[发明专利]一种汽车驱动桥整体桥壳的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车驱动桥桥壳的制造工艺方法和装备。确切地说，是一种汽车驱动桥的整体式桥壳的轧制、挤压、扩碾、拔长技术的加工方法，属于金属型材基本无切削加工成型技术领域。

技术背景

汽车驱动桥的桥壳是汽车的主要承载构件之一。驱动桥位于传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或直接由变速器传递的转矩，将转矩分配给左右驱动轮，并使左右驱动轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能，同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载式车身之间的铅垂力、纵向力及其力矩。因此，驱动桥的桥壳是保证汽车正常运行的关键部件。桥壳的可靠性、经济寿命对其机械强度、刚度和耐疲劳性能都有较高的要求。在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器、差速器，驱动桥的传动装置及桥壳等部件（图1）。目前，国内外的驱动桥桥壳生产，按其制造工艺的不同，可分为“铸造桥壳”（图2）“钢板冲压焊接桥壳”（图3）“钢管扩张焊接轴头式桥壳”（图4）三种。下面分别作一简单介绍。

1、铸造式桥壳：通常采用球墨铸铁、可锻铸铁或铸钢。以铸造的方法制造桥壳毛坯，再进行机械加工完成产品。为进一步提高其强度和刚度，铸造式桥壳的两端压入较长的无缝钢管作为半轴套管并用销钉固定。铸造桥壳的主要优点：可制成复杂而理想的形状，壁厚能够变化，可得到理想的应力分布，其强度及刚度较好、工作可靠。因此，在桥壳承受负荷较大的重型车上，适于采用此结构。尤其是工程车，其驱动桥壳负载很重，大都使用铸钢的整体式结构。与钢板冲焊式桥壳和钢管扩张焊接轴头式桥壳相比较，铸造式桥壳的主要缺点是：铸造质量不易控制，废品率高；产品重量大、能耗大、污染环境；加工面多，制造工艺复杂。因此，目前铸造式桥壳仅用于载荷大的重型汽车工程车和越野汽车。

2、 钢板冲压焊接式桥壳：钢板冲压焊接式桥壳总成如图3所示： 是由低碳钢钢板（16Mn）为原材料，分别剪裁冲压（冷压成型或热压成型）成上下两个相同结构的半壳，将两半壳焊接在一起即成为桥壳主体，两端分别焊上带有“法兰”的轴头及钢板弹簧座即可。该工艺方法的特点是：自重轻，与铸造桥壳相比较，重量可减少15-22%；该桥壳也存在焊接面积大、易变形的缺陷。尽管采用多种方法消除应力，但效果不理想，汽车重载或在崎岖不平道路上行驶时，桥壳容易变形、漏油，造成桥壳报废。因此，在重型车领域不宜采用钢板冲焊桥壳，而在轻型、中型载货汽车上得到广泛采用。

3、钢管扩张焊接轴头式桥壳：钢管扩张焊接轴头式桥壳采用16Mn无缝方管，160*160 中间开槽，并用碾压扩张的工艺方法，使琵琶孔成型，方管两端冷挤压成圆管，再与轴头焊接即成。钢管扩张焊接轴头式桥壳与钢板冲焊桥壳相比较质量有了很大变化，重量虽然与焊接桥壳相仿，但强度刚度提高了很多，又因没有钢板冲焊桥壳的贯通焊接，产品内应力也相应减少，提高了桥壳整体承载能力，在中型载重汽车的使用上反映良好，因种种原因重型车领域仍未采用。其中包括：环焊轴头、应力依然存在，16Mn材料无法用热处理的方法提高其刚度、强度，无法达到重型车的技术指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种 生产工艺步骤简单，容易操作，桥壳没有直接贯通焊缝不需要轴头焊接的汽车驱动桥整体桥壳的成型方法。

 本发明的技术方案是：该方法包括下列工序：

取材：取无缝钢管为制备汽车驱动桥整体桥壳的基材；

中频无氧化感应加热：将上述钢管放入感应加热器中，设备中频无氧化感应加热1100℃－1250℃，感应加热节拍为3－4分钟；

轴头成型：将经中频无氧化感应加热处理的钢管送至汽车驱动桥整体桥壳的轴头成型机的主轴内腔内，将中频无氧化感应加热处理的钢管定位、卡紧，随轴头成型机主轴转动；模具箱内模具沿轨道（轴线）进入经中频无氧化感应加热处理的钢管的两轴端，挤压、镦粗、拔长至轴头要求的尺寸形状；

圆管推方：将两端带有轴头的钢管的圆形中央部分经过冷轧机冷轧成方管；

开槽：在所述两端带轴头的钢管中部位置开槽；

琵琶孔成型：将两端带轴头的钢管（即桥管）放置驱动桥桥壳琵琶孔成型设备的导程槽中，锁紧，启动两液压泵以油缸轴向预压力200±20T，向两端带轴头的钢管的两端头施加轴向压力，使桥管中部（截面较小的部分）处于变形的临界状态，导柱向下移动破坏了桥管中部轴向力的平衡，并产生了径向分力，径向力使得桥管中部的材料向外扩展延伸，至预定尺寸。

本发明所述工序中取热轧无缝钢管20Mn2，标准长度为2200mm。