一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形方法技术

本发明专利技术公开了一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形方法，将焊管管坯经过两次端部推拉缩径、两次中部液压胀形和一次充液压制整形制得桥壳；第一次液压胀形使用带背压冲头的滑动式胀形模具，胀形量可达到1.8倍扩管率，减薄率不超过10%，成形后管坯中部为轴对称的圆柱体；第二次液压胀形采用带固定模的滑动式胀形模具，成形后管坯中部为非轴对称的异形件，减薄率不超过10%；第三次的充液压制整形，使预成形管坯成为前平后球状的桥壳管件；切除附加的前盖后，得到桥壳产品。本发明专利技术延续了桥壳液压成形工艺的质量轻、强度高、材料利用率高的优点，具备成形工序简化，生产高效等的特点，能达到替代传统冲压焊接桥壳工艺的目的。

A hydraulic forming method of driving bridge shell with high strength welded pipe and without annealing

The invention discloses a high strength welded pipe and without annealing the driving bridge shell hydroforming process, the welded pipe blank after the two end of the push and pull shrinkage, two middle hydraulic bulging and a liquid pressing plastic made axle; the first hydraulic bulging with sliding type expansion die punch bulging with back pressure, volume can reach 1.8 times the rate of expansion, the thinning rate is less than 10%, after forming of tube central cylinder for axial symmetry; second hydraulic bulging with sliding bulging die with fixed mould, special-shaped pieces after forming of tube central for non axisymmetric, the thinning rate of not more than 10%; third times liquid filling press shaping, the pre formed tube become bridge shell pipe spherical front flat; removal of additional front cover, product bridge shell. The invention extends the advantages of light weight, high strength and high material utilization rate of the bridge shell hydroforming technology, and has the advantages of simplified forming process and high production efficiency, so as to achieve the purpose of replacing traditional stamping welding axle housing technology.

【技术实现步骤摘要】
一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形方法
本专利技术属于汽车零部件制造领域，涉及驱动桥桥壳类零件的液压成形方法。
技术介绍
近年来，在汽车领域，液压成形作为轻量化的手段之一，应用范围有向驱动桥桥壳扩散的趋势。由于液压成形可使桥壳厚度产生变化分布，即使在等重情况下，液压成形的桥壳也比冲压焊接桥壳刚度高，疲劳寿命长。虽然已经出现了有关汽车驱动桥桥壳液压成形的成形技术，例如CN103084460B轻中型卡车无焊缝桥壳的整体成形方法，阐述了利用缩径和滑动式液压胀形进行桥壳成形的复合胀形工艺方法。用该成形方法制造的桥壳，具有材料利用率高，疲劳寿命高等优点，但仍存在制造工序多，成本高，胀形工序间需安排退火，导致桥壳内腔清洁度差，生产效率低的缺点。该方法采用了壁厚精度较低的热轧无缝钢管成形，热轧无缝钢管的壁厚分布不均匀，易导致液压成形过程中管坯壁厚较薄处首先发生胀破，降低了产品的成品率。该方法不能使用壁厚精度较高的焊管成形，在第一次胀形过程中，焊管焊缝周边会胀裂导致成形失败。现有文献还公开了一种带背压冲头的滑动式液压成形方法，可使用STKM11A焊管，不需退火就可成形小型汽车桥壳。在公开文献中，第一次和第二次预胀形均需要背压成形，第三次为由内向外胀的内高压整形。该方法存在以下不足：(1)第一次背压成形，扩管率虽可达到1.8倍以上，但管坯减薄率已接近20％，从而需使用延伸率较高的低强度管材。这限制了该工艺在承载能力要求较高的驱动桥上的应用：中、轻型车驱动桥桥壳通常需要使用350MPa级别的高强度钢制造，高强度钢的延伸率一般不大于25％。(2)第二次背压成形和第三次的内高压整形，需要对产品外形进行较大的改变，且存在需要较高内压成形的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能够采用高强度焊管、无需退火、成形压力低和不对产品外形进行大的改变的驱动桥桥壳液压成形方法。本专利技术技术方案之一是：一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形方法，将焊管管坯经过两次端部推拉缩径、两次中部液压胀形和一次充液压制整形制得桥壳；第一次液压胀形使用带背压冲头的滑动式胀形模具，胀形量可达到1.8倍扩管率，减薄率不超过10％，成形后管坯中部为轴对称的圆柱体；第二次液压胀形采用带固定模的滑动式胀形模具，成形后管坯中部为非轴对称的异形件，减薄率不超过10％；第三次的充液压制整形，使预成形管坯成为前平后球状的桥壳管件；切除附加的平面前盖后，得到桥壳产品。进一步，根据驱动桥桥壳的截面尺寸，即桥壳中部的周长L4、桥壳直臂的周长L1，桥壳两端圆管的周长L2，确定其成形方法的工艺步骤如下：(1)选择外径d0的焊管；(2)管坯两端第一次推拉缩径：在三向液压机上夹持管坯中部并对其两侧进行同步缩径，缩径部分外径从d0减至d1，L1＝2πd1，缩径比为L1/L0；(3)管坯两端第二次推拉缩径：在三向液压机上夹持管坯中部并对其两侧进行同步缩径，缩径部分外径从d1减至d2，L2＝2πd2，缩径比为L2/L1；(4)管坯两端加工密封端口；(5)第一次液压胀形：在三向液压机上利用带背压冲头的滑动式胀形模具，对管坯充液并从两侧同步推进，使管坯中部胀形，管坯中间截面的外径增大至d3，L3＝2πd3，得到轴对称的圆柱件，胀形比为L3/L0＝1.7-1.8倍，壁厚减薄率不超过10％；(6)第二次液压胀形：在三向液压机上利用带固定模的滑动式胀形模具，对管坯充液并从两侧同步推进，使管坯中部胀形，管坯中间截面的周长增大至L4，得到非轴对称的异形件；胀形比为L4/L3＝1.25-1.3倍，壁厚减薄率不超过10％，焊管焊缝放置在桥壳前平面的水平位置；(7)充液压制成形：在四向液压机上使用压制模具，管坯内压恒定，从上下、前后四个方向对预成形管坯压制，得到前平后球状的桥壳半成品，产品外形与传统冲压焊接桥壳保持一致，能够互换；(8)切除附加的平面前盖，得到桥壳产品。本专利技术技术方案之二是：一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形系统，它包括两次胀形过程，第一次液压胀形采用带背压冲头的滑动式液压成形模具，第二次液压胀形采用滑动式液压成形模具，带背压冲头的滑动式液压成形模具由6组径向均匀对称分布的矩形背压冲头、背压冲头油缸及固定模、滑动模组成；固定模上设置矩形导向结构，提供矩形背压冲头的导向和限位；由背压冲头油缸提供恒定的背压冲头压力F；与矩形背压冲头相邻的滑动模上开有矩形槽，矩形背压冲头与相邻的滑动模之间为间隙配合，以解决矩形背压冲头与相邻的滑动模在成形过程中产生的运动干涉；背压冲头与管坯接触面采用内凹的圆柱面，圆柱面半径为固定模的内腔半径。优选，第一次液压胀形采用带背压冲头的滑动式液压成形模具包括左右对称由外至内设置的一对滑动模和一对开槽滑动模，及上模座、上固定模、下固定模和下模座，滑动模和开槽滑动模相连，开槽滑动模的内腔外端为管坯套接口端，滑动模设有与管坯内部连通的液压通道；开槽滑动模通过导柱和导套结构与上模座和下模座形成的空腔滑动连接；上固定模和下固定模设置在所述空腔轴向的中间位置，上固定模和下固定模设有多组径向均匀对称分布的矩形导向槽和限位台阶，多组矩形背压冲头在矩形导向槽中径向滑动，并由限位台阶限位，矩形背压冲头与液压系统连接，开槽滑动模的内腔内端及多组矩形背压冲头组成的管坯的预成形变腔。优选进一步，滑动模的内腔设有密封滑块和密封压块，密封压块固定在滑动模和开槽滑动模之间的连接位置上，密封滑块与滑动模的内腔轴向滑动连接，密封压块的内腔与开槽滑动模的内腔一起组成管坯套接口，滑动模的液压管孔通过密封滑块的中孔与管坯内部连通。优选进一步，密封滑块一端通过弹簧组件轴向与滑动模的内腔壁连接，密封滑块另一端与密封压块端口相邻并设有管坯管口的密封盖结构。优选进一步，开槽滑动模上设有导套，导柱安装在上固定模和下固定模上。优选进一步，开槽滑动模上设有多组径向均匀对称分布的矩形让位导向槽，矩形让位导向槽与矩形导向槽位置方向一致。优选进一步，矩形背压冲头与管坯的接触面为内凹的圆柱弧面，圆柱弧面半径为上固定模和下固定模的内腔半径，矩形背压冲头内凹的圆柱弧面形成管坯类圆柱形腔；矩形背压冲头分别连接一只背压冲头油缸，背压冲头油缸固定在上模座及下模座上。优选，第二次液压胀形采用滑动式液压成形模具包括左右对称设置的由外至内的一对第二滑动模、一对过渡滑动模和一对中间滑动模，及第二上模座、第二上固定模、第二下固定模和第二下模座，第二滑动模和过渡滑动模固定连接，过渡滑动模及中间滑动模通过第二导柱和第二导套结构与第二上模座和第二下固定模形成的空腔滑动连接；第二上固定模和第二下固定模设置在所述空腔轴向的中间位置；过渡滑动模内腔外端为预成形管坯的套接口端，过渡滑动模内腔内端、中间滑动模的内腔及第二上固定模和第二下固定模组成的模腔形成预成形管坯的预成形变腔，第二滑动模设有与预成形管坯内部连通的液压通道。优选进一步，第二滑动模的内腔设有第二密封滑块和第二密封压块，第二密封压块固定在第二滑动模和过渡滑动模之间的连接位置上，第二密封滑块与第二滑动模的内腔轴向滑动连接，第二密封压块的内腔与过渡滑动模内腔外端共同形成预成形管坯的套接口，第二滑动模的液压管孔通过第二密封滑块的中孔与预成形管坯内部连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形方法，其特征在于，将焊管管坯经过两次端部推拉缩径、两次中部液压胀形和一次充液压制整形制得桥壳；第一次液压胀形使用带背压冲头的滑动式胀形模具，胀形量可达到1.8倍扩管率，减薄率不超过10%，成形后管坯中部为轴对称的圆柱体；第二次液压胀形采用带固定模的滑动式胀形模具，成形后管坯中部为非轴对称的异形件，减薄率不超过10%；第三次的充液压制整形，使预成形管坯成为前平后球状的桥壳管件；切除附加的平面前盖后，得到桥壳产品。

【技术特征摘要】
1.一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形方法，其特征在于，将焊管管坯经过两次端部推拉缩径、两次中部液压胀形和一次充液压制整形制得桥壳；第一次液压胀形使用带背压冲头的滑动式胀形模具，胀形量可达到1.8倍扩管率，减薄率不超过10%，成形后管坯中部为轴对称的圆柱体；第二次液压胀形采用带固定模的滑动式胀形模具，成形后管坯中部为非轴对称的异形件，减薄率不超过10%；第三次的充液压制整形，使预成形管坯成为前平后球状的桥壳管件；切除附加的平面前盖后，得到桥壳产品。2.根据权利要求1所述的采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形方法，其特征在于，根据驱动桥桥壳的截面尺寸，即桥壳中部的周长L4、桥壳直臂的周长L1，桥壳两端圆管的周长L2，确定其成形方法的工艺步骤如下：（1）选择外径d0的焊管；（2）管坯两端第一次推拉缩径：在三向液压机上夹持管坯中部并对其两侧进行同步缩径，缩径部分外径从d0减至d1，L1=2πd1，缩径比为L1/L0；（3）管坯两端第二次推拉缩径：在三向液压机上夹持管坯中部并对其两侧进行同步缩径，缩径部分外径从d1减至d2，L2=2πd2，缩径比为L2/L1；（4）管坯两端加工密封端口；（5）第一次液压胀形：在三向液压机上利用带背压冲头的滑动式胀形模具，对管坯充液并从两侧同步推进，使管坯中部胀形，管坯中间截面的外径增大至d3，L3=2πd3，得到轴对称的圆柱件，胀形比为L3/L0=1.7-1.8倍，壁厚减薄率不超过10%；（6）第二次液压胀形：在三向液压机上利用带固定模的滑动式胀形模具，对管坯充液并从两侧同步推进，使管坯中部胀形，管坯中间截面的周长增大至L4，得到非轴对称的异形件；胀形比为L4/L3=1.25-1.3倍，壁厚减薄率不超过10%，焊管焊缝放置在桥壳前平面的水平位置；（7）充液压制成形：在四向液压机上使用压制模具，管坯内压恒定，从上下、前后四个方向对预成形管坯压制，得到前平后球状的桥壳半成品，产品外形与传统冲压焊接桥壳保持一致，能够互换；（8）切除附加的平面前盖，得到桥壳产品。3.一种采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形系统，它包括两次胀形过程，其特征在于，第一次液压胀形采用带背压冲头的滑动式液压成形模具，第二次液压胀形采用滑动式液压成形模具，带背压冲头的滑动式液压成形模具由（6）组径向均匀对称分布的矩形背压冲头、背压冲头油缸及固定模、滑动模组成；固定模上设置矩形导向结构，提供矩形背压冲头的导向和限位；由背压冲头油缸提供恒定的背压冲头压力F；与矩形背压冲头相邻的滑动模上开有矩形槽，矩形背压冲头与相邻的滑动模之间为间隙配合，以解决矩形背压冲头与相邻的滑动模在成形过程中产生的运动干涉；背压冲头与管坯接触面采用内凹的圆柱面，圆柱面半径为固定模的内腔半径。4.根据权利要求3所述的采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形系统，其特征在于，第一次液压胀形采用带背压冲头的滑动式液压成形模具包括左右对称由外至内设置的一对滑动模（11）和一对开槽滑动模（17），及上模座（19）、上固定模（111）、下固定模（115）和下模座（116），滑动模（11）和开槽滑动模（17）相连，开槽滑动模（17）的内腔外端为管坯套接口端，滑动模（11）设有与管坯内部连通的液压通道；开槽滑动模（17）通过导柱（112）和导套（113）结构与上模座（19）和下模座（115）形成的空腔滑动连接；上固定模（111）和下固定模（115）设置在所述空腔轴向的中间位置，上固定模（111）和下固定模（115）设有多组径向均匀对称分布的矩形导向槽（117）和限位台阶（118），多组矩形背压冲头（18）在矩形导向槽（117）中径向滑动，并由限位台阶（118）限位，矩形背压冲头（18）与液压系统连接，开槽滑动模（17）的内腔内端及多组矩形背压冲头（18）组成的管坯的预成形变腔。5.根据权利要求4所述的采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形系统，其特征在于，滑动模（11）的内腔设有密封滑块（14）和密封压块（15），密封压块（15）固定在滑动模（11）和开槽滑动模（17）之间的连接位置上，密封滑块（14）与滑动模（11）的内腔轴向滑动连接，密封压块（15）的内腔与开槽滑动模（17）的内腔一起组成管坯套接口，滑动模（11）的液压管孔通过密封滑块（14）的中孔与管坯内部连通。6.根据权利要求4所述的采用高强度焊管和无需退火的驱动桥桥壳液压成形系统，其特征在于，矩形背压冲头（18）与管坯的接触面为内凹的圆柱弧面，圆柱弧面半径为上固定模（...

【专利技术属性】
技术研发人员：万雄飞，张学冉，杨志日，邱晓刚，章文忠，徐国祥，
申请(专利权)人：江西江铃底盘股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36