专利名称：环状成型体的成型方法及环状成型体的成型装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以提高发动机用的活塞耐磨环一类的环状成形体之成形精度的环状成形体的成形方法及成形装置。
在柴油机用活塞里，特别是为了用冷却剂有效地冷却第一道气环槽的附近，多使用一种耐磨环，这种耐磨环是把富有耐磨性和耐热性、且膨胀系数与活塞材料类似的专用金属材料进行加工成形，使成为在圆筒状颈部的两端有圆形凸缘部的环状成形体。由于这种耐磨环在使用时要经受从低温至高温的大范围温度变化，故对成形时的尺寸精度要求极严，成形方法的好坏对于活塞的冷却效果影响很大。
在对这种耐磨环一类的环状成形体进行成形时所用的传统的成形装置是一种如图3(A)～(D)的各成形阶段所示的装置。该图所示的成形装置1由以下部分组成，即，一个通过圆柱状成形模半体2与端面有缩径部的圆柱状成形模半体3的端面对接而组成、且这一对成形模半体2、3可分可合的组合成形模4；一个在形成于该组合成形模4的对接端面部分、且断面为コ字形的槽部5内进退自如的滚子6。在成形时，首先用螺栓等连结装置(图中未示)把一对成形模半体2、3作同轴连结，构成图3(A)所示的组合成形模4。然后，把图4(A)所示的由金属制筒状薄板材料制成的环状坯料7与组合成形模4的外周嵌合。在使环状坯料7的中央部分与槽部5的中央对准后，使环状坯料7与组合成形模4同时旋转。
另一方面，滚子6的宽度等于从コ字形槽部5的槽宽减去环状坯料7的壁厚的2倍，使该滚子6一边作与组合成形模4相反方向的旋转一边接近环状坯料7，并如图3(B)所示，从该处把滚子6进一步向槽部5的内部压入。这样一来，如图4(B)所示，环状坯料7首先成形为环状中间体，即形成环状成形体8的前阶段，通过这个期间的缩颈过程渐渐形成颈部8a。然后，再如图3(C)所示，一边使滚子6旋转，一边把环状坯料7向槽部5内推压，则如图4(C)所示，成形为在环状中间体的颈部8a的两端具有凸缘部8b的、与最终成形体接近的形状。然后，再如图3(D)所示，进一步进行缩颈及扩口过程，在最终阶段完成图4(D)所示的环状成形体8。这样，只要解除成形模半体2、3之间的连结，即可从槽部5内取下完成的环状成形体8。
采用上述传统的环状成形体8的成形方法时，当使滚子6一边旋转一边向コ字形断面的槽部5内推压时，在具有圆筒状颈部8a和在其两端有凸缘部8b的环状成形体8完成之前，即将完成但还未达到规定尺寸的环状成形体8会落入槽部5内，由于没有限制颈部8a之内周的装置，而只是组合成形模4与滚子6互相向相反的方向旋转，因此只在槽部5和滚子6之间的一处对环状成形体8有模型约束，而对于环状成形体8的内周则是放任自流，因此很难保证扩口加工时的尺寸精度。
鉴于上述这些问题，本发明的目的是在由一对成形模半体组合连结而成的组合成形模的槽部浮动地嵌入一个浮动环，通过该浮动环特别是在成形的最终阶段对环状成形体的颈部内周加以限制，以提高环状成形体的尺寸精度。
为了达到上述目的，本发明的对具有圆筒状颈部且该颈部两端有圆形凸缘部的环状成形体进行成形加工的环状成形体的成形方法，其特征在于，在外周部有コ字形断面之槽部的成形模的该槽部内，浮动地嵌入外径尺寸与所述环状成形体的内径相同的浮动环，用所述筒状金属材料复盖所述槽部并与所述成形模嵌合，使宽度小于所述槽部之槽宽的小滚子一边作与所述成形模相反方向的旋转一边推压所述筒状金属材料，并把该滚子压入所述槽部内，形成内径尺寸与所述浮动环的外径相同的环状成形体。
为了达到上述目的，本发明的把筒状金属材料成形为具有圆筒状颈部且该颈部两端有圆形凸缘部的环状成形体的成形装置，其特征在于，由以下部分组成，即，在外周有コ字形断面的槽部的成形模；外径尺寸与所述环状成形体的内径相同并浮动地嵌入所述成形模的所述槽部内的浮动环；宽度等于所述槽部的宽度减去所述筒状金属材料之壁厚的2倍、边作与所述成形模相反方向的旋转边对复盖所述槽部且与所述成形模嵌合的所述筒状金属材料进行推压、以形成内径尺寸与所述浮动环的外径相同的环状成形体的滚子。
采用本发明，是把外径尺寸与环状成形体的内径相同的浮动环浮动地嵌入成形模的槽部，并且使宽度小于槽部之宽度的小滚子一边作与成形模相反方向的旋转一边推压复盖槽部并与所述成形模嵌合的筒状金属材料，形成内径尺寸与浮动环外径相同的环状成形体，并提高具有圆筒状颈部且在其两端有圆形凸缘部的环状成形体的尺寸精度。
以下对附图作简要说明。
图1是表示本发明的环状成形体成形装置的一个实施例在各成形阶段中的状态的要部纵剖视图。
图2是说明采用本发明的环状成形体成形方法时的环状成形体的成形经过的立体图。
图3是表示传统环状成形体成形装置之一例在各成形阶段的状态的要部纵剖视图。
图4是说明采用传统环状成形体成形方法时的环状成形体的成形经过的立体图。
以下结合图1、2说明本发明的实施例。图1是表示本发明的环状成形体成形装置的一个实施例在各成形阶段中的状态的要部纵剖视图，图2是说明本发明的环状成形体之成形方法的成形经过的立体图。
图1(A)～(D)所示的成形装置11由以下部分组成，即，在外周部有コ字形断面的槽部15的组合成形模14；外径尺寸与环状成形体18的内径相同并浮动地嵌入组合成形模14的槽部15内的浮动环19；宽度等于槽部的宽度减去环状坯料之壁厚的2倍、边作与成形模相反方向的旋转边对复盖槽部且与成形模14嵌合的环状坯料17进行推压、以形成内径尺寸与浮动环19的外径相同的环形成形体18的滚子16。
环状成形体18由图2(A)所示的称为环状坯料17的薄板筒状金属材料制成，最终成形为具有圆筒状颈部18a并在其两端有圆形凸缘部18b的环形成形体18。在该成形过程中采用的组合成形模14与过去一样，其外周部有コ字形断面的槽部15，分别形成槽部コ字形的一边和另二边的一对成形模半体12、13沿旋转轴的方向可分可合。其中一个成形模半体12的端面形成コ字形槽部15的一边的侧壁，另一个成形模半体13则在圆柱的端面凸出设置了缩颈部13a，形成コ字形槽部15的另一个侧壁及底面壁。不过，由于要把浮动环19浮动地嵌入槽部15，故槽部15的深度比传统的槽部5要深一些，深出部分等于浮动环19的厚度。还有，槽部15的宽度等于滚子16的宽度加上环状坯料17的壁厚的2倍，这一点与过去一样。
如前所述，浮动环19具有与环状成形体18的内径尺寸相同的外径，其宽度比槽部15的宽度小得极其有限，因此可与槽部15紧密内接。该浮动环19在一对成形模半体12、13对接并连结之前浮动地嵌入缩颈部13a的周围，而嵌入槽部15内的浮动环19便成为不能向轴方向移动，而只能向半径方向浮游移动的状态。
在环状成形体18成形时，首先把浮动环19浮动地嵌入槽部15内，并把环状坯料17复盖槽部15、并与组合成形模14嵌合。然后，如图1(A)所示，使宽度比槽部15的宽度小环状坯料17壁厚之2倍的滚子16边作与成形模相反方向的旋转边推压环状坯料17。一旦把滚子16压入槽部15内，首先通过图1(B)所示的缩颈过程渐渐形成环状成形体18的颈部18a，作为最终形状的前阶段，形成内周直径与浮动环19的直径相同的环状中间体。即，在缩颈过程中，浮动环与环状坯料的颈部内周紧密嵌合，环状坯料在从内侧受到变形限制的状态下成形。这时，进一步使滚子16边旋转边如图1(C)所示的那样把环状坯料17推压至槽部15内，便形成在颈部18a的两端有圆形凸缘部18b的、与最终成形体接近的形状。并且，该缩颈及扩口过程一直要进行到图1(D)所示的最终阶段。
在缩颈及扩口过程的最终阶段，由于自缩颈过程开始以来，是在浮动环与环状成形体18的颈部内周紧密嵌合的状态下进行成形的，故环状成形体18不能在内周一侧自由变形，而是以与设计尺寸接近的状态成形。然后，把成形模半体12、13之间的连结解除，便可从槽部15内把完成的环状成形体18取下。
如上所述，用所述成形装置11在使筒状金属材料、即环状坯料17如图2(A)～(D)那样沿着槽部15的内壁变形的同时推压滚子16时，由于在环状坯料17成形为最终形状的环状成形体18的过程中，在中间体阶段的环状成形体18的内周紧密嵌合着浮动环19，使环状成形体18的颈部18a受到浮动环19的外形形状的制约，故夹在滚子16与浮动环19之间成形的环状坯料17，在其凸缘部18b的端面受槽部15的内壁限制、颈部18a的内周面受浮动环19的外周面的限制的同时，可以精度极高地成形为所要求的形状，并且可以严格地按照槽部15的宽度及浮动环19的外径尺寸形成柴油机用活塞的耐磨环等对尺寸精度要求极高的环状成形体18。
另外，由于组合成形模14是由分别形成槽部15的コ字形的一边及另外二边、且沿旋转轴方向可分可合的一对成形模半体12、13构成的，故浮动环19可在一对成形模半体12、13连结之前嵌入槽部15，且成形完毕的环状成形体18可在把一对成形模半体12、13分开后从槽部15上取下，而且由于构成组合成形模14的一对成形模半体12、13分别充当了槽部15的コ字形的一边及另外二边，故实质上只是由形成コ字形二个边的一个成形模半体13与浮动环19来限制成形形状，因此只要准备多组与成形形状一致的成形模半体13及浮动环19，即可自由地进行形状各异的各种环状成形体18的成形。
如上所述，本发明是在把筒状金属材料成形为具有圆筒状颈部及在该颈部有圆形凸缘部的环状成形体的成形方法中，在外周部有コ字形断面之槽部的成形模的该槽部内浮动地嵌入外径尺寸与所述环状成形体的内径相同的浮动环，把所述筒状金属材料复盖所述槽部并与所述成形模嵌合，使宽度小于所述槽部之槽宽的小滚子边作与所述成形模相反方向的旋转边推压所述筒状金属材料，并将该滚子压入所述槽部内，以形成内径与所述浮动环的外径相同的环状成形体，然后，边使筒状金属材料沿着槽部的内壁变形边继续推压滚子，使金属材料成形为最终形状的成形体，由于在这一过程中，环状成形体的内周与浮动环紧密嵌合，使环状成形体的颈部受到浮动环的外形形状的限制，故夹在滚子与浮动环之间成形的金属材料在其凸缘部的端面受槽部的内壁限制、颈部的内周面受浮动环外周面限制的同时，可以精度极高地成形为规定形状，并且可以严格地按照槽部的宽度及浮动环的外径形成柴油机用活塞的耐磨环等尺寸精度要求极高的环状成形体。
另外，本发明的所述成形模是由形成所述槽部的コ字形的一边及另外二边、且沿旋转轴方向可分可合的一对成形模半体构成的，故浮动环可在一对成形模半体连结之前嵌入槽部，且成形完毕的环状成形体可在把一对成形模半体分开后从槽部取下，而且由于构成组合成形模的一对成形模半体分别充当了槽部的コ字形的一边与另二边，故实质上只是由形成コ字形二个边的一个成形模半体与浮动环来限制成形形状，因此只要准备多组与成形形状一致的成形模半体及浮动环，即可自由地进行形状各异的各种环状成形体的成形。
权利要求
1.一种把筒状金属材料成形为具有圆筒状颈部且该颈部两端有圆形凸缘部的环状成形体的成形方法，其特征在于，在外周部有コ字形断面的槽部的成形模的该槽部内，浮动地嵌入外径尺寸与所述环状成形体的内径相同的浮动环，用所述筒状金属材料复盖所述槽部并与所述成形模嵌合，使幅度小于所述槽部之槽宽的小滚子一边作与所述成形模相反方向的旋转一边推压所述筒状金属材料，并把该滚子压入所述槽部内，形成内径尺寸与所述浮动环的外径相同的环状成形体。
2.一种把筒状金属材料成形为具有圆筒状颈部且该颈部两端有圆形凸缘部的环状成形体的成形装置，其特征在于，由以下部分组成，即，在外周部有コ字形断面的槽部的成形模；外径尺寸与所述环状成形体的内径相同并浮动地嵌入所述成形模的所述槽部内的浮动环；宽度等于所述槽部的宽度减去所述筒状金属材料之壁厚的2倍、边作与所述成形模相反方向的旋转边对复盖所述槽部且与所述成形模嵌合的所述筒状金属材料进行推压、以形成内径尺寸与所述浮动环的外径相同的环状成形体的滚子。
3.根据权利要求2所述的环状成形体的成形装置，其特征在于，所述成形模由分别构成所述槽部的コ字形的一边及另外二边的、沿旋转轴方向可分可合的一对成形模半体构成。
全文摘要
一种环状成型体的成型方法及成型装置，通过在外周部具有コ字形断面槽的组合成型模的槽部浮动地嵌入外径尺寸与环状成型体的内径相同的浮动环，用环状坯料覆盖槽部并与组合成型模嵌合，使宽度小于槽部之槽宽的滚子一边相对组合成型模而作反方向旋转一边推压环状坯料，并把滚子压入槽部内，由此形成内径尺寸与浮动环外径相同的环状成型体。本发明可以提高活塞用耐磨环一类环状成型体的成型精度。
文档编号B21D53/00GK1136983SQ9510695
公开日1996年12月4日 申请日期1995年5月29日 优先权日1995年5月29日
发明者大高秀树, 中岛研志 申请人:日野自动车工业株式会社