汽车驱动桥桥壳成形装置及成形工艺

摘要

本发明公开一种汽车驱动桥桥壳成形装置及成形工艺，涉及汽车驱动桥桥壳加工制造领域，其采用固体颗粒作为成形介质，密封简单，且能够热胀成形；管坯的外侧壁与左直臂成形腔和右直臂成形腔的内侧壁相贴合，管坯的内侧壁与传料筒的外侧壁相贴合，传料筒的侧壁上均设置有上出料口和下出料口，上出料口与琵琶包成形腔的上半弧形凹腔位置相对，下出料口与琵琶包成形腔的下半弧形凹腔位置相对，传料桶的上出料口和下出料口如此设置，固体颗粒只参与琵琶包的成形，有效避免了桥壳直臂部分以及前后盖部分会出现过渡减薄现象的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车驱动桥桥壳加工制造领域，特别是涉及一种汽车驱动桥桥壳成形装置及成形工艺。

背景技术

汽车驱动桥桥壳是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件，主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等。同时，汽车驱动桥桥壳又是行驶系统的主要组成件之一，是保证汽车正常行驶的关键部件。传统的铸造桥壳总重量较大，抗弯强度和抗冲击强度较低，工艺复杂，生产效率低。冲焊桥壳焊缝较多，焊缝处缺陷较多性能无法得到控制。近年来有专家提出内高压成形技术，内高压成形技术很好的提高了成形件的质量。但是将内高压成形技术应用到汽车驱动桥桥壳仍有一些待解决的问题。内高压成形需要满足超高压密封要求，内高压成形所用的介质是液压油，液压油成本较高，高压压缩量大，清理困难，且其最高温度为300℃，因此不能用于热成形。

固体颗粒介质成形是近年来新提出的成形工艺，其优点在于密封简单，无污染无腐蚀，固体颗粒介质传力呈非均匀分布，可通过调节成形工艺参数进而调节压力分布，使材料在最有利的条件下变形防止破裂。但采用固体颗粒代替液压油作为成形介质成形汽车驱动桥桥壳，成形过程中，在固体颗粒的作用下桥壳直臂部分以及前后盖部分会出现过渡减薄现象。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种密封简单，能够热胀成形，且能够有效避免桥壳直臂部分以及前后盖部分出现过渡减薄现象的汽车驱动桥桥壳成形装置及成形工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种汽车驱动桥桥壳成形装置，其包括：模具体，其内部设置有用于安装管坯的成形腔，所述成形腔包括设置于中部的琵琶包成形腔以及设置于所述琵琶包成形腔左右两侧并与所述琵琶包成形腔连通的左直臂成形腔和右直臂成形腔，所述左直臂成形腔、所述琵琶包成形腔以及所述右直臂成形腔均与管坯的的轴线重合，并沿管坯的长度方向依次设置，所述管坯的外侧壁与所述左直臂成形腔和所述右直臂成形腔的内侧壁相贴合；固体颗粒，其用于填充于所述管坯的内部以实现所述管坯的胀形；两个用于向所述管坯的内部输送所述固体颗粒的传料筒，所述管坯的内侧壁与所述传料筒的外侧壁相贴合，所述琵琶包成形腔包括关于其自身轴线对称的上半弧形凹腔和下半弧形凹腔，两个所述传料筒靠近所述琵琶包成形腔的一端相抵、远离琵琶包成形腔的一端均设置有进料口，各所述传料筒的侧壁上均设置有上出料口和下出料口，所述上出料口与所述上半弧形凹腔位置相对，所述下出料口与所述下半弧形凹腔位置相对；用于对所述固体颗粒施加压力以使所述管坯受到径向压力的两个压头，两个所述压头与两个所述传料筒一一对应，一个所述压头可滑动地安装于一个所述传料筒内；用于对所述管坯施加轴向压力的两个压盖，两个所述压盖二者之一可滑动地安装于所述左直臂成形腔内，另一者可滑动地安装于所述右直臂成形腔内，两个所述压盖分别与所述管坯的两端一一对应并相抵。

优选地，所述传料筒内部设置有导流装置，所述导流装置用于使所述固体颗粒朝向所述上出料口和所述下出料口的方向移动。

优选地，所述导流装置为人字形导流板，其包括相互对称的上弧形导流板和下弧形导流板，所述上弧形导流板与所述上出料口相对，所述下弧形导流板与所述下出料口相对。

优选地，所述左直臂成形腔、所述右直臂成形腔以及所述传料筒均为长方体结构，所述上出料口设置于所述传料筒的上侧壁上，所述下出料口设置于所述传料筒的下侧壁上。

本发明还提供一种汽车驱动桥桥壳成形工艺，包括以下步骤：

步骤一，使用所述的汽车驱动桥桥壳成形装置成形汽车驱动桥桥壳的左直臂、琵琶包以及右直臂；

步骤二，加工所述汽车驱动桥桥壳的前盖减速机壳体安装孔；

步骤三，成形所述汽车驱动桥桥壳的后盖的桥包；

步骤四，对所述左直臂和所述右直臂远离琵琶包的一端进行缩径成形形成所述汽车驱动桥桥壳的轴头部分。

优选地，所述步骤一中，所述的汽车驱动桥桥壳成形装置成形汽车驱动桥桥壳的所述左直臂、所述琵琶包以及所述右直臂包括以下步骤：

第一，预热所述模具体、所述管坯以及所述固体颗粒；

第二，将预热过的所述管坯安装于已预热的所述模具体的所述成形腔，然后在所述管坯内部放入所述传料筒，并将预热过的所述固体颗粒充满所述传料筒，最后安装所述压盖和所述压头；

第三，根据一定的加载路径对所述压头和所述压盖施加压力使所述管坯成形。

优选地，所述步骤二中，旋切加工所述汽车驱动桥桥壳的前盖减速机壳体安装孔。

优选地，所述步骤三中，采用厚壁半球型零件高温拉伸工艺对所述汽车驱动桥桥壳的后盖的桥包进行拉伸成形。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的汽车驱动桥桥壳成形装置及成形工艺采用固体颗粒作为成形介质，解决了传统桥壳液压胀形的密封困难以及不能热胀成形的问题；管坯的外侧壁与左直臂成形腔和右直臂成形腔的内侧壁相贴合，管坯的内侧壁与传料筒的外侧壁相贴合，传料筒的侧壁上均设置有上出料口和下出料口，上出料口与琵琶包成形腔的上半弧形凹腔位置相对，下出料口与琵琶包成形腔的下半弧形凹腔位置相对，如此设置，固体颗粒只参与琵琶包的成形，有效避免了桥壳直臂部分以及前后盖部分会出现过渡减薄现象的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例中提供的汽车驱动桥桥壳成形装置初始状态及完成结束状态的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明实施例中提供的管坯的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的传料筒的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的管坯完成左直臂、右直臂以及琵琶包成形后的结构示意图；

图6为本发明实施例中旋切加工桥壳减速机壳体安装孔的结构示意图；

图7为本发明实施例中桥壳的后盖的桥包拉伸成形的结构示意图；

图8为本发明实施例中管坯成形完成后的结构示意图；

图9为图8的左视图。

附图标记说明：1、模具体；2、管坯；3、上半弧形凹腔；4、下半弧形凹腔；5、左直臂；6、右直臂；7、固体颗粒；8、传料筒；9、上出料口；10、下出料口；11、压头；12、压盖；13、上弧形导流板；14、下弧形导流板；15、琵琶包；16、减速机壳体安装孔；17、桥包。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的目的是提供一种密封简单，能够热胀成形，且能够有效避免桥壳直臂部分以及前后盖部分出现过渡减薄现象的汽车驱动桥桥壳成形装置及成形工艺。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图3所示，本实施例提供一种汽车驱动桥桥壳成形装置，包括：模具体1，其内部设置有用于安装管坯2的成形腔，成形腔包括设置于中部的琵琶包成形腔以及设置于琵琶包成形腔左右两侧并与琵琶包成形腔连通的左直臂成形腔和右直臂成形腔，左直臂成形腔、琵琶包成形腔以及右直臂成形腔均与管坯2的的轴线重合，并沿管坯2的长度方向依次设置，管坯2的外侧壁与左直臂成形腔和右直臂成形腔的内侧壁相贴合；固体颗粒7，其用于填充于管坯2的内部以实现管坯2的胀形，采用固体颗粒7作为成形介质，装置密封简单，且能够热胀成形；两个用于向管坯2的内部输送固体颗粒7的传料筒8，管坯2的内侧壁与传料筒8的外侧壁相贴合，琵琶包成形腔包括关于其自身轴线对称的上半弧形凹腔3和下半弧形凹腔4，两个传料筒8靠近琵琶包成形腔的一端相抵、远离琵琶包成形腔的一端均设置有进料口，各传料筒8的侧壁上均设置有上出料口9和下出料口10，上出料口9与上半弧形凹腔3位置相对，下出料口10与下半弧形凹腔4位置相对，上出料口9和下出料口10如此设置，固体颗粒7只参与琵琶包15的成形，有效避免了桥壳直臂部分以及前后盖部分会出现过渡减薄现象的发生；用于对固体颗粒7施加压力以使管坯2受到径向压力的两个压头11，两个压头11与两个传料筒8一一对应，一个压头11可滑动地安装于一个传料筒8内；用于对管坯2施加轴向压力的两个压盖12，两个压盖12二者之一可滑动地安装于左直臂成形腔内，另一者可滑动地安装于右直臂成形腔内，两个压盖12分别与管坯2的两端一一对应并相抵。

为了使固体颗粒7准确快速地朝向上出料口9和下出料口10的方向移动，传料筒8内部设置有导流装置。

具体的，如图4所示，传料筒8塑性低且不易变形，管坯2、左直臂成形腔、右直臂成形腔以及传料筒8均为长方体结构，上出料口9设置于传料筒8的上侧壁上，下出料口10设置于传料筒8的下侧壁上，导流装置为人字形导流板，其包括相互对称的上弧形导流板13和下弧形导流板14，上弧形导流板13与上出料口9相对，下弧形导流板14与下出料口10相对，固体颗粒7粒径范围为1-2mm。

本实施例还提供一种汽车驱动桥桥壳成形工艺，包括以下步骤：

步骤一，使用汽车驱动桥桥壳成形装置成形汽车驱动桥桥壳的左直臂5、琵琶包15以及右直臂6；

步骤二，加工汽车驱动桥桥壳的前盖减速机壳体安装孔16；

步骤三，成形汽车驱动桥桥壳的后盖的桥包17；

步骤四，对左直臂5和右直臂6远离琵琶包15的一端进行缩径成形形成汽车驱动桥桥壳的轴头部分。

具体的，如图1-图9所示，步骤一中，汽车驱动桥桥壳成形装置成形汽车驱动桥桥壳的左直臂5、琵琶包15以及右直臂6包括以下步骤：第一，预热模具体1、管坯2以及固体颗粒7；第二，将预热过的管坯2安装于已预热的模具体1的成形腔，然后在管坯2内部放入传料筒8，并将预热过的固体颗粒7充满传料筒8，最后安装压盖12和压头11；第三，根据一定的加载路径对压头11和压盖12施加压力使管坯2成形。步骤二中，旋切加工汽车驱动桥桥壳的前盖减速机壳体安装孔16。步骤三中，采用厚壁半球型零件高温拉伸工艺对汽车驱动桥桥壳的后盖的桥包17进行拉伸成形。如此设置，成形后的桥壳没有任何焊缝实现一体化成形，桥壳的强度刚度高，形状精密，壁厚分布也非常均匀，节约了制造成本。

以STPG无缝钢管管坯2和Q460C高强度钢板管坯2为例具体说明汽车驱动桥桥壳成形工艺：

STPG无缝钢管管坯2：先将模具体1预热至管坯2成形温度，加热温度350℃，加热方式为电阻加热。将固体颗粒7加热至预先设定的温度250℃，固体颗粒7采用炉外加热。将管坯2加热到预定温度，加热至300℃。将预热过的管坯2装入已加热模具体1的成形腔中，然后放入塑性低且不易变形的传料筒8，最后注入预热过的固体颗粒7。将压盖12和压头11闭合。根据一定的加载路径对压盖12和压头11施加压力使管坯2发生塑性变形，压头11对固体颗粒7施加压力使得管坯2受到径向压力而发生变形，压盖12对管坯2施加轴向压力从而使管坯2在轴向方向有一定的轴向位移，这样在轴向进给和径向压力的综合作用下更有利于成形。在此过程中，固体颗粒7始终与传料筒8接触，这样就避免了桥壳直臂部分以及前后盖部分受到过大的压力而发生减薄。随着成形过程的进行，固体颗粒7就不断的将琵琶包15对应的管坯部分挤入琵琶包成形腔，这样在压头11和压盖12的共同作用下使管坯2成形。随后旋切加工减速机壳体安装孔16并采用厚壁半球型零件高温拉伸工艺对桥壳后盖的桥包17进行拉伸成形。最后对对左直臂5和右直臂6远离琵琶包15的一端进行缩径成形形成汽车驱动桥桥壳的轴头部分。

Q460C高强度钢板管坯2：先将模具体1预热至管坯2成形温度，加热温度780℃，加热方式为电阻加热。将固体颗粒7加热至预先设定的温度700℃，固体颗粒7采用炉外加热。将管坯2加热到预定温度。将预热过的管坯2装入已加热模具体1的成形腔中，然后放入低塑性且不易变形的传料筒8，最后注入预热过的固体颗粒7，将压盖12和压头11闭合。根据一定的加载路径对压头11和压盖12施加压力使管坯2发生塑性变形，压头11对固体颗粒7施加压力使得管坯2受到径向压力而发生变形，压盖12对管坯2施加轴向压力从而使管坯2在轴向方向有一定的轴向位移，这样在轴向进给和径向压力的综合作用下更有利于成形。在此过程中，固体颗粒7始终与传料筒8接触，这样就避免了桥壳直臂以及前后盖对应的管坯2部分受到过大的压力而发生减薄。随着成形过程的进行，固体颗粒7就不断的将琵琶包15对应的管坯部分挤入琵琶包成形腔，这样在压头11和压盖12的共同作用下使管坯2成形。随后旋切加工减速机壳体安装孔16并采用厚壁半球型零件高温拉伸工艺对桥壳后盖的桥包17进行拉伸成形。最后对左直臂5和右直臂6远离琵琶包15的一端进行缩径成形形成汽车驱动桥桥壳的轴头部分。

需要说明的是现有的汽车驱动桥桥壳中部上下两侧设置有琵琶包15，前侧设置有减速机壳体安装孔16，后侧设置有桥包17，左右两侧分别与左直臂5和右直臂6连接；图1中上半部分为完成结束状态，下半部分为初始状态。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。