環狀成型體的成型方法及環狀成型體的成型裝置的製作方法

2023-04-23 15:01:26 1

專利名稱：環狀成型體的成型方法及環狀成型體的成型裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及可以提高發動機用的活塞耐磨環一類的環狀成形體之成形精度的環狀成形體的成形方法及成形裝置。
在柴油機用活塞裡，特別是為了用冷卻劑有效地冷卻第一道氣環槽的附近，多使用一種耐磨環，這種耐磨環是把富有耐磨性和耐熱性、且膨脹係數與活塞材料類似的專用金屬材料進行加工成形，使成為在圓筒狀頸部的兩端有圓形凸緣部的環狀成形體。由於這種耐磨環在使用時要經受從低溫至高溫的大範圍溫度變化，故對成形時的尺寸精度要求極嚴，成形方法的好壞對於活塞的冷卻效果影響很大。
在對這種耐磨環一類的環狀成形體進行成形時所用的傳統的成形裝置是一種如圖3(A)～(D)的各成形階段所示的裝置。該圖所示的成形裝置1由以下部分組成，即，一個通過圓柱狀成形模半體2與端面有縮徑部的圓柱狀成形模半體3的端面對接而組成、且這一對成形模半體2、3可分可合的組合成形模4；一個在形成於該組合成形模4的對接端面部分、且斷面為コ字形的槽部5內進退自如的滾子6。在成形時，首先用螺栓等連結裝置(圖中未示)把一對成形模半體2、3作同軸連結，構成圖3(A)所示的組合成形模4。然後，把圖4(A)所示的由金屬制筒狀薄板材料製成的環狀坯料7與組合成形模4的外周嵌合。在使環狀坯料7的中央部分與槽部5的中央對準後，使環狀坯料7與組合成形模4同時旋轉。
另一方面，滾子6的寬度等於從コ字形槽部5的槽寬減去環狀坯料7的壁厚的2倍，使該滾子6一邊作與組合成形模4相反方向的旋轉一邊接近環狀坯料7，並如圖3(B)所示，從該處把滾子6進一步向槽部5的內部壓入。這樣一來，如圖4(B)所示，環狀坯料7首先成形為環狀中間體，即形成環狀成形體8的前階段，通過這個期間的縮頸過程漸漸形成頸部8a。然後，再如圖3(C)所示，一邊使滾子6旋轉，一邊把環狀坯料7向槽部5內推壓，則如圖4(C)所示，成形為在環狀中間體的頸部8a的兩端具有凸緣部8b的、與最終成形體接近的形狀。然後，再如圖3(D)所示，進一步進行縮頸及擴口過程，在最終階段完成圖4(D)所示的環狀成形體8。這樣，只要解除成形模半體2、3之間的連結，即可從槽部5內取下完成的環狀成形體8。
採用上述傳統的環狀成形體8的成形方法時，當使滾子6一邊旋轉一邊向コ字形斷面的槽部5內推壓時，在具有圓筒狀頸部8a和在其兩端有凸緣部8b的環狀成形體8完成之前，即將完成但還未達到規定尺寸的環狀成形體8會落入槽部5內，由於沒有限制頸部8a之內周的裝置，而只是組合成形模4與滾子6互相向相反的方向旋轉，因此只在槽部5和滾子6之間的一處對環狀成形體8有模型約束，而對於環狀成形體8的內周則是放任自流，因此很難保證擴口加工時的尺寸精度。
鑑於上述這些問題，本發明的目的是在由一對成形模半體組合連結而成的組合成形模的槽部浮動地嵌入一個浮動環，通過該浮動環特別是在成形的最終階段對環狀成形體的頸部內周加以限制，以提高環狀成形體的尺寸精度。
為了達到上述目的，本發明的對具有圓筒狀頸部且該頸部兩端有圓形凸緣部的環狀成形體進行成形加工的環狀成形體的成形方法，其特徵在於，在外周部有コ字形斷面之槽部的成形模的該槽部內，浮動地嵌入外徑尺寸與所述環狀成形體的內徑相同的浮動環，用所述筒狀金屬材料復蓋所述槽部並與所述成形模嵌合，使寬度小於所述槽部之槽寬的小滾子一邊作與所述成形模相反方向的旋轉一邊推壓所述筒狀金屬材料，並把該滾子壓入所述槽部內，形成內徑尺寸與所述浮動環的外徑相同的環狀成形體。
為了達到上述目的，本發明的把筒狀金屬材料成形為具有圓筒狀頸部且該頸部兩端有圓形凸緣部的環狀成形體的成形裝置，其特徵在於，由以下部分組成，即，在外周有コ字形斷面的槽部的成形模；外徑尺寸與所述環狀成形體的內徑相同並浮動地嵌入所述成形模的所述槽部內的浮動環；寬度等於所述槽部的寬度減去所述筒狀金屬材料之壁厚的2倍、邊作與所述成形模相反方向的旋轉邊對復蓋所述槽部且與所述成形模嵌合的所述筒狀金屬材料進行推壓、以形成內徑尺寸與所述浮動環的外徑相同的環狀成形體的滾子。
採用本發明，是把外徑尺寸與環狀成形體的內徑相同的浮動環浮動地嵌入成形模的槽部，並且使寬度小於槽部之寬度的小滾子一邊作與成形模相反方向的旋轉一邊推壓復蓋槽部並與所述成形模嵌合的筒狀金屬材料，形成內徑尺寸與浮動環外徑相同的環狀成形體，並提高具有圓筒狀頸部且在其兩端有圓形凸緣部的環狀成形體的尺寸精度。
以下對附圖作簡要說明。


圖1是表示本發明的環狀成形體成形裝置的一個實施例在各成形階段中的狀態的要部縱剖視圖。
圖2是說明採用本發明的環狀成形體成形方法時的環狀成形體的成形經過的立體圖。
圖3是表示傳統環狀成形體成形裝置之一例在各成形階段的狀態的要部縱剖視圖。
圖4是說明採用傳統環狀成形體成形方法時的環狀成形體的成形經過的立體圖。
以下結合圖1、2說明本發明的實施例。圖1是表示本發明的環狀成形體成形裝置的一個實施例在各成形階段中的狀態的要部縱剖視圖，圖2是說明本發明的環狀成形體之成形方法的成形經過的立體圖。
圖1(A)～(D)所示的成形裝置11由以下部分組成，即，在外周部有コ字形斷面的槽部15的組合成形模14；外徑尺寸與環狀成形體18的內徑相同並浮動地嵌入組合成形模14的槽部15內的浮動環19；寬度等於槽部的寬度減去環狀坯料之壁厚的2倍、邊作與成形模相反方向的旋轉邊對復蓋槽部且與成形模14嵌合的環狀坯料17進行推壓、以形成內徑尺寸與浮動環19的外徑相同的環形成形體18的滾子16。
環狀成形體18由圖2(A)所示的稱為環狀坯料17的薄板筒狀金屬材料製成，最終成形為具有圓筒狀頸部18a並在其兩端有圓形凸緣部18b的環形成形體18。在該成形過程中採用的組合成形模14與過去一樣，其外周部有コ字形斷面的槽部15，分別形成槽部コ字形的一邊和另二邊的一對成形模半體12、13沿旋轉軸的方向可分可合。其中一個成形模半體12的端面形成コ字形槽部15的一邊的側壁，另一個成形模半體13則在圓柱的端面凸出設置了縮頸部13a，形成コ字形槽部15的另一個側壁及底面壁。不過，由於要把浮動環19浮動地嵌入槽部15，故槽部15的深度比傳統的槽部5要深一些，深出部分等於浮動環19的厚度。還有，槽部15的寬度等於滾子16的寬度加上環狀坯料17的壁厚的2倍，這一點與過去一樣。
如前所述，浮動環19具有與環狀成形體18的內徑尺寸相同的外徑，其寬度比槽部15的寬度小得極其有限，因此可與槽部15緊密內接。該浮動環19在一對成形模半體12、13對接並連結之前浮動地嵌入縮頸部13a的周圍，而嵌入槽部15內的浮動環19便成為不能向軸方向移動，而只能向半徑方向浮遊移動的狀態。
在環狀成形體18成形時，首先把浮動環19浮動地嵌入槽部15內，並把環狀坯料17復蓋槽部15、並與組合成形模14嵌合。然後，如圖1(A)所示，使寬度比槽部15的寬度小環狀坯料17壁厚之2倍的滾子16邊作與成形模相反方向的旋轉邊推壓環狀坯料17。一旦把滾子16壓入槽部15內，首先通過圖1(B)所示的縮頸過程漸漸形成環狀成形體18的頸部18a，作為最終形狀的前階段，形成內周直徑與浮動環19的直徑相同的環狀中間體。即，在縮頸過程中，浮動環與環狀坯料的頸部內周緊密嵌合，環狀坯料在從內側受到變形限制的狀態下成形。這時，進一步使滾子16邊旋轉邊如圖1(C)所示的那樣把環狀坯料17推壓至槽部15內，便形成在頸部18a的兩端有圓形凸緣部18b的、與最終成形體接近的形狀。並且，該縮頸及擴口過程一直要進行到圖1(D)所示的最終階段。
在縮頸及擴口過程的最終階段，由於自縮頸過程開始以來，是在浮動環與環狀成形體18的頸部內周緊密嵌合的狀態下進行成形的，故環狀成形體18不能在內周一側自由變形，而是以與設計尺寸接近的狀態成形。然後，把成形模半體12、13之間的連結解除，便可從槽部15內把完成的環狀成形體18取下。
如上所述，用所述成形裝置11在使筒狀金屬材料、即環狀坯料17如圖2(A)～(D)那樣沿著槽部15的內壁變形的同時推壓滾子16時，由於在環狀坯料17成形為最終形狀的環狀成形體18的過程中，在中間體階段的環狀成形體18的內周緊密嵌合著浮動環19，使環狀成形體18的頸部18a受到浮動環19的外形形狀的制約，故夾在滾子16與浮動環19之間成形的環狀坯料17，在其凸緣部18b的端面受槽部15的內壁限制、頸部18a的內周面受浮動環19的外周面的限制的同時，可以精度極高地成形為所要求的形狀，並且可以嚴格地按照槽部15的寬度及浮動環19的外徑尺寸形成柴油機用活塞的耐磨環等對尺寸精度要求極高的環狀成形體18。
另外，由於組合成形模14是由分別形成槽部15的コ字形的一邊及另外二邊、且沿旋轉軸方向可分可合的一對成形模半體12、13構成的，故浮動環19可在一對成形模半體12、13連結之前嵌入槽部15，且成形完畢的環狀成形體18可在把一對成形模半體12、13分開後從槽部15上取下，而且由於構成組合成形模14的一對成形模半體12、13分別充當了槽部15的コ字形的一邊及另外二邊，故實質上只是由形成コ字形二個邊的一個成形模半體13與浮動環19來限制成形形狀，因此只要準備多組與成形形狀一致的成形模半體13及浮動環19，即可自由地進行形狀各異的各種環狀成形體18的成形。
如上所述，本發明是在把筒狀金屬材料成形為具有圓筒狀頸部及在該頸部有圓形凸緣部的環狀成形體的成形方法中，在外周部有コ字形斷面之槽部的成形模的該槽部內浮動地嵌入外徑尺寸與所述環狀成形體的內徑相同的浮動環，把所述筒狀金屬材料復蓋所述槽部並與所述成形模嵌合，使寬度小於所述槽部之槽寬的小滾子邊作與所述成形模相反方向的旋轉邊推壓所述筒狀金屬材料，並將該滾子壓入所述槽部內，以形成內徑與所述浮動環的外徑相同的環狀成形體，然後，邊使筒狀金屬材料沿著槽部的內壁變形邊繼續推壓滾子，使金屬材料成形為最終形狀的成形體，由於在這一過程中，環狀成形體的內周與浮動環緊密嵌合，使環狀成形體的頸部受到浮動環的外形形狀的限制，故夾在滾子與浮動環之間成形的金屬材料在其凸緣部的端面受槽部的內壁限制、頸部的內周面受浮動環外周面限制的同時，可以精度極高地成形為規定形狀，並且可以嚴格地按照槽部的寬度及浮動環的外徑形成柴油機用活塞的耐磨環等尺寸精度要求極高的環狀成形體。
另外，本發明的所述成形模是由形成所述槽部的コ字形的一邊及另外二邊、且沿旋轉軸方向可分可合的一對成形模半體構成的，故浮動環可在一對成形模半體連結之前嵌入槽部，且成形完畢的環狀成形體可在把一對成形模半體分開後從槽部取下，而且由於構成組合成形模的一對成形模半體分別充當了槽部的コ字形的一邊與另二邊，故實質上只是由形成コ字形二個邊的一個成形模半體與浮動環來限制成形形狀，因此只要準備多組與成形形狀一致的成形模半體及浮動環，即可自由地進行形狀各異的各種環狀成形體的成形。
權利要求
1.一種把筒狀金屬材料成形為具有圓筒狀頸部且該頸部兩端有圓形凸緣部的環狀成形體的成形方法，其特徵在於，在外周部有コ字形斷面的槽部的成形模的該槽部內，浮動地嵌入外徑尺寸與所述環狀成形體的內徑相同的浮動環，用所述筒狀金屬材料復蓋所述槽部並與所述成形模嵌合，使幅度小於所述槽部之槽寬的小滾子一邊作與所述成形模相反方向的旋轉一邊推壓所述筒狀金屬材料，並把該滾子壓入所述槽部內，形成內徑尺寸與所述浮動環的外徑相同的環狀成形體。
2.一種把筒狀金屬材料成形為具有圓筒狀頸部且該頸部兩端有圓形凸緣部的環狀成形體的成形裝置，其特徵在於，由以下部分組成，即，在外周部有コ字形斷面的槽部的成形模；外徑尺寸與所述環狀成形體的內徑相同並浮動地嵌入所述成形模的所述槽部內的浮動環；寬度等於所述槽部的寬度減去所述筒狀金屬材料之壁厚的2倍、邊作與所述成形模相反方向的旋轉邊對復蓋所述槽部且與所述成形模嵌合的所述筒狀金屬材料進行推壓、以形成內徑尺寸與所述浮動環的外徑相同的環狀成形體的滾子。
3.根據權利要求2所述的環狀成形體的成形裝置，其特徵在於，所述成形模由分別構成所述槽部的コ字形的一邊及另外二邊的、沿旋轉軸方向可分可合的一對成形模半體構成。
全文摘要
一種環狀成型體的成型方法及成型裝置，通過在外周部具有コ字形斷面槽的組合成型模的槽部浮動地嵌入外徑尺寸與環狀成型體的內徑相同的浮動環，用環狀坯料覆蓋槽部並與組合成型模嵌合，使寬度小於槽部之槽寬的滾子一邊相對組合成型模而作反方向旋轉一邊推壓環狀坯料，並把滾子壓入槽部內，由此形成內徑尺寸與浮動環外徑相同的環狀成型體。本發明可以提高活塞用耐磨環一類環狀成型體的成型精度。
文檔編號B21D53/00GK1136983SQ9510695
公開日1996年12月4日 申請日期1995年5月29日 優先權日1995年5月29日
發明者大高秀樹, 中島研志 申請人:日野自動車工業株式會社