专利名称：制造环的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造环的方法，更具体地涉及一种通过在使狭缝毛坯的中间展开 的同时向毛坯的端部同时施加压力的制造环的方法。
背景技术：
管状环在工业中用于许多应用。环可被钻孔、滚铣、车削、研磨、或者按原样用于许 多应用。应用包括齿轮、转向装置、离合器轮毂、链轮、皮带轮、曲轴减振器、和许多其他产PΡΠ O已有许多用于制造管状环的现有技术。一些常见方法包括由棒料制造箍并焊接接 头；制造管并切割该管；深冲压杯状物并去除该杯状物的端面；在环轧、锻造、铸造中展开 毛坯，或由板状金属旋压加工毛坯。所有这些工艺都是合适的，但生产的环的成本或质量总是成问题。例如，当旋压环 以进一步制造齿轮、皮带轮、花键环等时，焊接箍在焊接区中有问题。此外，焊接并清洁焊缝 和/或热处理以使焊接区正火价格较高。切割无缝管是昂贵的，而在压力机中制造杯状物并去除端面会产生额外的浪费。现有技术的代表是公开了一种从预热棒开始的工艺的美国专利No. 4，590，780，首 先折断第一部分(41)，该部分Gl)在机器的第一成形阶段中形成为层叠形压制物。在第二 成形阶段中，进一步成形压制物，使得其具有内环(J)、与该内环(J)同轴布置的外环(A)、 以及连接两个环(J、A)的径向环形腹板(S)。因此，在倒数第二个阶段中排出折断的外环 (44)，而在最后的加工阶段中，与外圈分开的内圈0 经受进一步的加工。该最后的加工 阶段包括切割出废片(35)并折断环形腹板(38)。还可能在该最后的加工阶段中进行成形 操作，以镦锻剩余的内环0加)。借助于在最后的加工阶段中消除完成的外环G4)的该过 程，在折断操作期间能在径向环形腹板(38)的整个截面表面上得到支撑。需要的是一种以通过在使狭缝毛坯的中间展开的同时向毛坯的端部同时施加压 力的制造环的方法。本发明满足该需求。
发明内容
本发明的主要方面是提供一种制造环的方法，该方法为通过在展开狭缝毛坯的中 间的同时向毛坯的端部同时施加压力。本发明的其他方面将通过本发明以下的说明和附图来指出或变得显而易见。本发明包括一种制造环的方法，该方法包括将原材料原料切割成预定的长度；沿 原材料原料的长度切割出穿过该原材料原料的狭缝，以形成毛坯；将毛坯插入工具；在使狭 缝的中间展开的同时向毛坯的端部同时施加压力；以及使狭缝的中间展开直到毛坯为圆形。
并入并形成说明书的一部分的附图示出了本发明的优选实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。图1是毛坯的平面图。图2是工具中的毛坯的视图的侧面。图3是工具中的毛坯的侧视图。图4是毛坯在中间步骤的透视图。图5是工具中的毛坯的侧视图。图6是完成的环的透视图。图7是工具中的毛坯的顶部透视图。图8是工具的顶部透视图。图9是工具的侧向透视图。
具体实施例方式本发明包括由棒料制造管状环的过程。尽管矩形棒料是优选的，但也可以使用任 何其他构型(圆形的、六边形的等)。制成的环可用于制造齿轮、皮带轮、链轮、轴承座圈、单向离合器座圈、曲轴减振器 惯性环和类似的产品。图1是毛坯的平面图。该过程开始于诸如简单棒料的原材料，从该原材料切割具 有理想长度(L)和宽度(W)的毛坯10。原材料可包括除棒料以外的包括平的、圆的、或任何 其他可用的形式的金属材料。对该示例来说，使用矩形棒料。利用已知的工艺使切割的矩 形毛坯的端部处的四个角部11圆化，以便于加工和给予毛坯均勻的厚度。切割毛坯，以在中间形成沿纵向方向(沿该毛坯的长度)延伸的狭缝12。可利用 激光或其他切割方式切割狭缝，所述其他切割方式包括但不限于高压水射流、激光、等离 子、砂轮切割机、铣削、或其他方式。在狭缝的各端部处是半径13，以防止展开过程中形成裂 缝并保持均勻的厚度。保持狭缝的宽度为最小，以减少浪费。图2是工具中的毛坯的视图的侧面。随后将毛坯10引入压力机。在狭缝处将成 型加粗并圆化的柱20压入毛坯，该柱20打开和展开狭缝。柱最初在中间接触狭缝。柱20的端部22包括接合狭缝12的叶片。利用已知的液压油缸200将柱20穿过 毛坯10压入接纳凹模21。使用与环的最终尺寸ID —样大的下托模21，将使毛坯展开至大约50%的程度，但 其倾向于弯曲并且不会在单个平面中继续展开。因此，为了在使毛坯展开时具有对该毛坯 的合适的支撑并防止毛坯在成形期间弯曲，如在此所描述地可使用可展开的(滑动的)下 工具支撑工具或具有逐渐变大的下工具开口和变粗并变圆的柱的多工位工具。见图6，柱20的最大外径大致与完成的环的理想内径减去可能需要的任何机械加 工相匹配。图3是工具中的毛坯的侧视图。由于张力在金属成形中是不需要的，而压力是 需要的，所以为了防止将端部拉开并引起失效，在还通过柱20使毛坯展开时，即时过程 (instant process)同时推动毛坯的端部、也就是说同时向毛坯的端部施加压力。向毛坯10的端部101、102施加压力，同时将柱20逐渐驱动到狭缝中，从而将毛坯 形成为圆环。通过蹄形件23、24向毛坯的端部101、102施加压力。以本领域已知的方式由已知的液压油缸201和202挤压蹄形件23、24。图4是毛坯在中间步骤的透视图。示出狭缝12被部分地打开。柱20的外径还没 有完全接合毛坯10，因此该毛坯10尚未完全成圆形。蹄形件23J4接合毛坯的端部101、 102。图5是工具中的毛坯的侧视图。示出柱20的全部外径完全与毛坯10接合。因此， 毛坯10为完全的圆形。在毛坯10的周围挤压蹄形件23、24，以便控制成形并避免毛坯“成方形”。图6是完成的环的透视图。环10的ID大致匹配柱20的OD。一旦在柱上形成环，就将环排出，并且该环备用。如果需要并且要求，则该环备用 于最后的操作，例如机械加工、轧制、旋压加工、锻造、校准、研磨等。然后，可在压力机的拉 薄模(ironing die)中校准成形的环，以获得非常精确的尺寸和/或非常精细的表面光洁度。该方法的又一变型示出可以使毛坯展开成稍微方形的形状，然后在简单的回旋锻 造操作中使该毛坯成圆形。其他的实施例包括采用方形毛坯并将该毛坯旋压加工成圆环， 或利用环轧工艺以获得圆环。此外，环可成形为圆形最终形状，或者可再次将该环引入加压工具以进行最后的 校准和圆化操作。当使用例如合金钢或高碳钢的较硬的材料时，对这些附加操作的需求增 强。可用所描述的加压工具成形较硬的钢，但较硬的钢在内部狭缝的端部处可能需要较大 的半径，以防止裂缝。它们还可能需要热成形(通常600至1100摄氏度)、或者温成形(最 高600摄氏度)。母体棒料的几何形状特征，即长度、围绕外边缘的半径、狭缝端部处的圆化半径的 直径及狭缝的厚度全部是相关变量，可容易地选择所述相关变量以用最少的废料优化精度。工具的设计还与降低复杂性相关。工具可包括具有可展开的下工具的一根长柱， 或者具有逐渐展开的下工具和逐渐变粗并变圆的上工具的几个按压工位。此外，为了防止 非常硬的材料在狭缝的端部处失效，可将预成形毛坯制成“狗骨头”形，其中狭缝端部处非 常大的直径使得狭缝区的端部处的成形过程容易。图7是工具中的毛坯的顶部透视图。示出毛坯10位于套圈25中。套圈25在成 形过程之前和在成形过程期间控制毛坯的位置。示出分别抽出蹄形件23、24，以便允许将毛 坯10插入蹄形件23、M之间。构件27 J6支撑蹄形件23、M之间的毛坯。图7、8、9中的蹄形件23、24与图2、3、5所示的蹄形件相同。图8是工具的顶部透视图。去除毛坯10以给出构件沈、27较好的视图。构件26、 27沿与蹄形件23、24的压力矢量正交的矢量方向施加力，并当将柱20挤压通过毛坯10中 的狭缝时与柱20—致地同时抽出、或彼此移离。这在毛坯10成形时为毛坯10提供必要地 支撑。换句话说，构件26、27支撑毛坯，以防止与狭缝展开的方向正交的轴向变形。这防止 毛坯沿柱20运动的方向变形。柱20的运动的特征为沿轴向方向的运动。图9是工具的侧向透视图。示出柱20开始插入狭缝12。示出叶片22与狭缝12 接合。将柱20挤压到狭缝12中，从而使狭缝的中间展开，同时蹄形件23、24同时按压毛坯 的端部。将柱20挤压到毛坯10中，从而继续使狭缝的中间展开直到毛坯为圆形。然后抽出柱20并排出成形的环。 尽管在此已描述了本发明的形式，但对于本领域的技术人员明显的是，在不偏离 在此描述的本发明的精神和范围的情况下，可在部件的结构和关系中作出变化。
权利要求
1.一种制造环的方法，包括 将原材料原料切割成预定的长度；沿原材料原料的长度切割出穿过所述原材料原料的狭缝，以形成毛坯； 将所述毛坯插入工具中；在使所述狭缝的中间展开的同时，向所述毛坯的端部同时施加压力；以及 使所述狭缝的中间展开直到所述毛坯成为圆形。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括沿与同时施加的所述压力正交的方向支撑所述 毛坯。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述狭缝的每个端部处切割出半径。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括 从所述工具排出成形的毛坯；以及将所述成形的毛坯精加工成最终的尺寸和形状。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括支撑所述毛坯，以防止与所述狭缝展开的方向 正交的轴向变形。
全文摘要
一种制造环的方法，包括将原材料原料切割成预定的长度；沿原材料原料的长度切割出通过该原材料原料的狭缝，以形成毛坯(10)；将毛坯(10)插入工具；在使狭缝的中间展开的同时向毛坯的端部同时施加压力；以及使狭缝的中间展开直到毛坯为圆形。
文档编号B21K1/76GK102056688SQ200980120683
公开日2011年5月11日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年6月6日
发明者A·巴拉, P·理查兹, Y·霍贾特 申请人:盖茨公司