汽车制造专业论文-汽车驱动壳液压胀形工艺研究

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1、汽车制造专业论文

2、汽车驱动壳液压胀形工艺研究　　[摘要]为了达到节材、节能和提高产品质量的目的，研究成功了用无缝管作毛坯，采用液压胀形生产汽车驱动桥壳的新工艺。该工艺过程较国外同类成形工艺更简捷，胀形时不用中间控制模且无需工序间退火处理。本研究工作为汽车驱动桥壳液压胀形产业化打下基础。　　　　关键词：驱动桥壳液压胀形工艺简捷　　　　冲压焊接式汽车驱动桥壳，虽然较铸造桥壳具有重量轻，强度与刚度较好，制造成本较低等优势。但其制造工艺过程繁琐，焊接工作量大，污染环境，产品的疲劳寿命低，且易发生渗漏。因此，近三十年来世界各国皆致

3、力于用无缝钢管通过胀形来制造驱动桥壳的技术开发。具有代表性的有法国索玛公司的机械胀形与日本TerumoriUeda等开发的液压胀形工艺[1].前者在我国已应用于工程机械行业；后者则因技术不太成熟，未能用于批量生产。本文基于多年从事汽车零部件先进制造技术研究的工作基础，采用产学研方式，开发成功了轻型车驱动桥壳液压胀形新工艺[2].该成形工艺过程简捷，并且具有显著的综合经济效益。　　　　1液压胀形工艺原理及工艺力概算　　　　驱动桥壳属于中央带凸肚的轴对称直长轴空收件（图1a）。其中央凸肚（装差速器）的直径为D,两侧圆柱部分的

4、直径为d,总长度为L,其中两侧圆柱段的壁厚为t.通常这些参数之间的比例关系为：　　　　D/d=2.5——3　　　　L/D=5——5.6　　　　t/D=0.055——0.06　　　　1—桥壳本体2—三角形镶块3—钢板弹簧座　　　　4—半轴套管5—前加强环6—后加强环7—后堵盖　　　　a）1608型农用车冲压焊接式桥壳　　　　b）整体式桥壳　　　　图1汽车驱动桥壳本体产品图　　　　1.1产品设计的改进　　　　为了达到用液压胀形成形的目的，首先将原设计的冲压拼镶焊接的驱动桥壳，改进成整体式桥壳（图1b）。从而省略了原设计中的三

5、角镶块、下加强环及后堵盖等件，并大幅度减少了焊接工作量。当然，整体式桥壳应满足于相关件之间的装配关系。　　　　1.2驱动桥壳液压胀形原理　　　　用管坯液压胀形成形驱动桥壳的工作原理如图2所示。　　　　图2驱动桥壳液压胀形的原理　　　　将管坯2置于滑动式组合模具3、4闭合后的型腔中，在轴向由压塑柱塞2施加轴向力Q1,同时由两端充入高压液体。于是管坯便在液体内压力p和压塑力Q1的复合作用下，在中央形成胀形的凸肚。因轴向压塑力作用使材料流入胀形区，至胀形的部位与模腔贴紧时，使可胀成整体式驱动桥壳。　　　　由于管坯的初始直径与所

6、要胀形的中央球形壳体的直径之比为1:3,用一次胀形难以达到。故根据文献[3]和我们的实验研究结果，采用了较为稳妥的两次胀形工艺。　　　　1.3胀形成形工艺力概算　　　　为了设计成形工艺与专用液压机，需事先对液压胀形的工艺力进行概算。以图1b所示的1608型农用车（CA1020轻型车桥壳与其基本相同）的驱动桥壳为例，先将所用管坯的尺寸规格及材料的性能和实验参数列于表1.　　　　表1管坯材料的机械性能与几何参数　　　　通过多次实验并参照文献[3]等，得出如下计算驱动桥壳液压胀形工艺力计算的经验公式：　　　　（1）工作液体内压

7、力计算公式　　　　（1）　　　　式中△h/D─—轴向压塑柱塞的相对行程；　　　　m,k─—经验系数，根据胀形件的特点取；　　　　m=50,k=600.　　　　代入有关参数后计算得出p=4045MPa　　　　（2）轴向压塑力Q1的计算公式　　　　（2）　　　　式中β─—洛德系数，取β=1.15.　　　　带入有关参数计算出Q1=3216kN　　　　（3）垂直方向合模压紧力的计算公式　　　　（3）　　　　式中F─—工件在模腔内的投影面积。　　　　经计算得出Q2=4200kN.　　　　2驱动桥壳液压胀形工艺过程　　　　基于上述胀

8、形工艺力参数的概算，设计了专用胀形液压机与滑动式组合胀形模具，对轻型车与农用车的驱动桥壳进行液压胀形。以1608型农用车为例，所用钢管的规格为t=4mm,外径d=114mm的热轧无缝钢管（GB8162-87），供货条件为退火状态。　　　　2.1首次液压胀形　　　　将滑动上模3与上模一同由液压机的提升缸开起，模具开启。同时两个串联在一起的轴向压缩油缸退回。这时将管坯1放进下模中。之后压机下行压紧下模；与此同时向管坯内充高压液油并将压塑柱塞5沿轴向同步推进。在轴向力Q1与液体内高压p的联合作用下，压塑柱塞至预定行程时，管坯中

9、部即进行胀形，得到如图3b所示的首次胀形件。　　　　a）液压胀形示意图b）首次胀形得到的预成形件　　　　图3驱动桥壳的首次胀形　　　　1—管坯2—上模3—可分式模块[1][2]下一页