CN105436350A - 整体式桥壳成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种整体式桥壳成形方法，包括以下步骤：S1）下料；S2）挤压轴头；S3）推方；S4）制工艺槽；S5）工件加热；S6）径向胀形：楔形冲头穿过下压机滑块中心孔，推动两个径向扩张芯模对工件中心孔的径向进行胀形，同步对工件进行轴向挤压；S7）整形：两轴向整形芯模贴合，下压机滑块下行使轴向整形芯模***两径向整形芯模中间，上压机滑块下行，楔形冲头***两轴向整形芯模中间，对工件中心孔整形，轴向挤压液压缸轴向限位；S8）下压机滑块上行复位，取出工件。本发明将热扩装与整形一体化，减少了工序，缩短了工艺过程链，外形尺寸的精度有了明显提升。

Description

整体式桥壳成形方法

技术领域

本发明属于驱动桥技术领域，更具体地说，它涉及一种整体式桥壳成形方法。

背景技术

汽车的驱动桥壳制造方法目前国内外主要采用以下几种方式：

1.铸造式桥壳

铸造式桥壳系采用球墨铸铁或高强度铸铁整体铸造出中央琵琶形开口壳体与两侧变截面的空心管体毛坯。在对其机械加工后，再将其两端压入较长的半轴套管，并用螺栓或销轴来固定。

该类制造方法的特点是：

(1)桥壳的刚性较好，减振性好。但耐冲击性能和强度较差。

(2)由于对材料和热处理有较高要求，生产效率低，废品率较高，生产成本也高。

(3)材料消耗大，耗能高，生产条件差，污染环境。

(4)质量大，后续机械加工量大，不易实现近净成形和轻量化、快捷制造。

2．冲压焊接式桥壳

为了克服铸造式桥壳的弊端，国外工业发达国家在上世纪70年代开发成功冲压焊接式桥壳，并迅速推广应用于轻、中、重型商用车中。该生产方法是采用低碳合金钢厚板作原材料，经过落料、弯曲工序，分别冲压成上半桥壳体、下半桥壳体后，再用CO2气体保护焊将二者组焊成桥壳本体(有时需焊上4个三角板镶块)。经机械加工后，焊上加强环、后堵盖与半轴套管，从而得到冲压焊接式桥壳。

该制造方法的特点是：

(1)制件质量轻，比同型号铸造式桥壳轻15%一20%，利于整车轻量化，可降低油耗。

(2)废品率低，生产效率高，适于大批量生产。

(3)生产设备多，工装模具多，投资大。

(4)材料利用率较低，焊接工作量大。

(5)由于焊接变形，会导致桥壳抗疲劳性能降低。尤其是汽车在颠簸不平路面行驶时，会因桥壳变形而导致其内部的半轴、齿轮等零件损坏，影响到车桥的传动性能，降低其使用寿命。

3．无缝钢管冷挤扩胀成形的整体式桥壳

系采用低碳合金结构钢(16MnL)热轧无缝钢管作原材料，先将管坯两端缩径、中间部分利用工、模具变为方形管坯后，在管坯中央切割出异型预制孔，随后采用机械扩胀方法，进行整体桥壳的成形。

该制造方法的特点是：

(1)采用无缝钢管加工，材料利用率较高。

(2)因两侧采用冷缩径成形，且桥管两侧无焊缝，故所成形的桥壳刚性好。

(3)消除了两半桥壳的直焊缝，节省直缝焊接的工作量。

(4)冷扩胀中央壳体时残留应力大，需采用整体热处理消除应力，冷扩胀会产生局部开裂，废品率较高。

(5)冷扩胀成形后形成更大的三角形开口，要焊上比冲压焊接桥壳更大的三角板镶块，引起变形或残留应力。

(6)需要专门的成形工装模具，专用设备投资也较大。

4．整体热扩胀式桥壳

该方法是采用特定尺寸的管坯，对其顺序进行第一次加热、管坯预成型、切割预制孔、二次加热、热扩胀预成型、终成形扩胀、整形等步骤。

该制造方法的特点是：

(1)采用整体热扩胀方法，相较于上述三种方法降低了机械加工量。

(2)提高了制品刚度。

(3)提高了使用寿命。

(4)成形扩胀与整形扩胀需多次成形，生产设备多，工装模具多，投资大。

(5)对工件在不同的设备上进行热扩胀，外模与芯模不统一，工件尺寸的不稳定性较高。

(6)整形时不能一次整形，需对琵琶孔轴向两侧分别整形，琵琶孔拉伸变形的可能性较高。

(7)整形时需调转工件方向，装卡较繁琐，设备较复杂。

(8)终成形与整形工序较多，生产节拍长，工件温度在生产过程中下降较大，影响成形效果。

综合分析上述几种重型汽车驱动桥壳的制造方法，分别存在材料利用率低、机械加工量大;冲压焊接生产过程链长，焊接工作量大且制品刚度差，使用寿命较低;制品冷扩胀后废品率高，整体热处理能耗高，仍需焊上更大的三角板镶块；现有整体热胀工件尺寸不稳定，装卡繁琐，生产设备复杂、生产设备多，工装模具多，投资大等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有桥壳制造中，冲压焊接技术与整体热扩胀技术中存在的材料利用率低、机械加工量大;冲压焊接生产过程链长，焊接工作量大且制品刚度差，使用寿命较低；整体热胀工件尺寸不稳定装卡繁琐，生产设备复杂、生产设备多，工装模具多，投资大的问题，提供一种汽车驱动桥壳的整体热胀制造技术中的成形与整形一体化的方法，以克服现有技术的不足。

本发明解决其技术问题的技术方案是：整体式桥壳成形方法，包括以下步骤：S1）下料：选用圆管形的坯料，按照整体驱动桥壳体的所需尺寸下料；S2）将坯料两端挤压成轴头；S3）变方：将紧邻轴头的坯料推方为方形管状；S4）在坯料的中部切割挤压后胀形后得到工艺槽；S5）工件加热；S6）径向胀形：将加热后的工件放入胀形设备的下模组件中，上压机滑块下行，使楔形冲头穿过下压机滑块中心孔，并***至两个径向扩张芯模中间，推动两个径向扩张芯模对工件中心孔的径向进行胀形，当楔形冲头的直段***两径向扩张芯模之间时，上压机滑块停止下行并锁定定位，与此同时轴向挤压液压缸同步对工件进行轴向挤压，以向变形区内补充金属来防止终成形时中心孔轴向两侧的壁厚变薄；S7）整形：轴向芯模回位液压缸推动两轴向整形芯模贴合，下压机滑块下行使轴向整形芯模***工件中心孔内两径向整形芯模中间，上压机滑块下行，楔形冲头***两轴向整形芯模中间，从而对工件中心孔整形，当楔形冲头的直段***两轴向整形芯模之间时，上压机滑块停止下行并锁定定位，轴向挤压液压缸对工件进行轴向限位，以防止金属流动使工件长度发生变化；S8）轴向芯模回位液压缸推动两轴向整形芯模贴合，下压机滑块上行复位，径向芯模回位液压缸推动径向扩张芯模贴合，取出工件。

所述步骤S5中，工件放入加热炉中加热到1100℃后取出。

所述步骤S6中，将加热后的工件放入胀形设备的下模组件时，工件中间段中心孔径向中心线对准成形外模的中线。

本发明的有益效果是：

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法彻底淘汰了焊接三角板镶块的工艺，消除了因焊接三角板镶块而导致的产品缺陷，提高了产品质量

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法材料利用率比冲压焊接工艺显著提高

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法所采用的工装模具先进、可靠、工艺稳定。不仅适合于大批量生产，而且还可通过更换模具成形部件能制造不同型号的驱动桥壳，故能显著缩短新产品试制周期，具备柔性制造特征。

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法显著提高了产品性能与使用寿命

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法将热扩装与整形一体化，减少了工序，缩短了工艺过程链，减少了劳动定员。

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法中的采用整体外模限制工件外径尺寸，相较于现有整体热扩胀成型方法中局部外模的设计，外形尺寸的精度有了明显提升，减少了机械加工的余量。

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法中楔形冲头的设计使其可用于热胀成型与整形，减少了模具与设备，加快了生产节拍。

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法中工件中心孔轴向两侧同步整形的方法，相较于现有整体热扩胀成形加工中两侧分别整形的方法，消除了调转工件所带来的设备复杂性高，生产节拍长、成形尺寸稳定度差等缺陷。

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法较相较于现有整体热扩胀成型方法生产节拍短，温度下降少，成形效果好。

本发明所述的汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法相较于现有整体热胀制造方法。具备快捷制造特征;显著降低环境污染，具有绿色制造特征。

（11）本发明先将两侧轴头成型然后进行中部桥壳热扩张，实现了真正的整体桥壳，与其它所谓的整体桥壳是一次彻底的革新。

附图说明

图1是本发明整体式桥壳成形方法的胀形设备初始状态主视图。

图2是胀形设备的下模组件俯视图。

图3是热胀成形过程中装入工件的下模组件俯视图。

图4是胀形设备的下压机滑块俯视图。

图5是胀形设备的楔形冲头结构示意图。

图6是热胀成形后的下模俯视图。

图7是整形过程中、轴向整形芯模贴合后的胀形设备主视图。

图8是整形过程中、下压机滑块下行到位后的胀形设备主视图。

图9是整形过程中、下压机滑块下行到位后的胀形设备剖视图。

图10是轴向整形芯模。

图11是径向扩张芯模结构示意图。

图12是成形结束、上压机滑块回位后的胀形设备剖视图。

图13是成形结束、上压机滑块回位后的下模组件剖视图。

附图中，各标号表示如下：1楔形冲头、2轴向整形芯模、3轴向芯模回位液压缸、4预热胀成型工件、5轴向挤压液压缸、6下压机滑块、7径向扩张芯模回位液压缸、8成形外模、9径向扩张芯模、10上压机滑块、11下压机滑块中心孔、12轴向整形芯模的下端面、13径向扩张芯模的中部平面。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包含一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接。也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

如图1-13所示，本发明的整体式桥壳成形方法包括以下步骤：

下料：选用圆管形坯料，按照整体驱动桥壳体的所需尺寸下料。

挤压轴头：将两端轴头挤压成所需形状和尺寸。

变方：利用专用工、模具，将中间部分变为方形管状。

切割工艺槽：切割挤压后胀形到所需工艺槽。

加热：将已带有工艺槽的工件放入加热炉中加热到1100℃后取出。

工件装卡：将已加热工件4装入下模组件（参见图2）中，使其中间段中心孔径向中心线对准成形外模8中线，如图3所示。装入工件后整体设备初始状态如图1所示。

径向热胀成形：上压机滑块10下行，使楔形冲头1穿过下压机滑块中心孔11（参见图4），***两个径向扩张芯模9中间，使两个径向扩张芯模9之间的距离不断增加，从而对工件中心孔的径向进行胀形，当楔形冲头1直段***两径向扩张芯模9之间，上压机滑块10停止下行并锁定定位，与此同时工件轴向挤压液压缸5同步对工件进行轴向挤压，以向变形区内补充金属来防止终成形时中心孔轴向两侧的壁厚变薄。成形外模8来限制工件的外径尺寸。成形后上压机滑块10上行回到原位，此时径向扩张芯模9位置如图6所示。

整形：两端轴向芯模回位液压缸3同步推动轴向整形芯模2使两芯模贴合，如图7所示，下压机滑块6下行（参见图8）使轴向整形芯模2***工件中心孔中的两径向整形芯模9中间（如图9所示），直至轴向整形芯模2下端面12（参见图10）与径向扩张芯模9中部平面13（参见图11）贴合。上压机滑块10下行，使楔形冲头1穿过下压机滑块中心孔11，***两个轴向整形芯模2中间，使两轴向整形芯模2距离不断增加，从而对工件中心孔整形，当楔形冲头1直段***两轴向整形芯模2之间时，上压机滑块10停止下行并锁定定位，如图12、图13所示。与此同时工件轴向挤压液压缸5同步对工件进行轴向限位，以防止金属流动使工件长度发生变化。成形外模8来限制工件的外径尺寸。成形后上压机滑块10上行回到原位。

拆卸工件：两端轴向芯模回位液压缸3同步推动轴向整形芯模2使两芯模贴合，如图9所示。下压机滑块6上行回到原位(参见图7)，径向芯模回位液压缸7同步推径向扩张芯模9使两芯模贴合，如图2所示。将工件从设备中取出转运到其他工序。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.整体式桥壳成形方法，其特征在于包括以下步骤：S1）下料：选用圆管形的坯料，按照整体驱动桥壳体的所需尺寸下料；S2）将坯料两端挤压成轴头；S3）变方：将紧邻轴头的坯料推方为方形管状；S4）在坯料的中部切割挤压后胀形后得到工艺槽；S5）工件加热；S6）径向胀形：将加热后的工件放入胀形设备的下模组件中，上压机滑块下行，使楔形冲头穿过下压机滑块中心孔，并***至两个径向扩张芯模中间，推动两个径向扩张芯模对工件中心孔的径向进行胀形，当楔形冲头的直段***两径向扩张芯模之间时，上压机滑块停止下行并锁定定位，与此同时轴向挤压液压缸同步对工件进行轴向挤压，以向变形区内补充金属来防止终成形时中心孔轴向两侧的壁厚变薄；S7）整形：轴向芯模回位液压缸推动两轴向整形芯模贴合，下压机滑块下行使轴向整形芯模***工件中心孔内两径向整形芯模中间，上压机滑块下行，楔形冲头***两轴向整形芯模中间，从而对工件中心孔整形，当楔形冲头的直段***两轴向整形芯模之间时，上压机滑块停止下行并锁定定位，轴向挤压液压缸对工件进行轴向限位，以防止金属流动使工件长度发生变化；S8）轴向芯模回位液压缸推动两轴向整形芯模贴合，下压机滑块上行复位，径向芯模回位液压缸推动径向扩张芯模贴合，取出工件。

2.根据权利要求1所述的整体式桥壳成形方法，其特征在于：所述步骤S5中，工件放入加热炉中加热到1100℃后取出。

3.根据权利要求1或2所述的整体式桥壳成形方法，其特征在于：所述步骤S6中，将加热后的工件放入胀形设备的下模组件时，工件中间段中心孔径向中心线对准成形外模的中线。