CN112643301A - 一种驱动桥壳毛坯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种驱动桥壳毛坯及其制造方法。本发明的驱动桥壳毛坯的制造方法，包括如下步骤：A)对无缝钢管进行锯切；B)对锯切后的无缝钢管依次进行轴头增厚和轴头挤压，在无缝钢管的两端成型轴头；C)对成型轴头后的无缝钢管进行锯切、轴体推方，在无缝钢管的中部成型桥壳；D)在桥壳上开设工艺孔并成型琵琶孔；E)在工艺孔中设置轴向模具和径向模具并进行成形。本发明的制造方法采用热扩挤压一次成形，产品具有承载能力强、抗疲劳、轻量化、抗变形寿命长等优势。
Description
技术领域
本发明涉及驱动桥壳制造技术领域，尤其是涉及一种驱动桥壳毛坯及其制造方法。
背景技术
驱动桥壳是安装主减速器、差速器、半轴、轮装配的基体，主要作用是支撑并保护主减速器、差速器、半轴等。驱动桥壳应当具备的必要特点包括足够的强度、刚度，质量小，便于主减速器的拆装和调整等。
目前，国内外市场对中重型车产品的需求向多层次、多品种方向发展，未来市场急需载货8T以上的商用车。然而，国内重型汽车的驱动桥壳大多采用冲压一体焊接和铸造式；冲压一体焊接存在冲压模具费用昂贵、焊接工作量大、材料利用率低、生产过程链长、对环境影响大、所用设备多等缺陷，此外冲压焊接桥壳寿命低且外观质量差。
现在的驱动桥壳大体上分为可分式桥壳、组合式桥壳和整体式桥壳三类，可分式桥壳结构简单、工艺好、刚度好，但维修不便，目前已经很少使用；组合式桥壳由主减速器壳和无缝钢管组成，要求精度高，仅应用在高质量乘用车和总质量较小的商用车上。
整体式桥壳分为整体铸造式和钢板冲压式两大类，整体铸造式桥壳为铸造，再由两端压入用无缝钢管制成的半轴套管，由桥壳和后盖等主要零件组成，其优点包括可制成复杂而理想的制件、刚度强度较大、工作可靠、壁厚可变化等，缺点包括耗能、费材，工艺较难，工序复杂，制件重量大等，主要用于中型汽车、重型汽车等。
钢板冲压式由桥壳主件、钢板弹簧座、半轴套简、后盖等组成，将两个桥壳、三角镶块、钢板弹簧座和半轴套筒、焊合在一起组成焊接式驱动桥桥壳，其具有质量小、制造容易、材料利用合理、抗冲击性能良好、成本低等优点，在乘用车和装载质量小的商用车上得到广泛应用。
钢板冲压式制造方法虽然具有工艺性好、废品率低、制件重量轻、强度高、便于实现机械化和自动化等优势，然而同时也存在以下缺陷：1)材料利用率低，由于钢板下料为异性板料，目前为止钢板下料材料利用率不高于80％；2)生产设备多，须有钢板开料设备、整体板材加热设备、钢板冲压、焊接、轴头锻造、摩擦焊接等设备；3)环境影响大，冲压式车桥有钢板下料设备(大多为氧气切割、等离子切割等)，后期焊接设备等，会产生大量的烟尘，对于空气影响较大；4)工序多，费材耗能，不能制成复杂截面的制件，焊接质量要求高等。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱动桥壳毛坯及其制造方法，该制造方法采用热扩挤压一次成形，产品具有承载能力强、抗疲劳、轻量化、抗变形寿命长等优势。
本发明提供一种驱动桥壳毛坯的制造方法，包括如下步骤：
A)对无缝钢管进行锯切；
B)对锯切后的无缝钢管依次进行轴头增厚和轴头挤压，在无缝钢管的两端成型轴头；
C)对成型轴头后的无缝钢管进行锯切、轴体推方，在无缝钢管的中部成型桥壳；
D)在桥壳上开设工艺孔并成型琵琶孔；
E)在工艺孔中设置轴向模具和径向模具并进行成形。
在上述步骤A)中，锯切时，可以控制下料长度较驱动桥壳毛坯的预设长度长150-160mm。
在上述步骤B)中，轴头增厚是使增厚部位的厚度较无缝钢管的厚度厚5-10mm。
此外，步骤B)中，轴头挤压包括依次进行的轴头中频炉加热、轴头一次挤压、轴头二次挤压和轴头三次挤压。
在上述步骤C)中，锯切是从桥壳油封位定位，固定轴头长度进行双头锯切。
在上述步骤D)中，成型琵琶孔可以包括：将桥壳加热后放置在工作台上，通过工艺孔钥匙打开工艺孔，随后使左侧顶出油缸和右侧顶出油缸同时向前推，使整个工艺孔打开。
在上述步骤E)中，成形为液压胀形。
具体地，步骤E)中，成形包括：将成型琵琶孔后的无缝钢管放置在指定位置，在工艺孔中设置轴向模具和径向模具，随后通过轴向模具拉紧油缸装置和径向模具拉紧油缸装置同时往回拉，同时使左侧顶出油缸和右侧顶出油缸同时向前顶，直至达到驱动桥壳毛坯的预设外形尺寸。
本发明还提供一种驱动桥壳毛坯，根据上述任一项所述的制造方法制得。
特别是，利用上述驱动桥壳毛坯制造的驱动桥壳的垂直弯曲疲劳寿命大于120万次。
本发明的实施，至少具有以下优势：
1、本发明的制造方法采用热扩挤压一次成形，产品具有承载能力强，抗疲劳，轻量化，抗变形寿命长等优势；此外，整个制造过程可以应用智能制造技术实现零件制造的自动化，因此具有形成大规模产业化的能力；
2、本发明采用的原料为无缝钢管，其在生产车桥过程中很少涉及电焊、铸造等高耗能高污染形式；同时，本发明的驱动桥壳为一体式整体桥壳，免除了三段式焊接，能耗低，对环境污染少，此外整体式桥壳轴头和桥壳本体一次成型免除了焊接造成的焊缝漏等情况；
3、在本发明的制造方法中，液体在成形过程中使工件被冷作强化从而工件强度比一般冲压加工的强度更高，因此可以采用更薄的材料使工件更加轻量化；此外，在成形过程中可一次加工大型复杂的三维几何形状的工件，并且冲模和工具费用大大下降，特别降低了凸型零件加工的时间和费用，生产周期时间较短；
4、本发明生产的驱动桥壳疲劳寿命时间长，按照标准JB3803-84《汽车驱动桥台架试验方法》对液压胀形的整体式驱动桥壳进行台架试验，结果表明该类桥壳的垂直弯曲疲劳寿命远远高于标准要求的中值寿命80万次，甚至大于120万次。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明一实施方式的驱动桥壳毛坯的结构示意图；
图2为本发明一实施方式的轴头加热长度示意图；
图3为本发明一实施方式的卧式双向挤压机的结构示意图；
图4为本发明一实施方式的轴头一次挤压后的外形示意图；
图5为本发明一实施方式的卧式双向挤压机的结构示意图；
图6为本发明一实施方式的轴头二次挤压后的外形示意图；
图7为本发明一实施方式的轴头三次挤压后的外形示意图；
图8为本发明一实施方式的双头锯装置的结构示意图；
图9为本发明一实施方式的推方机的结构示意图；
图10为本发明一实施方式的工艺孔的结构示意图；
图11为本发明一实施方式的成型装置的结构示意图；
图12为本发明一实施方式的琵琶孔的结构示意图；
图13为本发明一实施方式的驱动桥壳毛坯成形示意图。
附图标记说明：
1：卧式双向挤压机；101：左侧挤压模具内腔；102：右侧挤压模具内腔；2：双头锯左侧锯头；3：双头锯定位装置；4：双头锯底座装置；5：双头锯右侧锯头；6：推方机轴头推头；7：轴体；8：推方机辊轮模具；9：左侧顶出油缸；10：工件摆放位置；11：工艺孔钥匙；12：右侧顶出油缸；13：轴向模具拉紧油缸装置；14：轴向模具；15：径向模具；16：径向模具拉紧油缸装置。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。
实施例1
本实施例的驱动桥壳毛坯的制造方法，包括如下步骤：
A)对无缝钢管进行锯切；
B)对锯切后的无缝钢管依次进行轴头增厚和轴头挤压，在无缝钢管的两端成型轴头；
C)对成型轴头后的无缝钢管进行锯切、轴体推方，在无缝钢管的中部成型桥壳；
D)在桥壳上开设工艺孔并成型琵琶孔；
E)在工艺孔中设置轴向模具和径向模具并进行成形。
下面，进行详细说明。
1、原材料
本实施例的驱动桥壳毛坯的制造方法，所用原材料为热轧无缝钢管，其外径为
壁厚为Bmm，所用材质为典型桥壳原材料低碳钢增加Si、Mn等元素，热轧无缝钢管的元素组成为本领域的常规组成，在此不再赘述。
2、轴头成型
轴头成型的具体实施流程如下：
2.1锯切
对无缝钢管进行锯切，定尺下料，下料长度为L+155mm，长度L为驱动桥壳毛坯的预设长度，参见图1。
2.2轴头成型
2.2.1轴头增厚
对无缝钢管进行轴头增厚，使得增厚部位的厚度为B+8mm，该厚度应用于轴头成型后内轴承为厚度达到和超过锻造轴头厚度，保证了整体式桥壳的轴头强度。
2.2.2轴头第一次和第二次挤压
轴头第一次和第二次挤压的目的是为了使增厚后的轴头部位成形为轴头成型后所需的工艺尺寸，具体实施步骤如下：
2.2.2.1轴头中频炉加热，加热长度根据轴头尺寸形状确定，具体参见图2。
2.2.2.2轴头一次挤压，采用卧式双向挤压机1进行，其具有左侧挤压模具内腔101和右侧挤压模具内腔102(参见图3)；根据桥壳整体长度确定模具间距Dmm，轴头成型后的尺寸参见图4。
2.2.2.3轴头二次挤压，挤压模具参见图5；根据桥壳整体长度定出模具间距Emm，轴头成型后的尺寸参见图6。
2.2.3轴头三次挤压，本次挤压为轴头长度的最终成型，最终达到轴头所需尺寸，终成型尺寸参见图7。
3、轴头双头锯切
轴头成型完成后将轴头双头锯切，双头锯装置如图8所示，其主要部件包括双头锯左侧锯头2、双头锯定位装置3、双头锯底座装置4、双头锯右侧锯头5，双头锯左侧锯头2和双头锯右侧锯头5的定位标准为轴头台阶，从桥壳油封位定位，固定轴头长度进行锯切，双头锯定位及锯切形式参见图8。
4、轴体整体推方
轴头锯切完成后，采用推方机将轴体7整体推方，推方机具有推方机轴头推头6和推方机辊轮模具8等结构，推方时保证整个方体尺寸一致，为Fmm*Gmm，推方后的尺寸符合桥壳设计方体尺寸，具体参见图9。
5、开工艺孔
推方完成后将轴体方体平面上两侧开工艺孔，工艺孔尺寸及形式参见图10。
6、切割工艺孔
按照不同型号桥壳琵琶孔尺寸切割工艺孔来确定长度L3和L4，根据加热情况来确定切割长度L5和L6。
7、成型琵琶孔
切割完成工艺孔后开始做琵琶孔，参见图11，首先将桥壳加热后放置在工作台的工件摆放位置10，摆放至位置后先由工艺孔钥匙11打开工艺孔，打开工艺孔后由左侧顶出油缸9和右侧顶出油缸12同时向前推，将整个工艺孔打开，工件外形参见图12。
8、成形
上述第一序做完后工件转运至第二序，第二序组成及形式参见图13，首先工件摆放至指定位置，然后将轴向模具14、径向模具15深入至工艺孔内，深入进去后由轴向模具拉紧油缸装置13、径向模具拉紧油缸装置16同时往回拉，同时左侧顶出油缸9、右侧顶出油缸12同时向前顶，所有数据按照工件不同行程，工件外形参见图1，至此商用大型汽车带轴头式一体驱动桥桥壳毛坯制造完毕。
上述制造方法采用的原料为无缝钢管，其在生产车桥过程中很少涉及电焊、铸造等高耗能高污染形式；同时，由于驱动桥壳为一体式整体桥壳，免除了三段式焊接，能耗低，对环境污染少，此外整体式桥壳轴头和桥壳本体一次成型免除了焊接造成的焊缝漏等情况。特别是，上述制造方法采用热扩挤压一次成形，产品具有承载能力强，抗疲劳，轻量化，抗变形寿命长等优势；此外，整个制造过程可以应用智能制造技术实现零件制造的自动化，具有形成大规模产业化的能力。
实施例2
本实施例提供一种驱动桥壳毛坯，其是按照实施例1的制备方法制得。将该驱动桥壳毛坯制成驱动桥壳，按照标准JB3803-84《汽车驱动桥台架试验方法》对液压胀形的整体式驱动桥壳进行台架试验，结果表明该类桥壳的垂直弯曲疲劳寿命远远高于标准要求的中值寿命80万次，甚至大于120万次。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种驱动桥壳毛坯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
A)对无缝钢管进行锯切；
B)对锯切后的无缝钢管依次进行轴头增厚和轴头挤压，在无缝钢管的两端成型轴头；
C)对成型轴头后的无缝钢管进行锯切、轴体推方，在无缝钢管的中部成型桥壳；
D)在桥壳上开设工艺孔并成型琵琶孔；
E)在工艺孔中设置轴向模具和径向模具并进行成形。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤A)中，锯切时，控制下料长度较驱动桥壳毛坯的预设长度长150-160mm。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤B)中，轴头增厚是使增厚部位的厚度较无缝钢管的厚度厚5-10mm。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤B)中，轴头挤压包括依次进行的轴头中频炉加热、轴头一次挤压、轴头二次挤压和轴头三次挤压。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤C)中，锯切是从桥壳油封位定位，固定轴头长度进行双头锯切。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤D)中，成型琵琶孔包括：将桥壳加热后放置在工作台上，通过工艺孔钥匙打开工艺孔，随后使左侧顶出油缸和右侧顶出油缸同时向前推，使整个工艺孔打开。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤E)中，成形为液压胀形。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，步骤E)中，成形包括：将成型琵琶孔后的无缝钢管放置在指定位置，在工艺孔中设置轴向模具和径向模具，随后通过轴向模具拉紧油缸装置和径向模具拉紧油缸装置同时往回拉，同时使左侧顶出油缸和右侧顶出油缸同时向前顶，直至达到驱动桥壳毛坯的预设外形尺寸。
9.一种驱动桥壳毛坯，其特征在于，根据权利要求1-8任一项所述的制造方法制得。
10.根据权利要求9所述的驱动桥壳毛坯，其特征在于，利用其制造的驱动桥壳的垂直弯曲疲劳寿命大于120万次。
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