下降到最低状态时，被第1金属模(301)的下面和第2金属模(302)的上面夹压的坯料成型为圆盘部(1)。同时，从圆盘部(1)伸出的上侧轮缘部(111)及下侧轮缘部(112)的长度达到预定值。这时，第1金属模(301)从原点位置下降△α2。这在步骤761判定。
这样，图示产品便由旋转锻造制成。
然后，停止第1驱动装置(53)及第2驱动装置(54)，使第1、第2金属模(301)、(302)的旋转停止。然后，使第1油压缸(55)回复，把第1金属模(301)提起来。再使成型辊(2)回复到初期位置。这样，就能从第2金属模(302)中取出产品。
实施例3本实施例是用于制造图18所示汽车轮的装置。如图14所示，本装置备有同步旋转的第1金属模(301)、第2金属模(302)及辅助模(303)。第1、第2金属模(301)、(302)的加压端面形状与汽车轮圆盘部的形状吻合。从第2金属模(302)到辅助模(303)的躯干部形状与轮缘断面形状吻合。根据工件(10)的压下程度把成型辊(2)移动到预定位置，就可以把工件(10)加工成最终的汽车轮。
与第2金属模(302)同轴的辅助模(303)可相对旋转地外嵌在第1金属模(301)的上部。该辅助模(303)与相当于轮缘部(11)中部凹槽(110)范围以上的区域对应。辅助模下端的外径与第1金属模(301)下端部直径略一致。该辅助模(303)的躯干部由向上方扩大的锥形面(34)和在其上端形成的环形弯折断面部(35)构成。从第1金属模(301)的躯干下部至辅助模(303)躯干部的弯折断面部(35)的形状，与汽车轮轮缘部(11)的内轮缘(113)的内周面及轮缘环(13)的形状一致。
在第2金属模(302)躯干部上端形成的成型外轮缘用的模部形状与轮缘部(11)的外轮缘(114)的内周面及轮缘环(14)的形状一致。在上述轮缘环成型部的外周设有环状壁(36)。
本实施例中，成型辊(2)下部的纵断面形状与外轮缘(114)的外周面及轮缘环(14)的内侧面一致，其上部与轮缘环(13)的内侧面及与其相连的内侧轮缘(113)的轮胎座部的形状一致。
旋转锻造时，第1金属模(301)和辅助模(303)整体升降驱动。在成型轮缘部(11)的初期阶段，把成型辊(2)设定在图15的位置。这样，先在成型辊(2)的圆柱体和外轮缘成型面的边界部(27)的上下形成相当于轮缘环(13)、(14)的环状部。然后，把成型辊(2)往斜下方驱动，成为图16的状态。一边使第1金属模(301)下降一边使工件(10)压下地进行旋转锻造，外轮缘(114)就形成在由成型辊(2)的边界部(27)下方和环状壁(36)围成的间隙内。在边界部(27)的上方，成型为筒状体。
第1金属模(301)进一步压下工件(10)，挤出的坯料要向边界部(27)的上方和下方分开，但是，由于边界部(27)下方间隙的下端被环状壁(36)和成型辊(2)下方端面封闭着，所以流向边界部(27)下方的坯料被阻止，而只往上方流动。因此，上述筒状体随着压下动作而在轴线方向延展，其前端部成为图14虚线所示状态，或者如图17所示，被辅助模(303)的锥形面(34)挤开而放大成锥状。该锥状部前端的壁厚与在旋转锻造初期阶段设定的壁厚略一致，所以可保持轮缘环(13)的厚度。
第1金属模(301)下压到最终降下位置后，产品形状的圆盘部(1)便在第1金属模(301)与第2金属模(302)之间完成成型，同时，轮缘环(14)的成型也完成。
之后，在使辅助模(303)停止下压移动的状态下，一边使第1金属模(301)及第2金属模(302)同步旋转，一边使成型辊(2)向上方移动，用成型辊(2)的圆柱部和辅助模(303)的弯折断面部(35)对圆盘部(1)上方的筒状部前端进行辊压成型，这样，便形成了轮缘环(13)和内轮缘(113)的轮胎座部，至此，轮缘部(11)全部成型完毕。
本实施例中，在旋转锻造的初期阶段(图15所示的阶段)，相当于轮缘环(13)、(14)的部分形成较厚的壁厚，所以，在锻造成型过程中，在生产轮缘部(11)的其他部分较薄的汽车轮时，该轮缘环部也能够成型为较厚。
在执行上述一系列动作时，与实施例1同样地，采用利用了微机的控制装置(6)及旋转控制装置(61)，根据产品形状来控制第1、第2金属模(301)、(302)的旋转、第1金属模(301)的下降以及成型辊(2)的位置。其流程基本与实施例1的相同，故对其的说明从略。
在上述实施例1、2中，移动距离检测机构(501)是检测第1油压缸(55)输出轴移动量的脉冲编码器(500)，也可以作为直接检测在第1金属模(301)对接在工件(10)之后的第1金属模(301)下降量的检测机构。
第1金属模(301)与第2金属模(302)的关系也可以与上述实施例中的相反。
在实施例1中，把第1金属模(301)从原点位置只降下第1设定值(△α1)并将工件(10)压下的位置作为初期锻造终了位置。然后，工件(10)被第1金属模(301)每压下单位尺寸△α，使成型辊(2)降下其一半。
也可以将上述操作变为如下方式，即，从原点位置到旋转锻造终了时，将第1油压缸(55)的驱动压力保持在第2设定值，在此状态下，工件(10)被第1金属模(301)每压下单位尺寸△α，使成型辊(2)降下其一半。
原点位置检测机构(602)也可以由压力检测机构(551)和将该压力检测机构(551)的检测压力与上述第3设定压力进行比较的比较机构组合而成。
上述压力检测机构(551)如图4虚线所示，插入在从油压源(550)到第1油压缸(55)的油压回路中。第3设定压力高于使第1金属模(301)下降的第1设定压力，低于回转锻造用的第2设定压力。
第1油压缸(55)被第1设定压力驱动，使第1金属模(301)下降，在第1金属模(301)与工件(10)对接时，压力检测机构(551)的检测压力增大。当该检测压力高于第3设定压力时，便从上述比较机构输出原点位置检测信号。
在上述初期锻造终了时刻，成型辊(2)从初期位置按预先设定的路径移动，使成型辊(2)的局部能压入伸出于第1、第2金属模(301)、(302)边界的坯料内。
但是，当伸出金属模的坯料的伸出尺寸大时，用压入成型辊(2)的方式进行旋转锻造就比较困难。因此，最好在旋转锻造的初期实行该压入，然后，只要使成型辊(2)在一定位置上下移动就可以进行旋转锻造工序。
权利要求
1.一种旋转锻造装置，该装置中，同步旋转的第1金属模(301)和第2金属模(302)上下相对地设置着，在它们的边界侧方配置着成型辊(2)，工件(10)夹在第1金属模(301)与第2金属模(302)之间，通过该二个金属模的相向接近使工件(10)延展而形成圆盘部(1)和与其外周相连的轮缘部(11)；其特征在于，第1金属模(301)相对于设在固定位置的第2金属模(302)升降驱动；成型辊(2)可自转地且保持垂直姿势地由支承装置(4)支承着；该支承装置(4)备有使成型辊(2)的支承位置沿上下方向变动的上下驱动装置(41)和使成型辊(2)的支承位置沿水平方向变动的水平驱动装置(42)。
2.如权利要求1记载的旋转锻造装置，其特征在于，第1金属模(301)由液压式升降驱动装置(5)驱动升降;备有液压控制机构(601)和原点位置检测机构(602)，该液压控制机构(601)用于把升降驱动装置(5)的驱动压力切换为使第1金属模(301)移向第2金属模(302)的第1设定压力和旋转锻造用的第2设定压力，该原点位置检测机构(602)用于检测第1金属模(301)在第1设定压力作用下与工件(10)对接的原点位置;在升降驱动装置(5)始动后，来自原点位置检测机构的原点位置检测信号输入液压控制机构(601)时，该液压控制机构(601)把升降驱动装置(5)的驱动压力从第1设定压力切换为第2设定压力。
3.如权利要求2记载的旋转锻造装置，其特征在于，设有检测第1金属模(301)向第2金属模(302)移动的移动距离的移动距离检测机构(501);第1金属模(301)在第1设定压力下向第2金属模(302)侧移动过程中，从移动距离检测机构(501)输出的检测距离不再变化时，原点位置检测机构(602)便输出原点位置检测信号。
4.如权利要求2记载的旋转锻造装置，其特征在于，原点位置检测机构(602)由压力检测机构(551)和比较机构构成，该压力检测机构(551)用于检测液压回路给升降驱动装置(5)的驱动压力，该比较机构用于在第1金属模(301)被第1设定压力驱动而向着第2金属模(302)侧移动的状态下，当压力检测机构(551)的检测压力达到第1设定压力以上、第2设定压力以下的第3设定压力时，使原点位置检测信号输出。
5.如权利要求2记载的旋转锻造装置，其特征在于，设有移动距离检测机构(501)、压下尺寸计算机构(50)和成型辊控制装置;移动距离检测机构(501)用于检测第1金属模(301)朝着第2金属模(302)移动的距离，压下尺计算机构(50)根据移动距离检测机构(501)的检测距离计算从第1金属模(301)的原点位置或者从把工件(10)压下一定程度的初期锻造终了位置起算的向着与第2金属模(302)压下的尺寸;成型辊控制装置输出成型辊(2)的水平移动开始信号和输出根据压下尺寸计算机构(50)的输出值预先设定的成型辊(2)的上下移动值;成型辊控制装置输出的上下移动值输入给上下驱动装置(41)，同时，水平移动开始信号输入给水平驱动装置(42)。
6.如权利要求5记载的旋转锻造装置，其特征在于，成型辊(2)在从离开第2金属模(302)的位置到可旋转地与第2金属模(302)躯干部分接触的位置之间水平方向地移动。
7.如权利要求2记载的旋转锻造装置，其特征在于，设有移动距离检测机构(501)、压下尺寸计算机构(50)和成型辊控制装置;该移动距离检测机构(501)用于检测第1金属模(301)向着第2金属模(302)移动的距离;该压下尺计算机构(50)根据移动距离检测机构(501)的检测距离计算从第1金属模(301)的原点位置或者从把工件(10)压下一定程度的初期锻造终了位置起算的工件(10)的压下尺寸;该成型辊控制装置输出根据压下尺寸计算机构(50)的输出值预先设定的成型辊(2)的上下移动值及水平移动值;成型辊控制装置输出的上下移动值输入给上下驱动装置(41)，同时，其水平移动值输入给水平驱动装置。
8.如权利要求7记载的旋转锻造装置，其特征在于，第1金属模(301)躯干部的形状和第2金属模(302)躯干部的形状与轮缘部(11)的内周面形状相仿，成型辊(2)的躯干部与轮缘部(11)外周面形状的一部分相仿。
9.如权利要求5记载的旋转锻造装置，其特征在于，第1金属模(301)躯干部的形状与第2金属模(302)躯干部的形状是相互对称的，把从成型辊控制装置输出的成型辊(2)的上下移动值设定为压下尺寸计算机构(50)输出值的1/2。
全文摘要
本发明的目的是提供一种旋转锻造装置，该装置中，第1金属模和第2金属模上下相对地设置着，在该二金属模边界侧方配置着成型辊，工件夹在上述二金属模之间，通过该二金属模的相向接近，使工件延展而形成圆盘部，其特征是，采用同一个成型辊成型呈V字或U字形断面形状的轮缘部时，不会在该轮缘上形成疵，同时也能成型断面形状不对称于圆盘部的轮缘部。为此，在第2金属模的侧方设置成型辊的支承装置，该支承装置备有使成型辊的支承位置在上下方向上变动的上下驱动装置(41)和使成型辊的支承位置在水平方向上变动的水平驱动装置。
文档编号B21K1/28GK1108162SQ9411818
公开日1995年9月13日 申请日期1994年11月9日 优先权日1994年3月16日
发明者稻田修二郎 申请人:雷斯工程株式会社