CN110802374B - 一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法 - Google Patents

一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法，根据需要成形的驱动桥壳的技术参数和几何特征尺寸确定好管坯的规格后，对管坯依次进行双向推方、贯穿式推方、中频加热、两端变圆、切割工艺孔、中频加热、预膨胀、终膨胀和整形，最终得到所要成形的驱动桥壳。本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中不需要焊接三角板镶块，避免了因焊接导致的产品缺陷，提高了产品质量，采用变截面毛坯热扩胀成形，解决了胀形过程中局部减薄难题，适用于圆形、方形和带加强筋桥壳等各类桥壳的制造。

Description

一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法
技术领域
本发明涉及机械加工制造技术领域，特别是涉及一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法。
背景技术
汽车的驱动桥处于其传动***的末端，它主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳组成，其功能是:将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传递至驱动车轮，达到降低转速以增大扭矩；通过主减速器的圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，以保证内、外侧车轮以不同的转速转向。一般重型汽车的驱动桥总体构造由驱动桥壳1、主减速器2、差速器3、半轴4和轮毂5组成。其中驱动桥壳1作为驱动桥总成的载体，是安装和包容主减速器2、差速器3、半轴4和轮毂5及制动鼓总成的重要基础构件。驱动桥壳除了与前述4个总成件构成驱动桥总成以实现其三项主要功能外，还要通过弹性悬架与车架联结，与前桥一起支承车架及其上各总成的质量。在汽车行驶时，驱动桥不仅要承受由驱动车轮传来的路面反作用力及力矩，还要承受传动轴传来的驱动力、驱动力矩和制动力与制动力矩，并通过悬架传给车架。因此，驱动桥壳作为保证汽车正常运行的可靠性和行驶安全性及高使用寿命的关键部件，它应该具有足够的强度、刚度及耐疲劳性能。此外，还应在满足使用要求的前提下，要求其结构尽量简单，以方便主减速器的拆装与调整，便于制造并实现轻量化。
驱动桥壳由中央琵琶形开口壳体与两侧变截面的空心管体组成，各剖面截面积相差大，最大截面位于琵琶孔与方截面过渡区。在现有的重型汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法中，采用整体推方获得的等截面管坯，管坯截面尺寸取产品方形截面尺寸，造成琵琶孔与方截面过渡区间材料体积不足，为了成形产品形状，只能通过此区间壁厚减薄来实现，实际生产过程中，最薄处由原始16mm减薄到7mm。在现有的胀形技术中，不论是冷胀还是热胀，均采用单边整形加校直方法。当整形一侧时，另一侧金属会产生连带变形，造成桥壳本体出现弯曲问题，即产品直线度超差，需要经过校直工序解决，造成工序增加、效率低和成本高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高变截面汽车驱动桥壳的生产效率和质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法，包括以下步骤：
(1)根据所要成形的驱动桥壳的技术参数与几何特征尺寸，依据体积相等原则和胀形比来确定管坯的直径与下料长度，然后进行下料；
(2)双向推方，用双向推方机将所述管坯的两端推成方；
(3)贯穿式推方，用贯穿式推方机将所述管坯的中间段推成方；
(4)中频加热，用双头中频炉将所述管坯的两端的方段加热；
(5)两端变圆，用双头卧式挤压机将所述管坯加热后的两端挤压成圆；
(6)切割工艺孔，用激光或等离子切割机将所述管坯的中段上下(琵琶孔上下面)切出长条形工艺孔；
(7)中频加热，用中频炉将步骤(6)中切出的工艺孔段加热到1150℃-1200℃，加热长度根据琵琶孔尺寸确定；
(8)预膨胀，将加热后的所述管坯送至在液压机的模具中定位并夹紧，将具有锥度的异型凸模***预制孔中自上而下连续渐进扩孔，从而在所述管坯的中部得到扁椭圆孔，所述扁椭圆孔的尺寸需要保证终成形内芯模能够放入所述扁椭圆孔中；
(9)终膨胀，将预成形工序件置于终成形复合模具中，专用液压机滑块下行时，上模中央的锥形冲头驱使所述终成形内芯模的两半的芯模径向外扩胀，当两个所述芯模外扩胀至预设行程时，所述上模带有的斜楔柱驱动外模径向内行，以保证中部壳体的外法兰部定型；
(10)整形，通过楔形冲头驱动置于制件过渡区内腔的异型芯模沿轴向水平向外推挤，以对琵琶孔规圆和对过渡区内腔整形；同时通过液压驱动整形外模使制件外侧过渡区的大圆弧达到要求，经过整型后桥壳中部的琵琶孔、外壳轮廓均达到要求。
优选地，在步骤(2)中，推方长度、方截面尺寸、过度圆弧尺寸等根据需要成形的驱动桥壳的参数确定，且所述管坯的中间段的管径不变。
优选地，在步骤(3)中，方截面厚度尺寸根据要成形的驱动桥壳的琵琶孔的厚度确定。
优选地，在步骤(4)中，加热长度由需要成形的驱动桥壳的方变圆长度确定；在步骤(5)中，圆段直径、长度按图纸要求；在步骤(6)中，所述工艺孔的长度、宽度根据需要成形的驱动桥壳的琵琶孔内径长度确定。
优选地，在步骤(8)中，所述扁椭圆孔的尺寸取决于上凸模，所述上凸模上设置有整形段，以防止出现两侧椭圆孔不同现象。
优选地，所述终成形复合模具具有径向内扩胀和外部限位定型的功能。
优选地，在步骤(9)中，所述终成形复合模具还通过液压缸在管坯两侧施加轴向力，以方便向变形区补充金属。
本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法提高了变截面汽车驱动桥壳的生产效率和质量。本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中不需要焊接三角板镶块，避免了因焊接导致的产品缺陷，提高了产品质量，相比冲压焊接工艺材料利用率提高了20％；生产效率比冲压焊接工艺提高30％，设备工装投资减少25％，总生产成本降低25％；消除了原材料性能变化的影响，解决了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，废品率较高的难题；采用变截面毛坯热扩胀成形，解决了胀形过程中局部减薄难题，适用于圆形、方形和带加强筋桥壳等各类桥壳的制造；传统热扩胀桥壳制造方法适用于截面相差不大的桥壳本体胀形，无法实现方形截面和带加强筋桥壳制造，本发明利用多道工序，制成变截面毛坯，解决了胀形过程中局部变形量大，减薄量大的难题，适用于圆形、方形和带加强筋桥壳等各类桥壳的制造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法的工艺流程图；
图2为驱动桥壳的结构示意图；
图3为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中管坯的结构示意图；
图4为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中双向推方后的管坯的结构示意图；
图5为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中贯穿式推方后的管坯的结构示意图；
图6为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中两端挤压变圆后的管坯的结构示意图；
图7为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中在切割工艺孔后的管坯的结构示意图；
图8为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中预膨胀后的管坯的结构示意图；
图9为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中终膨胀后的管坯的结构示意图；
图10为本发明变截面汽车驱动桥壳的制造方法中整形后得到的驱动桥壳的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高变截面汽车驱动桥壳的生产效率和质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图10所示：采用本实施例变截面汽车驱动桥壳的制造方法制造图2所示457型10T重型车驱动桥壳，包括以下步骤：
(1)确定所用管坯规格及下料尺寸，根据457型10T重型车驱动桥壳的几何特征和尺寸参数，选择合适的胀形比后，确定管坯的规格为直径D0＝219mm、壁厚为16mm；又根据塑性变形体积相等原则，经过计算确定下料长度为1295±2mm(如图3所示)。
(2)双向推方，用200吨双向推方机将圆管料两端推成方形，获得160mm×150mmX16mm方形截面，如图4所示。
(3)贯穿式推方，用200吨贯穿式推方机将以上制作的毛坯的中间段推成方，方截面厚度尺寸根据457型10T重型车驱动桥壳的琵琶孔厚度确定，该工序将制备出符合桥壳胀形用的变截面管坯，为后续胀形解决局部减薄储备材料，如图5所示。
(4)中频加热，用双头中频炉将管坯的两端的方段加热。
(5)利用630吨卧式挤压机用将加热好的管坯两端挤压成圆，圆段直径、长度按图纸要求，如图6所示。
(6)在预成形的管坯中部切割出预制孔，以琵琶孔的中心为基准，在管坯中部切割出轴向窄长槽预制孔。预制孔的形状尽量简单，但其尺寸的确定则要兼顾两方面。一方面应使预制孔的周长约等于所成形的琵琶孔的周长，这样可防止扩胀孔时局部开裂或壁厚减薄。另一方面预制孔的宽度在保证能形成琵琶孔***的法兰宽度满足要求的前提下尽量宽些，这样可减少扩孔时的径向变形量，协调扩胀孔时不同区域的变形，亦能防止琵琶孔的局部变薄。综合考虑前述两方面因素后，确定预制孔的尺寸规格为：轴向长520mm，宽度B＝120mm，且轴向两端用半径为R＝60mm的半圆连接，如图7所示。
(7)用中频炉将有预制孔的预成形管坯加热至始锻温度。
(8)预扩胀，放在专用大行程液压机上的下模中夹紧定位后，在压机滑块下行中，带锥度的异型凸模便穿过管坯的预制孔自上而下地连续渐进扩孔，至行程终了得到中部带近似扁椭圆形孔的预成形工序件(如图8所示)，扁椭圆孔的尺寸需要保证终成形内芯模能够放入扁椭圆孔中，本实施例中扁椭圆孔中椭圆的长、短轴分别约为：500mm、285mm。
(9)终扩胀，将预成形工序件放进终成形模具下模中定位，压机滑块下行时，先由上模中央的锥形冲头驱使下模的两半内芯模向外扩胀，至一定行程时，上模两侧的斜楔柱便驱动下模的外模径向向内行，以限定壳体的外圆轮廓。另外，在扩胀过程中通过液压缸在管坯两端施加轴向力F，可向变形区内补充金属，防止琵琶孔的轴向区域局部壁厚减薄。通过内胀、外限及轴向力的多重作用，终成形热扩胀得到的工序件如图9所示，其中琵琶孔直径为410mm、壳形法兰的外径为532±2mm。
(10)整形：为了消除二次热扩胀后桥壳琵琶孔及其外侧法兰的不圆度和使桥壳外形过渡区的大圆弧达到半径约为250mm，故需要通过整形工序。一方面通过***上道工序件内腔的异型芯模水平轴向向外侧推挤，实现对琵琶孔规圆和对过渡区内腔进行整形；另一方面用液压驱动整形外模，使过渡区贴模后大圆弧达到要求。经整形后，使胀形所形成的琵琶孔与桥壳的外形轮廓尺寸均达到设计要求，如图10所示。
在胀形过程中，由小截面胀到大截面，变形区减薄是客观存在的问题。现有的胀形方法通过补焊4个三角板来解决，这样即增加了加工工序，也增加了制造成本，同时由于需要焊接，产品质量很难保证。本实施例从原始毛坯着手，制备出符合桥壳胀形用的变截面管坯，在变形区提前储备足够的金属材料，使胀形后变形区减薄量达到产品设计要求。本实施例变截面汽车驱动桥壳的制造方法彻底取消了焊接工序，能够完全满足产品图纸要求。本实施例变截面汽车驱动桥壳的制造方法变截面桥壳胀形技术工艺流程短，材料利用率高、效率高、质量好，已于实现自动化。
本实施例变截面汽车驱动桥壳的制造方法利用中频炉加热带预制孔管坯技术，并解决了磁力线不连续难题，提高了加热效率。本实施例设计的预胀形凸模，高度方向都带一定锥度的椭圆形变截面柱，并设计整形段，避免了预成形时被扩孔轴向受拉太快，导致局部变薄严重，同时保证了预胀形毛坯上下形状一致，为终成形时均匀变形奠定了基础。
本实施例变截面汽车驱动桥壳的制造方法中终成形模具采用内芯模向外扩胀，外模限定壳体外径和施加轴向力的复合胀形技术，既能达到扩胀琵琶孔及其***壳体法兰达到设计要求，又通过施加轴向力驱使金属向变形区补充，避免了琵琶孔轴向两侧的局部壁厚变薄。
本实施例变截面汽车驱动桥壳的制造方法中的整形工序，所采用的模具是对内、外形都整形；由斜楔驱动内异型型芯对过渡区内腔及琵琶孔整形；由液压驱动外模对过渡区的外轮廓整形。由于采用两侧同时整形技术，可以保证产品直线度要求，与其他胀形技术比较，取消了校直工序，缩短了工艺流程。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种变截面汽车驱动桥壳的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据所要成形的驱动桥壳的技术参数与几何特征尺寸，依据体积相等原则和胀形比来确定管坯的直径与下料长度，然后进行下料；
(2)双向推方，用双向推方机将所述管坯的两端推成方，推方长度、方截面尺寸、过渡圆弧尺寸根据需要成形的驱动桥壳的参数确定，且所述管坯的中间段的管径不变；
(3)贯穿式推方，用贯穿式推方机将所述管坯的中间段推成方；进而制备出符合桥壳胀形用的变截面管坯，为后续胀形解决局部减薄储备材料；方截面厚度尺寸根据要成形的驱动桥壳的琵琶孔的厚度确定；
(4)中频加热，用双头中频炉将所述管坯的两端的方段加热；
(5)两端变圆，用双头卧式挤压机将所述管坯加热后的两端挤压成圆；
(6)切割工艺孔，用激光或等离子切割机将所述管坯的中段上下，即在琵琶孔上下面切出长条形工艺孔；
(7)中频加热，用中频炉将步骤(6)中切出的工艺孔段加热到1150℃-1200℃，加热长度根据琵琶孔尺寸确定；
(8)预膨胀，将加热后的所述管坯送至液压机的模具中定位并夹紧，将具有锥度的异型凸模***预制孔中自上而下连续渐进扩孔，从而在所述管坯的中部得到扁椭圆孔，所述扁椭圆孔的尺寸需要保证终成形内芯模能够放入所述扁椭圆孔中，所述扁椭圆孔的尺寸取决于上凸模，所述上凸模上设置有整形段，以防止出现两侧椭圆孔不同现象；
(9)终膨胀，将预成形工序件置于终成形复合模具中，专用液压机滑块下行时，上模中央的锥形冲头驱使所述终成形内芯模的两半的芯模径向外扩胀，当两个所述芯模外扩胀至预设行程时，所述上模带有的斜楔柱驱动外模径向内行，以保证中部壳体的外法兰部定型；所述终成形复合模具具有径向内扩胀和外部限位定型的功能；所述终成形复合模具还通过液压缸在管坯两侧施加轴向力，以方便向变形区补充金属；
(10)整形，通过楔形冲头驱动置于制件过渡区内腔的异型芯模沿轴向水平向外推挤，以对琵琶孔规圆和对过渡区内腔整形；同时通过液压驱动整形外模使制件外侧过渡区的大圆弧达到要求，经过整形后桥壳中部的琵琶孔、外壳轮廓均达到要求。
2.根据权利要求1所述的变截面汽车驱动桥壳的制造方法，其特征在于：在步骤(4)中，加热长度由需要成形的驱动桥壳的方变圆长度确定；在步骤(5)中，圆段直径、长度按图纸要求；在步骤(6)中，所述工艺孔的长度、宽度根据需要成形的驱动桥壳的琵琶孔内径长度确定。
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