大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具

摘要

本发明公开一种大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具。所述模具的上模(10)、下模(17)分别固定在呈U形的上模座(12)、下模座(18)上，所述下模座(18)前后侧竖臂(H、H′)在上模座(12)前后侧竖臂(G、G′)内侧面移动；前模(25)、后模(26)由固定在下模座(18)上的短行程液压缸I、II(24、24′)带动对预成形管坯对向同步压制，合模时其内侧型腔完全接触上模(10)、下模(17)的前后侧面；左压头(6)、右压头(14)由液压机的左右滑块带动对预成形管坯端部左右同步密封。本发明在四向液压机上使用，具有六个方向的独立动作，控制精度高，管件成形质量好，模具结构可靠，放料、取件方便。

说明书

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，尤其涉及一种大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具。

背景技术

汽车驱动桥桥壳是汽车上的主要承载构件之一，几何形状复杂，强度和刚度要求高。汽 车桥壳属于复杂形状管类件，呈左右两侧小中部大的琵琶状。目前，汽车桥壳主要采用铸造 和冲压焊接方法制造，近期有文献公开了一种汽车桥壳的钢管胀压成形方法：选用一定规格 的无缝钢管，先将其两端进行缩径再将中部进行液压胀形得到预成形管坯，最后进行充液压 制成形得到带有后盖和附加前盖的桥壳管件，切去附加前盖即为桥壳本体。用胀压成形方法 制造的桥壳，整体成形无焊缝，比铸造桥壳质量轻，比冲压焊接桥壳强度高。

大中型汽车桥壳管件，如附图1、附图2所示：中部为异型截面的桥包，带有球冠形的 后盖和附加前盖，中间截面的最大高度为d_m；桥包两侧为矩形截面直管，其高度为h₀、宽度 为b₀，两端为直径d_e的圆管。充液压制成形前的预成形管坯如附图3所示：中部桥包为准回 转体，轴线下侧大于上侧，轴线下侧的最大半径R₁、轴线上侧处的最大半径R₂，分别用于成 形桥壳管件的后盖和附加前盖；桥包两侧为直径d₁的圆管，两端为直径d_e的圆管。

用预成形管坯充液压制成形大中型汽车桥壳管件，属于在液体内压和模具外压共同作用 下的大变形整体成形，除管坯两端部外径为d_e的圆管部分不变形外，中部近于圆形截面变成 带有球冠形后盖、附加前盖的桥包，两侧外径为d₁的直臂部分的圆截面变成高度为h₀、宽度 为b₀的矩形截面，其中高度h₀、宽度b₀的数值均小于d₁。大中型汽车桥壳管件充液压制成 形过程复杂，管件成形精度要求高，成形力高达1000T以上，需要具有特殊结构的模具，要 求放料准确、取件方便。

中国专利[201310019329.8]公开的一种大中型汽车桥壳的胀压成形的工艺，其工艺先将 无缝钢圆管两端缩径中部液压胀形得到近于轴对称状的预成形管坯，然后向预成形管坯充液 并在四向液压机上使用模具左右压头密封预成形管坯端部，并用上下模块、前后模块从上下、 前后四个方向对预成形管坯进行整体压制成形得到桥壳管件，其中模具的前后模块由独立的 液压千斤顶系统或模具楔块带动。该专利披露的预成形管坯的压制成形模具有六个方向的动 作，但并未公开模具的具体结构，目前尚未见到可用于实际生产大中型汽车桥壳管件的可以 承受高达1000T以上成形力的充液压制成形模具。

中国专利[201110196728.2]公开的一种大型汽车桥壳的钢管胀压成形方法，其工艺步骤 包括初始管坯的制备、管坯两端缩径、两次液压胀形、一次压制成形、根据工艺要求切割。 该专利公开了压制成形过程使用的模具结构：压制所使用的模具包括两端压头以及两压头之 间的压形组件，其中压形组件包括上模块、下模块、前模块以及后模块，上模块的正下方设 有与其对应的下模块，下模块的前端以及后端分别设有前模块和后模块，并前模块和后模块 之间通过拉杆相连。图3所示的预成形管坯无法用上述压制成形模具成形为图1、图2所示 的桥壳管件，主要原因在于：①公开内容涉及的前模块、后模块之间用拉杆固定连接在一起， 无法抵抗管件高达1000T以上的成形力；②前模块、后模块之间用拉杆固定连接在一起，不 能运动，而预成形管坯中部桥包两侧圆管的直径为d₁，大于固定连接在一起的前模块、后模 块之间的开间值h₀，致使预成形管坯在前后方向需要进行再次成形方能放入到前模块、后模 块之间的开间；③压制成形后的管件无法直接从前模块、后模块之间取出，需要松开前模块、 后模块之间的连接装置。

发明内容

为了克服现有技术中没有可用于实际生产汽车桥壳管件的能够承受高达1000T以上成形 力的充液压制成形模具，本发明提供一种大中型汽车桥壳管件充液压制成形的模具，该发明 具有上下、左右、前后六个独立的运动方向，并且管件成形精度高，模具结构可靠，而且放 料、取件方便。

本发明解决其技术问题所采用技术方案是：一种大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具， 由充液高压管、泄压高压管和集液槽Ⅰ、II组成。在本发明中，下模呈左右小中部大的琵琶 状，前后对中固定在呈U形的下模座底面上，安装在液压机的下滑块上；上模的轮廓形状与 下模轮廓相同，前后对中固定在呈倒U形的上模座底面上，所述上模安装在液压机的上滑块 上；上模座底面的前后侧设置向下突出的竖臂G、Gˊ，下模座底面的前后侧设置向上突出 的竖臂H、Hˊ，下模座两侧竖臂H、Hˊ的外侧面在所述上模座两侧竖臂G、Gˊ内侧面移 动；下模座两侧竖臂H、Hˊ的内侧面上安装短行程液压缸Ⅰ、II，下模座两侧下端设置集 液槽Ⅰ、II；前模、后模外侧与短行程液压缸Ⅰ、II相连，其内侧型腔面全部接触下模前后 两侧的轮廓面；左压头、右压头内设置密封块Ⅰ、II、密封压块Ⅰ、II，分别安装在左侧模 板、右侧模板上；左压头上设置充液高压管，右压头上设置泄压高压管。

所述大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具的下模，呈左右小中间大的琵琶状，其轮廓 形状与桥壳的轮廓形状相同；下模左右两侧为矩形直臂，其宽度等于桥壳管件矩形直臂部分 的高度h₀，中间桥包部分内设置与桥壳管件后盖形状相同的型腔，下模底面前后对中固定在 U形下模座的底座上，下模上安装导柱给前模、后模导向。

所述大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具的下模座，呈U型结构，底面上前后对中固 定下模，底面的前后两侧设置向上突出的竖臂H、Hˊ，竖臂要求具有足够的强度，两侧竖 臂H、Hˊ的内侧面安装用于驱动前模、后模运动的短行程液压缸Ⅰ、II的缸底，两侧竖臂H、 Hˊ的外侧面在上模座前后侧竖臂G、Gˊ的内侧面上滑动，能够承载液压缸Ⅰ、II高达1000T 的工作压力；下模座底面的高度h₁＝150～250mm，前后侧竖臂H、Hˊ的厚度b₁＝150～250mm。

所述大中型汽车桥壳充液压制成形模具的前模、后模结构相同，前模、后模内侧面的轮 廓形状与下模的轮廓形状相同，左右部分为平面、中部设置曲面状的型腔，外侧平面与安装 在下模座前后两侧竖臂H、Hˊ内侧面上的液压缸Ⅰ、II的活塞端部连接在一起；前模、后 模左右两侧的下端面在下模座的底面上滑动，中部设置导套，保证前模、后模合模时其型腔 面与下模的前后侧面完全接触；前模、后模应具有足够的强度，中间型腔处的最小厚度 b₃＝100～180mm。

所述大中型汽车桥壳充液压制成形模具的左压头、右压头结构相同，所述左压头，其右 端内装有密封块Ⅰ、密封压块Ⅰ，桥壳管件的端部圆管嵌入密封压块Ⅰ后抵在密封块Ⅰ的曲 面上；左压头的上面安装充液高压管，向桥壳管件内注入需要的乳化液；左压头的左端部包 在呈倒卧U形的左侧模板内，并可在左侧模板内上下滑动；在左压头的左端部，其上面、下 面内分别设置结构相同的弹簧Ⅰ、II。

所述大中型汽车桥壳充液压制成形模具的左侧模板、右侧模板结构相同，所述左侧模板 与左压头相连，呈向右倒卧的U形，在底面的前后侧分别设置向右突出的竖臂M、Mˊ；倒 卧U形结构内包含左压头的左端部，前后侧竖臂M、Mˊ的外端分别连接前盖板、后盖板， 用于限制左压头的位置，上端、下端分别固定上盖板、下盖板，用于限制左压头内设置的弹 簧Ⅰ、II。

本发明的有益效果是：①大中型汽车桥壳管件的充液压制成形模具，上模、下模分别由 液压机上下滑块带动对管坯对向匹配压制，前模、后模由固定在下模座上的短行程液压缸带 动对管坯对向同步压制，左压头、右压头由液压机的左右滑块带动对管坯端部左右同步密封， 模具控制精度高，管件成形质量好。②大中型汽车桥壳管件充液压制成形时，下模座前后侧 竖臂H、H^/包在上模座前后侧竖臂G、G^/内运动，可以承载前后侧液压缸高达1000T的工作 压力，模具结构可靠、工作稳定。③大中型汽车桥壳管件充液压制成形前的预成形管坯可直 接放入前模、后模之间的初始开间，不需再次进行塑性加工，而且充液压制成形后方便取件。

附图说明

图1是大中型汽车桥壳管件的后视图；

图2是大中型汽车桥壳管件的附视图；

图3是大中型汽车桥壳管件预成形管坯；

图4是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具沿横向对称面的剖视图；

图5是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具无上模时的俯视图；

图6是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具图4沿A-A截面的剖视图；

图7是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具图4沿B-B截面的剖视图；

图8是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具下模的俯视图；

图9是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具下模沿横向对称面的剖视图；

图10是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具下模座沿横向对称面的剖视图；

图11是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具下模座的俯视图；

图12是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具下模座图11沿C-C截面的剖视图；

图13是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具后模的俯视图；

图14是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具后模的前视图；

图15是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具左侧模板的前视图；

图16是大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具左侧模板的俯视图；

图17是充液压制成形得到的载重5t汽车桥壳的管件。

在上述附图中，1.左侧模板，2.上盖板，3、3ˊ.弹簧Ⅰ、II，4.后盖板，4ˊ.前盖板，5. 充液高压管，6.左压头，7.密封块Ⅰ，7^/.密封块II，8.密封压块Ⅰ，8ˊ.密封压块II，9.螺钉 Ⅰ，10.上模，11.螺钉II，12.上模座，13.桥壳管件，14.右压头，15.泄压高压管，16.右侧模 板，17.下模，18.下模座，19.顶杆，20.螺钉III，21.螺钉Ⅳ，22.集液槽Ⅰ，22ˊ.集液槽II， 23.下盖板，24.液压缸Ⅰ，24ˊ.液压缸II，25.前模，26.后模，27.螺钉Ⅴ，28.导柱，29.导套， 30.螺钉VI，G、Gˊ.上模座前、后侧竖臂，H、Hˊ.下模座前、后侧竖臂，M、Mˊ.左侧模板前、 后侧竖臂，D.阶梯形孔I，E.阶梯形孔II。

具体实施方式

实施例

附图1、附图2所示的大中型汽车桥壳管件，所述桥壳管件呈左右两侧小中部大的琵琶 状，中部为异型截面的桥包，并带有球冠形的后盖和附加前盖，桥包的最大高度为d_m，桥包 两侧为矩形截面直管，其高度为h₀、宽度为b₀，两端为直径d_e的圆管，充液压制成形前的预 成形管坯中部桥包轴线下侧大于上侧。在本实施例中，桥壳管件载重为5t，中部桥包处的最 大高度d_m为320～360mm，桥包两侧矩形截面直管高度h₀为110～130mm、宽度b₀为 100～120mm，两端圆管的直径de为100～120mm。

所述大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具主要由上模10、下模17、前模25、后模26、 左压头6、右压头14、液压缸Ⅰ、II(24、24ˊ)、上模座12、下模座18、左侧模板1、右 侧模板16、充液高压管5、泄压高压管15、顶杆19和集液槽Ⅰ、II(22、22ˊ)等组成， 在四向液压机上使用，具有六向动作。下模17呈左右小中部大的琵琶状，前后对中固定在U 形的下模座18底面上，安装在液压机的下滑块上，工进时由下向上运动对管坯进行压制；上 模10的轮廓形状与下模轮廓相同，前后对中固定在呈倒U形的上模座12底面上，安装在液 压机的上滑块上，工进时由上向下运动对管坯进行压制。上模座12底面的前后侧设置向下突 出的竖臂G、Gˊ，下模座18底面的前后侧设置向上突出的竖臂H、Hˊ，下模座两侧竖臂 H、Hˊ的外侧面在所述上模座两侧竖臂G、Gˊ内侧面上移动，可以承受高达1300T的成形 力；上模10、下模17压制桥壳管件过程中，压制速度要求匹配以保证管件轴向高度不变； 前模25、后模26分别由安装在下模座18前后两侧竖臂H、Hˊ内侧面上的短行程液压缸Ⅰ、 II(24、24ˊ)带动，在前后方向上对管坯同步对向压制，合模时前模25、后模26的内侧 型腔面全部接触下模17前后两侧的轮廓面；左压头6、右压头14分别安装在左侧模板1、右 侧模板16上，由液压机的左滑块、右滑块带动对管坯两端部同步密封，连接在左压头6上的 充液高压管5对管坯充液，连接在右压头14上的泄压高压管15对管坯泄压；充液压制成形 后管件13内流出的液体由集液槽Ⅰ、II(22、22ˊ)收集并循环利用。

所述下模17呈左右小中间大的琵琶状，其轮廓形状与桥壳后视图的轮廓形状相同，中间 桥包部分的最大宽度等于桥壳管件桥包部分的最大高度d_m，桥包左右两侧矩形截面直臂的宽 度等于桥壳管件桥包两侧矩形直臂部分的高度h₀；中部上端与左右两侧等高，内部设置与桥 壳管件后盖形状相同的型腔，中部下端低于左右两侧，突出部分的高度h₃为80～220mm、左 右侧平面的宽度b₄为400～650mm；下模17的中部及左右两侧矩形直臂部分的下端对中嵌入 在下模座18底面上设置的槽体中；下模17中部下端左右两侧分别设置圆柱孔，用于装配导 套29，安装在前模25、后模26下部的导柱28在导套29内滑动；下模17底面设置两个圆柱 孔，顶杆19在圆柱孔中滑动。

所述下模座18呈U型结构，底面的前后两侧设置向上突起的竖臂H、Hˊ，竖臂H、Hˊ 上设置多个阶梯形圆孔D、E，竖臂H、Hˊ内侧面分别安装液压缸Ⅰ、II(24、24ˊ)的缸 底，竖臂H、Hˊ的外侧面在上模座12的前后侧竖臂G、Gˊ的内侧面上滑动，能够承载液 压缸Ⅰ、II(24、24ˊ)高达1300T的工作压力。下模座18底面的高度h₁＝150～250mm，前 后侧竖臂H、Hˊ的厚度b₁＝150～250mm。下模座18底座上面中部对称设置深度为h₄的矩形 深槽，其宽度等于下模17中部下端两侧面之间的宽度b₄，左右两侧中部对中设置深度 h₅＝10-20mm的矩形通槽，其宽度等于桥壳管件桥包两侧矩形直臂部分的高度h₀，h₄与h₅之 间的差值等于下模17中部下端突出左右两侧的高度h₃；下模17中部及左右两侧的下端分别 对中嵌入在下模座18底座上平面设置的矩形槽中，保证下模17中部及两侧的下端面同时与 槽体的支撑面接触；下模座18的底面固定在液压机下滑块上，前后侧均设置条形孔，底面上 设置顶杆19的通孔，底面四角处设置吊耳。

所述前模25、后模26的结构相同，所述后模26前侧面的轮廓形状与下模17的后侧轮 廓相同，左右部分为平面、中部设置曲面状的型腔，中间型腔处的最小厚度b₃＝100～180mm； 后模26后侧平面与安装在下模座18后侧竖臂H、Hˊ上的液压缸II24ˊ的活塞端部通过螺 钉连接在一起，由液压缸II24ˊ带动在下模座18底面上前后运动；后模26中部上端与左右 两侧等高，下端低于左右两侧，突出部分在下模座18底座上面中部设置的矩形深槽中运动， 突出部分的高度h₆小于下模座18底面设置的矩形深槽的深度h₄，左右侧平面之间的宽度b₅小于在下模座18底面中部设置的矩形深槽的宽度b₄；后模26中部下端突出处设置两个圆柱 孔，安装导柱28，导柱28的另一端在导套29中滑动。

所述左压头6、右压头14的结构相同，所述左压头6内装有密封块I7、密封压块I8， 桥壳管件圆管端部嵌入密封压块I8后抵在密封块I7的曲面上保证密封；左压头6的上平面 上安装充液高压管5，向管坯内注入需要的乳化液；左压头6的左端部包在呈倒卧U形的左 侧模板1内，并可在左侧模板1内上下滑动；在左压头6的左端部，其上面、下面内分别设 置结构相同的弹簧Ⅰ、II(3、3ˊ)。

所述左侧模板1、右侧模板16的结构相同，所述左侧模板1与左压头6相连，呈向右倒 卧的U形，在底面的前后侧设置向右突起的竖臂M、Mˊ，倒卧的U形内包含左压头6的左 端部，前后侧竖臂M、Mˊ的外端分别连接前盖板4ˊ、后盖板4，用于限制左压头6的位置； 前后侧竖臂的上端、下端分别固定上盖板2、下盖板23，用于限制左压头6左端内设置的弹 簧Ⅰ、II(3、3ˊ)。

所述的大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具安装在四向液压机上，充液压制成形工艺 步骤如下：

液压机下滑块带动下模17上升至要求的位置，下模17上平面低于液压机左右侧滑块中 心线高度，将预成形管坯对中放在下模17上，中部桥包处下侧最大半径竖直向下；

步骤2)上模、下模对向压制：

液压机上滑块、下滑块分别带动上模10、下模17对向压制，直到上模10、下模17左右 两侧直臂部分的端面距离达到桥壳管件矩形直臂部分的宽度b₀时停下，上模10、下模17对 向压制速度要求匹配以保证管件轴向高度不变；

步骤3)左压头、右压头对向工进：

液压机左滑块、右滑块带动左压头6、右压头14对向同步工进，使预成形管坯左右两端 圆管嵌入压头内设置的密封压块Ⅰ、II(8、8ˊ)并抵在密封块Ⅰ、II(7、7ˊ)的曲面上；

步骤4)充液：

通过左压头6上设置的充液高压管5向预成形管坯内部冲入乳化液，压力p₁＝10-20MPa；

步骤5)前模、后模对向压制：

安装在下模座18前后侧竖臂H、Hˊ上的液压缸Ⅰ、II(24、24ˊ)推动前模25、后模 26对向同步移动，直到前模25、后模26的型腔抵上下模17的前侧面、后侧面，预成形管坯 压制过程中要求其内的液体压力保持p₁不变；

步骤6)增压校形：

通过左压头6上的充液高压管5向预成形管坯内部冲入压力为p₂高压液体，增压校形， 高压液体的压力p₂＝(4.0-6.0)p₁，得到17图所示的载重5t桥壳管件；

步骤7)泄压：

通过右压头14上的泄压高压管15，使桥壳管件内部液体的压力降至常压；

步骤8)左压头、右压头回程：

左压头6、右压头14由左滑块、右滑块带动回程，桥壳管件内液体流出，通过安装在下 模座18左右两侧的集液槽Ⅰ、II(22、22ˊ)收集并循环利用；

步骤9)前模、后模及上模、下模回程：

前模25、后模26由液压缸Ⅰ、II(24、24ˊ)带动先回程，上模10由液压机上滑块带 动回程，下模17由液压机下滑块带动回程；

步骤10)取件：

顶杆19向上运动，将桥壳管件13定出，由取件机构取出，然后顶出缸回程。