[实用新型]中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备

说明书

中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，包括尖劈预扩胀成形机构、芯模扩胀成形机构、半封闭式加热炉、工业机器人机构和运输机构组成，所述芯模扩胀成形机构位于尖劈预扩胀成形机构的左侧，所述芯模扩胀成形机构通过连接座与尖劈预扩胀成形机构相连，芯模扩胀成形机构靠近尖劈预扩胀成形机构一侧的缸体座上通过半封闭式加热炉支架安装有半封闭式加热炉，半封闭式加热炉靠近尖劈预扩胀成形机构一侧设置有工业机器人机构，芯模扩胀成形机构和尖劈预扩胀成形机构另一侧设置有运输机构。本实用新型设备能够明显改善胀形区的应力状态，使中厚壁桥壳桥拱与直臂的弯曲过渡部位得到较好的成形，大大提高桥拱的形状尺寸精度。

技术领域

本实用新型涉及一种中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备。更具体地说，涉及以完成两端轴头和推方成形并切割预制孔后的中厚壁无缝钢管为基材，经过两道次尖劈预扩胀、径向复合机械扩胀和轴向整形等工序，完成中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱加工的成形设备。属于金属管材基本无切削加工成形技术领域。

背景技术

驱动桥系统是整车上的最重要的部件之一，与发动机和驾驶室并称为汽车的三大总成。驱动桥处于汽车传动系统的终端，用于改变源自变速器的转速和转矩，并将改变后的转速和转矩传送给驱动轮。因此，驱动车桥的受力情况十分复杂，不但需要承受来自汽车的自重、行驶过程中的多向力及其力矩，还需要承受来自这些力对自身的冲击。

汽车驱动桥壳是驱动桥系统的壳体部分，属于大跨度的空心轴管类零件，具有体积大、质量重和形状复杂的特点，是驱动桥传动系统的安装支撑体和车辆底盘的关键承力构件，为传动系统的正常运转提供保证，其在承受载荷下的刚度直接影响传动效果和传动零件的服役寿命。汽车驱动桥壳由1个包含琵琶孔的桥拱和2个包含轴头的直臂段构成，外形轮廓特征为两边细长、中间凸起，两段直臂对称分布于桥拱的两侧。中厚壁汽车驱动桥壳主要用于中、重型汽车的制造，轻量化技术的发展和节能减排政策促进了驱动桥壳在结构上的优化，为了获得更优秀的力学性能，汽车驱动桥壳产品在设计中往往采用圆弧结构，主要体现在桥拱段的外形设计，即：桥拱的拱面及琵琶孔的形状皆为圆形，桥拱拱面和直臂段的连接部位亦使用过渡圆弧面。

保证桥拱拱面及两侧圆弧面的形状和尺寸精度，是中厚壁汽车驱动桥壳制造过程的难点。能够用于轻型汽车驱动桥壳制造的液压扩胀成形工艺不适合加工径厚比过大或壁厚过大的管材零件，仅适用于薄壁钢管的扩胀。当前主流的中厚壁驱动桥壳制造工艺主要有以下几种：

①铸造式桥壳：采用球墨铸铁、可锻铸铁或铸钢铸造出具有中央开口的桥包和两侧变截面空心管坯的桥壳本体，再与锻造而成的半轴套管组装成驱动桥壳整体。

②钢板冲焊桥壳：采用低碳合金钢厚板作为原料，经过落料、弯曲工序，分别冲压成上下两个半桥壳体后，将二者上下对接焊接成桥壳本体，最后在焊接好的桥壳本体两端再对焊半轴套管，形成完整的驱动桥壳。

③钢管扩张焊接轴头式桥壳：在方截面钢管中央开槽，利用碾压扩张方法成形琵琶孔后，方管两端经挤压使截面变为圆形，再于两端焊接半轴套管，形成完整桥壳。

以上三种中厚壁驱动桥壳的制造方法中，铸造桥壳通过铸造方式，直接成形好包含琵琶孔的桥拱和部分直臂。铸造桥壳刚度和强度高，减震性能好，工作可靠，多用于负载较大的重型车上。但是铸造工艺对材料和热处理的要求较高，铸造质量不易控制，废品率高。另外，铸造桥壳的后续机加工量大，产品较重，能耗大且污染环境，不易实现轻量化和绿色制造；钢板冲焊桥壳的优点是重量轻，但是贯通桥壳本体和分布于轴头根部的焊缝严重的削弱了产品的机械性能，容易变形和漏油，因此仅适用于吨位较轻的载重车；钢管扩张焊接轴头桥壳与钢板冲焊桥壳相比，重量大致相同，但是产品的强度和刚度极大提高。然而，已有的钢管扩张方法对于完成大圆弧曲面成形的难度很大，导致桥拱和琵琶孔的成形质量较低，且环焊轴头的焊缝依然会有开裂进而导致漏油的风险，造成其无法达到重型汽车的技术指标。