[发明专利]重型汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属加工领域的加工方法，更确切地说，本发明涉及一种重型汽车驱动桥壳的整体热扩胀制造方法。

背景技术

重型汽车的驱动桥处于其传动系统的末端，它主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳组成。其功能是:

1.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；

2.通过主减速器的圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；

3.参阅图1，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、主减速器、差速器、半轴和轮毂组成。其中驱动桥壳作为驱动桥总成的载体，是安装和包容主减速器、差速器、半轴和轮毂及制动鼓总成的重要基础构件。驱动桥壳除了与前述的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。

汽车驱动桥壳从结构上可分为整体式驱动桥壳和分段式驱动桥壳两种。但重型汽车的驱动桥壳均采用整体式。其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。

铸造式桥壳在重型汽车中应用较早。由于德国的材料与铸造工艺先进，仍然沿用。其曼（Man）系与奔驰（Benz）重型车均采用铸造式桥壳。因此，国内的引进德系载重车的企业及车桥配套厂，也引进德国技术，如陕西金德车桥有限公司等也采用铸造方法生产重型车驱动桥壳。

2.冲压焊接式桥壳

参阅图2，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%～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。

冲压焊接式桥壳目前在国内外商用车中的应用多于铸造式桥壳。尤其是在重型汽车中，以美国的德纳（Dena）车桥和奥地利的斯太尔车桥为典型。国内则以东风德纳车桥有限公司、济南重汽车公司采用冲压焊接桥壳的生产规模最大。

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、局部规方后，在管坯中央切割出异型预制孔，随后采用楔形凸模挤胀填充在桥壳中央的模芯，逐次扩胀成中央的鼓包壳体，再经整形得到两侧带大三角形开口的整体桥壳。

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。