该发明涉及一种用金属板加工成多V形槽皮带轮的方法,该皮带轮有许多V形槽,它们按照一个固定的节距排列在金属板坯的圆周壁上。 因为一个具有多V形槽的皮带轮,要使其V形槽与V形带相啮合,要求形成许多脊椎状的V形槽,所以,力求每一个槽的精度约为0.05mm,从而要求经过加工每一个V形槽的节距,宽度和直径都要达到紧公差。
为了设法满足这样的要求,申请人已经在日本专利申请号No54-113820中提出用金属板制造V形槽皮带轮的方法,其中用V形槽初加工成型轧辊,同时,通过有效的滚压和沿轴向的挤压这样两个过程,在成型壳坯上形成许多V形槽。
上述方法是对美国专利No3977264中早先推荐技术的一个改进。在此是通过沿轴线方向压折成型壳坯,使它形成许多V形槽。
换句话说,这是形成规定的V形槽的一种方法。该槽的形成是借助于一个位于成型壳坯外侧的起皱轧辊,通过它对拉伸金属板坯形成的成型壳坯进行加压,从而在圆周壁上形成波纹,同时,还要借助于一个沿轴线方向上可移动的V形槽初加工成型轧辊,挤压每一个起皱表面的底下,通过该轧辊沿轴线方向对上述成型壳坯进行挤压,并且使它旋转,在成型壳坯旋转时,把一个精加工轧辊压到这样成型的V形槽上。
因此,这种方法与上述美国公开的专利中所提出的方法相比,这种方法能使V形槽的节距均匀一致,由于在形成V形槽的过程中,在轴线方向上没有对圆周壁实行强迫地压折,所以按照常规,在成型壳坯的圆周壁上,经常发生轧辊无规则地咬入轧件的这种情况可以得到消除。此外,由于起模或从这模具中分开是很容易的,因此可以简化加工过程,减少次品或不合格产品,从而提供用金属板制造V形皮带轮的优质产品。
然而,在这种方法中,因为在形成V形槽时,通过沿轴线方向把挤压力施加到要压折的圆周壁上,因此往往形成不规则的褶皱9,如图17中的V形槽所示,并且该壁厚度要比加工后的V形皮带轮V形槽3中的其它部分薄,其结果降低了V形皮带轮的机械强度,这就引起申请发明人考虑进一步地改进现存的问题。
为了克服上面所谈及的问题,提供用金属板制造V形皮带轮的新型方法,就是使皮带轮在形成V形槽的时候,尽可能消除前面所说的不规则褶皱,保证V形槽之间的厚度与其它部分的厚度相等,以防止机械强度降低,这是本发明的主要目的。
提供用金属板制造V形皮带轮的方法,就是用预先加厚成型壳坯的圆周壁,在该坯圆周壁形成V形槽的过程中,应尽可能防止圆周壁厚度的减少和机械强度的降低,这是本发明的另一个目的。
提供用金属板制造V形皮带轮这样一种方法:就是缩短加工所需要的时间,并且适用于成批生产,是该发明的最后一个目的。
为了达到上述目的,根据该申请的第一个发明,金属板坯按下面工艺加工,以便加工出用金属板制造的多V形皮带轮。
换句话说,由于深拉金属板坯而在成型壳坯圆周壁上形成一个弯曲部分(此后称为加工的第一个过程)。
那么,当旋转并轴向压紧上述成型壳坯时,借助于一个辅助成型轧辊,它具有用于形成凹面的凸缘,对上述弯曲的圆周壁加压,并且在成型壳坯的圆周壁上初步形成凸缘,与此同时,成型壳坯的厚度增加即同时加厚(在后面称为初加工的第二个过程)。
其次,当把成型壳坯支撑在一个旋转内模上时,利用安装在上述圆周壁外侧上的一个具有许多脊椎状的V形槽的成型轧辊,和安装在上述圆周壁内侧的旋转内压模进行挤压,在上述加厚的圆周壁上形成许多依次排列的V形槽(在后面称为V形槽的成形过程)。
最后,随着成型壳坯的旋转,利用一个用于加工V形槽的精加工成型轧辊就可压出这样形状的V形槽(此后称为精加工过程)。
在该申请的第二个发明中,除前面所说的目的以外,还有一个目的就是提供用金属板制造V形皮带轮使它尽可能地形成高精度的V形槽的方法。
为了达到上述目的,第二个发明提供了一种加工方法,其方法是:在成型壳坯的圆周壁上形成一个弯曲部分,与此同时,借助于一个辅助成型轧辊,该轧辊具有形成凹面的凸缘和固定在该凸缘下面的成脊椎形的第一个槽,通过挤压这样弯曲的圆周壁,在成型坯的圆周壁上初步形成一个凸缘和第一个槽,同时也增加了圆周壁的厚度。当在一个旋转的内压模上支承成型壳坯的内壁时,使它旋转,并使它轴向受压,同时,随着成型壳坯的旋转,通过一个具有脊椎形的V形槽的初加工成型轧辊的作用,在这样加厚的圆周壁上形成许多依次排列的V形槽。随着成型壳坯的继续旋转,通过一个具有许多V形槽的精加工成型轧辊的作用,最终压出这些V形槽。
图1a至图1e说明该申请第一个发明的加工过程,它表示加工和变形的成型壳坯的局部纵向剖视图,作为第一个发明的实施例。
图2a至图2c是主要部件的局部视图,表示第一个发明的第一个初加工过程所使用的装置。
图3是主要部件的局部剖视图,表示了第一个发明与它的装置一起的第二个初加工过程。
图4是主要部件的局部视图,表示第一个发明与它的装置一起的V形槽的成型过程。
图5是主要部件的局部视图,表示第一个发明的精加工过程及其装置。
图6是图2a中A处的放大视图;
图7是图3中B处的放大视图;
图8是图4中C处的放大视图;
图9是图5中D处的放大视图;
图10a至图10f是成型壳坯的局部剖视图,是按加工过程顺序表示的第一个发明的另一实施例;
图11至图13表示初加工的第二个过程,是第一个发明更进一步的实施例;
图11是一个成型壳坯的局部纵向剖视图;
图12和图13是局部视图,依次表示初加工的第二个过程及其装置;
图14是在第二个发明的初加工的第二个过程中,形成的成型壳坯的局部纵向剖视图;
图15是局部视图,表示第二个发明的初加工的第二个过程及其装置;
图16是图15中E处的放大视图;
图17是用已知方法把金属板加工成多个V形槽的皮带轮的局部纵向剖视图;
图1a至图1e依次表示第一个发明的加工过程中成型壳坯的变化。
图1a表示成型壳坯1的局部纵向剖视图,图1b至图1e表示坯1的每一部分结构的变化情况,它是按照初加工的第一个过程,初加工的第二个过程,V形槽的成型过程和精加工过程的顺序进行的。
图2a至图2c涉及这种设备的一个实例,是用做成型壳坯1的初加工的第一个过程的。
特别是图2a,它表示的这种装置是用来使成型壳坯的圆周壁形成折皱弯曲部分。而图6是图2a中A处的放大视图。
在这些示图中,数字401表示一个支撑内压模,402和404是外压模,它们具有与弯曲部分11a相应的凹槽402a、404a,用来确定成型壳坯圆周壁10上形成的弯曲部分11a的形状。而403是一个上压模,它与外压模402一起从上压紧成型壳坯。
图2b表示的这种装置是用来使成型壳坯1的圆周壁形成向内凹的弯曲部分11b,并且与图2a中那些部分相对应,用同样的数字编号标出。
在这个装置中,一个内压模401具有与弯曲部分11b的下部相对应的形状,弯曲部分在成型壳坯1的圆周壁10向里凹。
图2c涉及到的这种装置是通过利用水的压力,使成型壳坯1的圆周壁10形成弯曲部分11c,在这个示图中,数字405和406是一对上下压模,407是一个中间支承压模,而408是一个压力活塞,其中,成型壳坯1的圆周壁10向外凸出,当充满内腔的水通过活塞408作用,使水受压时,从而形成弯曲部分11c。
如这些示图所示,初加工的第一个过程应使成型壳坯1的圆周壁10形成或向里折或向外折的弯曲部分11a、11b、11c,执行这样初加工的第一个过程的结果。所以成型壳坯1的圆周壁10的厚度很容易增加,但对下一个过程不会产生困难。
作为完成这样初加工的第一个过程所使用的这种装置,除图示外的其它许多装置也可以用于这个过程,但是图2a中所示的结构具有显著的优越性,因为圆周壁10可靠地向外凸出,形成所要求的弯曲部分11a,这种装置的成本还比图2c中的装置的成本低,并且形成弯曲部分11a的成型壳坯1可以既方便而又迅速地从压模中分开。
图3和图7说明初加工的第二个过程的完成状态及其装置。
在这些图示中,数字601表示一个旋转的内压模,它嵌入成型壳坯1的内腔,以便支承成型壳坯的内壁,并且这个内压模601固定到一个下支撑压模602上,在完成初加工的第二个过程中,它与一个具有凹面部分604a的上压模604合作,通过旋转一个与下支撑压模602相连的可转动件603,而它既支承着成型坯1又使它旋转。
数字605涉及一个辅助成型轧辊,它使成型壳坯1的弯曲部分11a(或11b或11c)的圆周壁初步地成形一个凸缘13,同时,也使圆周壁加厚。这个轧辊605在图7中表示的更为清楚。它是由初步成形凸缘13的凹面部分605a和水平地压紧上述成型壳坯1的弯曲部分的一个光滑平面605b组成,并且这个辅助成型轧辊605是在旋转着的成型壳坯1弯曲部分11a(或11b或11c)的前边,从而压紧具有上述弯曲部分的圆周壁,与此同时,沿圆周壁的轴向用上压模604从上加一压力,这时,在成型壳坯1的圆周壁上初步形成凸缘13,同时使圆周壁加厚。
这样,当成型壳坯1的圆周壁增厚时,就可有效地防止圆周壁在连续的V形槽的形成过程及精加工过程中过度变薄,从而可以得到一个重量轻,材料省和强度高的产品。
图4和图8表示V形槽成型过程的完成状态及其装置。
在这些示图中,与图3中那些相对应部分标出同样的数字符号(作为基本数字),编号从700开始,在这里不作特别的解释。
一个旋转内压模701的直径比成型壳坯1的内腔直径小,并且它有许多脊椎状705a的V形槽,其槽与一个V形槽的初加工成型轧辊705上的脊椎状701a的V形槽相对应。V形槽初加工成型轧辊705与上述的上压模704配合,以便形成许多依次排列的V形槽2,并在成型壳坯1加厚的圆周壁14上保持一定的间距。
在这个过程中,上压模704没有挤压力施加于该圆周壁14上,它经常与旋转的内压模701合作来压住成型壳坯1。因此,仅仅是滚压过程起作用。因为具有该图所示许多脊椎状701a的压模是旋转内压模701,当把V形槽辅助成型轧辊705压到旋转的内压模上时,便形成V形槽,并且借助于脊椎状705a的V形槽和脊椎状701a的V形槽挤压加厚的圆周壁14时,就可以防止折痕。因此,即使V形槽皮带轮加工之后在V形槽3之间的底部处,可以防止如图17中所示的残余折痕。
图5和图9表示精加工过程的完成状态,也就是表示形成多V形槽的过程及其装置。
在这些图示中,与图3中那些相对应部分已用同样的数字符号标出,编号从800开始。
旋转内压模801的直径比成型壳坯1的内腔直径小,和上面V形槽成型过程中所用到的一样,它在图9中表示的更为清楚,压模具有许多脊椎状801a,它与精加工成型轧辊805上的脊椎状805a相对应,这样的旋转内压模801与精加工成型轧辊合作,从而成型壳坯1的圆周壁上更深一步地滚压出V形槽2,以便形成所要求的V形槽。
这个过程也类似于上述V形槽成形过程,仅仅是通过滚压过程对该过程起作用。
用这种方法,在成型壳坯1的圆周壁上形成与V形皮带啮合深的V形槽3,并且加工出图1e所示的金属板多V形槽皮带轮。
图10a至图10f表示用该发明对金属板制造多V形槽皮带轮的加工过程改进的实例。
在这些图示中,与图1中那些相对应的部分已用同样的数字符号标出,数字15表示压折的成型壳坯1的圆周壁。
如这些图示,根据改进的这种方法,在如图105所示的V形槽成型过程之前,可以提供一个辅助的成型过程,就是在旋转内压模与压紧的轧辊合作时,(这个装置没有表示)通过滚压过程来压折成型壳坯1加厚的圆周壁14,以便在成型壳坯1的圆周壁14上形成与下一个过程所形成的V形槽相对应的具有适度底的槽15a。
这样,在V形槽成型过程之前,当压折加厚圆周壁14时,与用冲压所形成V形槽的过程相比,工作时间可以缩短。就是说,如果在短时间内尽量作出如图10d所示的V形槽2,那么就要在V形槽2之间形成每一个凸起部2a,槽2逐渐用力压V形槽初加工轧辊705的底部705b(见图8),在恶劣情况下,在其底部705b可能出现裂缝,甚至出现轧辊705破裂。为了避免这类问题,就必须逐步地推进V形槽初加工成型轧辊705,从而压紧加厚圆周壁14,并使加厚的圆周壁14缓慢地变形,尽管加工过程的工序很少,但需要很长的工作时间。相反,虽然增加加工过程的工序,但是在压折过程中产生的上述问题完全可以得到避免,而且在整个加工过程中总的工作时间缩短,这样,通过使用设备本身的自动控制器,在短时间内可以形成多V形槽。
此外,通过引进上述压折工序,由于在多V形槽连续成型过程和精加工过程中,可以使圆周壁产生可靠的塑性变形,达到所需要的形状,因此,根据现有技术中的经验,金属板多V形槽皮带轮的低端孔没有膨胀(和压折前形状一样),从而可以得到一个精制的金属板多V形槽皮带轮。
在上面的实施例中,圆周壁10在初加工的第二个过程中(即加厚过程中)其厚度均匀地增加,但如图11所示,例如通过增加上端和下端之间的厚度,可以局部地增加壁的厚度,同时使中间部分变薄。
这种局部厚的结构导致以下的优点。
按要求的形状成型圆周壁时,这便在起皱过程,V形槽成型过程,和精加工过程中,材料变形集中在圆周壁的中间部分,使得中间部分厚于上下部分,但如上所述,当局部地增加厚度时,即使材料集中在圆周壁的中间部分,可以使得用金属板制造的多V形槽皮带轮的圆周壁厚度均匀,以致用金属板制造的多V形槽皮带的机械强度是均匀稳定的。
在下面的方法中可获得这样局部厚的结构。
如图12和13所示,为要挤压向外凸出的圆周壁,使用具有一个挤压平面605b′的辅助成型轧辊605′以代替上述的辅助成型轧辊605,同时挤压上述形成的弯曲部分11a(或11b或11c)处的圆周壁,制成的上下部分厚于中间部分。
至此,是第一发明中的有关实施例的说明。第二个发明实施例描述如下。
在第二个发明的实施例中,不同于第一个发明的实施例,就在于形成的上述弯曲部分11a(或11b或11c)的圆周壁增加了厚度,从而初步形成凸缘13,同时初步形成图14所示的第一槽12,此外,其它成型过程是相同的,在此不予述说,在下文中只描述其不同的部分和图15、图16。数字601″是一个旋转的内压模,它是嵌入成型壳坯的内腔,且支承其内壁,并且内压模601″固定在一个下支承压模602″上,在执行过程时,通过旋转一个安装在下支承压模602″下面的可旋转物体603″,使它旋转,同时固定和支承该坯,并且它与一个具有弯曲部分604″a的上压模604″合作压紧成型壳坯1。
数字605″表示一个辅助成型轧辊,用于成型壳坯1圆周壁上形成一个凸缘13和第一个槽12。这个轧辊605″在图16中表示的更为清楚。它是由形成成型壳坯1的凸缘13和初步形成第一槽12的脊椎形605″b组成。它与上压模604″合作沿轴上挤压上述旋转内压模601″以及其上的成型壳坯1,同时增加成型壳坯1圆周壁的厚度,在此形成弯曲部分11a(或11b或11c)。当在成型壳坯1的圆周壁上初步形成第一个槽12时,换句话说,在这个过程中,成型壳坯1受到上压模604″的轴向压力,以及辅助成型轧辊605″的推进压紧,和内压模601″的旋转运动相互协调的辗压和压紧的两种力的同时作用,坯1便形成如图14的形状。
在增厚的圆周壁中初步形成第一个槽12时,在以后的多V形槽成型过程中,多V形槽初步成型轧辊705的最主要的脊椎形边705a是加压于此处,而且插入第一槽中(见图8),在这第一个槽12基础上形成单个向下的多V形槽2,这样便几乎完全可以限定多V形槽2间波动的精度,结果,可以制造用金属板做的具有高精度的多V形槽皮带轮产品。
即在第二个发明的本实施例中,插入起皱的过程是更为合理的,在多V形槽的成形过程前,或者使用局部厚度的结构,如在以上所说明的第一个发明的实施例中一样。
可以增加起皱过程,在起皱过程中,同时,通过加压,及用圆周壁挤压轧辊的最主要的脊椎形边插入第一个槽,结果,精确地引起皱褶,及以高精度地完成精加工过程。