CN102825140A

CN102825140A - 胀压成形汽车桥壳用缩径模具

Info

Publication number: CN102825140A
Application number: CN2012103485096A
Authority: CN
Inventors: 王连东; 崔亚平; 王建国; 梁晨; 马雷
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Qinhuangdao Tongqiao Technology Co ltd
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: CN102825140B

Abstract

本发明公开一种胀压成形汽车桥壳用缩径模具，所述缩径模具由左、右缩径凹模组件、夹持模组件、滑动导轨组件组成，所述左、右缩径凹模组件中，设置用于减径的缩径凹模（6、6′）及用于消除管端翘曲的校形凹模（5、5′）。所述夹持模组件中设置用于夹持管坯的上模（8）及下模（10），其型腔根据管坯外径d₀及其公差T₀设计为五种规格，成对使用。所述滑动导轨组件由安装在缩径凹模（6、6′）下方的V型导轨副及安装在缩径凹模（6、6′）上方的平面导轨副组成。使用该缩径模具，选用普通规格的无缝钢管，缩径后的管坯端部无翘曲，缩径部分与中间部分保持同轴，而且两端缩径部分等长。

Description

胀压成形汽车桥壳用缩径模具

技术领域

本发明涉及一种管塑性成形技术领域，特别是涉及一种胀压成形汽车桥壳用缩径模具。

背景技术

汽车驱动桥桥壳是汽车上的主要承载构件之一，几何形状较为复杂，要求具有足够的强度和刚度。目前，汽车桥壳主要采用铸造和冲压焊接方法制造，近期有人提出了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一次或两次液压胀形，得到预成形管坯，最后进行压制成形得到制件。胀压成形方法制造的桥壳，比铸造桥壳质量轻25%，比冲压焊接桥壳强度提高30%。

缩径是使管坯通过锥形凹模以减小其外径的成形方法，按缩径变形方式的不同，缩径加工分为拉拔缩径和推压缩径。胀压成形汽车桥壳工艺中，采样推压缩径方式使初始管坯两端直径减小。推压缩径时，管坯长度伸长的同时壁厚增加，而且管端存在翘曲；缩径过程中，管坯中间部分被夹持不动，其轴线应与两侧的缩径凹模同轴，否则缩径部分发生弯曲，导致缩径力增大，甚至管坯外表面被刮伤。

胀压成形汽车桥壳工艺中，选用GB/T8162-2008标准的无缝钢管，其外径的上偏差、下偏差分别为直径的1%和-1%。管坯两端部分缩径后，要求管坯端部无翘曲，缩径部分与中间部分保持同轴，而且缩径部分等长。

发明内容

为了克服胀压成形汽车桥壳工艺缩径工序中存在的管端翘曲和管坯外表面被刮伤等问题，本发明提供一种胀压成形汽车桥壳用缩径模具，该发明可在三向液压机上使用，选用普通规格的无缝钢管，缩径后的管坯端部无翘曲，缩径部分与中间部分保持同轴，而且两端缩径部分等长。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种胀压成形汽车桥壳用缩径模具由左、右缩径凹模组件、夹持模组件和滑动导轨组件组成，所述左、右缩径凹模组件中，设置用于减径的缩径凹模及用于消除管端翘曲的校形凹模。所述夹持模组件中设置用于夹持管坯的上模及下模，其型腔根据管坯外径d₀及其公差T₀设计为五种规格，工作时，上模和下模成对使用；所述滑动导轨组件由安装在缩径凹模下方的V型导轨副及安装在缩径凹模上方的平面导轨副组成，所述下模中设置顶出工件的两个顶杆。

所述左、右缩径凹模组件结构相同，其中，左缩径凹模通过螺钉固定在支承筒的内端，支承筒的外端通过螺钉Ⅰ固定在侧模板上。校形凹模位于支承筒内，通过螺钉Ⅱ固定在侧模板上。缩径凹模与支承筒、支承筒与侧模板、校形凹模与侧模板之间均采用圆柱状止口定位。

所述缩径凹模和校形凹摸的型腔均由圆锥孔和圆柱孔组成，所述缩径凹摸圆柱孔的直径d₂比缩径后管坯的外径d₁大2~3mm，长度为L₁=80~120mm，圆锥孔的半锥角A₁=13°~20°，长度L₂=（0.15~0.30）d₁；所述校形凹模圆柱孔的直径d₃等于缩径后管坯的外径d₁，圆锥孔的半锥角A₂=13°~16°，长度L₃=（0.05~0.10）d₁。

所述夹持模组件包括上模、下模及上模板、下模垫板、下模板、导柱、导套等，其中，上模通过圆柱销Ⅰ、螺钉Ⅲ连接上模板，上模板安装在三向液压机的垂直滑块；下模、下模垫板和下模板由螺钉Ⅳ、圆柱销Ⅱ将三者连接在一起，并安装在三向液压机的工作台上。上模上安装导套，下模上安装导柱，上模下模之间由导柱、导套保证合模位置。

所述夹持模组件中设置的上模及下模的型腔根据初始管坯理论外径d₀及其公差T₀设计为五种规格，下模型腔截面为半圆形，圆心在其上平面上，其半径R₁依次为d₀/2-0.15T₀、d₀/2-0.05T₀、d₀/2+0.05T₀、d₀/2+0.15T₀、d₀/2+0.25T₀；上模型腔的截面为圆弧，圆心在其下平面上，其半径R₂依次为d₀/2-0.25T₀、d₀/2-0.15T₀、d₀/2-0.05T₀、d₀/2+0.05T₀、d₀/2+0.15T₀。

所述滑动导轨组件包括左、右滑动导轨组件，左、右滑动导轨组件的结构相同。其中，左滑动导轨组件由V型导轨副和平面导轨副组成，V型导轨副的凸V型导板安装在下模垫板上，V型导轨副的凹V型导板安装在缩径凹模的下方；平面导轨副的平面导板Ⅰ安装在缩径凹模的上方，平面导轨副的平面导板Ⅱ安装在上模板上。

所述缩径模具安装后，下模的上平面到下模板上平面的距离为H₁，上模的下平面到上模板下平面的距离为H₂；缩径凹模组件的轴线到下模板上平面的距离H₃，到上模板下平面的距离H₄，应保证H₁= H₃+0.05T₀，H₂= H₄。

针对本发明涉及的缩径模具，缩径前将两端涂覆润滑剂的初始管坯放到下模型腔，液压机左、右滑块带动左、右缩径凹模组件同步进给到预定位置，即左、右缩径凹模端面间距为B₁时停下，通过缩径凹模型腔保证初始管坯水平对中。缩径时，液压机左、右滑块带动左、右缩径凹模组件同步工进到指定位置，即左、右缩径凹模端面间距为B₂时停下，完成缩径，保证管坯两端的缩径部分长度相等。

本发明涉及的三向液压机上使用的缩径模具，与普通的缩径模具比较具有以下优点：

1、在缩径凹摸组件中设置校形凹模，保证缩径后的管坯端部无翘曲。

2、将初始管坯外径分为5组，设计5种规格型腔的上模、下模，成对使用，保证缩径部分与中间未缩径部分同轴。

3、通过三向液压机的同步，保证初始管坯位置对中，以及缩径后两端部分等长。

附图说明

图1是胀压成形汽车桥壳用缩径模具缩径后管坯的示意图；

图2是胀压成形汽车桥壳用缩径模具的主视图；

图3是胀压成形汽车桥壳用缩径模具的主视图中C-C截面图；

图4是胀压成形汽车桥壳用缩径模具的主视图中D-D截面图；

图5是胀压成形汽车桥壳用缩径模具缩径凹模的示意图；

图6是胀压成形汽车桥壳用缩径模具校形凹模的示意图；

图7是胀压成形汽车桥壳用缩径模具下模的示意图；

图8是胀压成形汽车桥壳用缩径模具上模的示意图。

在上述附图中，1、1′.侧模板，2、2′.螺钉Ⅰ，3、3′.螺钉Ⅱ，4、4′.支承筒，5、5′. 校形凹模，6、6′.缩径凹模，7.上模板，8.上模，9.顶杆，10.下模，11.下模垫板，12.下模板，13.缩径管坯，14.导套，15.导柱，16.圆柱销Ⅰ，17.螺钉Ⅲ，18.螺钉Ⅳ，19.圆柱销Ⅱ，20.螺钉Ⅴ，21.凸V型导板，22.凹V型导板，23.螺钉Ⅵ，24.平面导板Ⅰ，25.平面导板Ⅱ，26.螺钉Ⅶ，27.螺钉Ⅷ。

具体实施方式

实施例

图1为本发明实施例的缩径后管坯的示意图，选用GB/T8162-2008的无缝钢管，理论外径d₀=180mm、壁厚t₀= 8mm，外径公差T₀=3.6mm，其中上、下偏差分别等于1.8mm和-1.8mm。管坯两端缩径后，外径d₁=162mm，缩径管坯长度L₀为1459mm，其中两侧直臂部分长度L₀₁为382mm。

本发明实施例的胀压成形汽车桥壳用缩径模具，由左、右缩径凹模组件、夹持模组件、滑动导轨组件组成（见图2、图3、图4）。

左、右缩径凹模组件结构相同，分别安装在三向液压机的作用滑块上。其中左缩径凹模组件由缩径凹模6、校形凹模5、支承筒4、侧模板1组成。缩径凹模6通过螺钉固定在支承筒4的内端，支承筒4的外端通过螺钉Ⅰ2固定在侧模板1上。校形凹模5位于支承筒4的内侧，通过螺钉Ⅱ3固定在侧模板1上。缩径凹模6与支承筒4、支承筒4与侧模板1、校形凹模5与侧模板1之间均采用圆柱状的止口定位来保证同轴度。缩径凹模6、校形凹摸5的型腔均由圆锥孔和圆柱孔组成。所述缩径凹模6的圆柱孔直径d₂=164mm，较缩径后管坯的外径d₁大2mm，长度L₁=110mm。圆锥孔的半锥角A₁=15°，长度L₁=45mm。所述校形凹模5，圆柱孔的直径d₃=162mm，圆锥孔的半锥角A₂=15°，长度L₃=20mm。

所述夹持模组件，由上模8、上模板7、下模10、下模垫板11、下模板12以及导柱15、导套14等组成。上模8、上模板7之间由圆柱销Ⅰ16定位由螺钉Ⅲ17联接，安装在三向液压机的垂直滑块上。下模10、下模垫板11、下模板12三者之间由圆柱销Ⅱ19定位由螺钉Ⅳ18联接，安装在三向液压机的工作台上。上模8、下模10之间由导柱15、导套14保证合模导向。下模10中设置用来顶出工件的两个顶杆9。

本实施例中，选用的无缝钢管的理论外径d₀=180mm、公差T₀=3.6mm。实测管坯的外径，将初始管坯分成5组，外径范围依次为：[178.20, 178.92]、[178.92, 179.64]、[179.64, 180.36]、[180.36, 181.08]、[181.08, 181.80]。相应的上模8、下模10的型腔设计为5种规格，成对使用。所述下模10，其型腔截面为半圆形，圆心在下模的上平面上，型腔的半径R₁依次为89.46mm、89.82mm、90.18mm、90.54mm、90.90mm。与下模10对应使用的上模8，其型腔的截面亦为圆弧，圆心在上模的下平面上，半径R₂依次为89.10mm、89.46mm、89.82mm、90.18mm、90.54mm。

所述滑动导轨组件包括左、右滑动导轨组件，左、右滑动导轨组件的结构相同。所述左滑动导轨组件，由V型导轨副、平面导轨副组成，其中V型导轨副起导向作用，平面导轨副起辅助导向作用。所述V型导轨副，包括安装在下模垫板11两侧的凸V型导板21、安装在缩径凹模6下方的凹V型导板22。所述平面导轨副，包括安装在缩径凹模6上方的平面导板Ⅰ24、安装在上模板8两侧的平面导板Ⅱ25组成。

缩径模具安装后，下模10的上平面到下模板12上平面的距离H₁=280.2mm，上模8的下平面到上模板7下平面的距离为H₂=150mm，缩径凹模组件的轴线到下模板12上平面的距离H₃=280mm，到上模板7下平面的距离H₄=150mm，即满足H₁= H₃+0.2mm，H₂= H₄。

针对本实施例涉及的缩径模具，缩径前将管坯两侧涂覆润滑剂（1:5的皂化液），然后放到下模型腔，液压机左、右滑块带动左、右缩径凹模组件同步进给到预定位置，即左、右缩径凹模端面间距为B₁=1408mm时停下，通过缩径凹模（6、6′）的型腔保证初始管坯水平对中。缩径时，液压机左、右滑块带动左、右凹模组件同步工进到指定位置，即左、右缩径凹模（6、6′）端面间距为B₂=592mm时停下，完成缩径，保证缩径管坯13的两端缩径部分长度相等。

Claims

1.一种胀压成形汽车桥壳用缩径模具，其特征是：所述缩径模具由左、右缩径凹模组件、夹持模组件和左、右滑动导轨组件组成，所述左、右缩径凹模组件中，设置用于减径的缩径凹模（6、6′）及用于消除管端翘曲的校形凹模（5、5′）；所述夹持模组件中设置用于夹持管坯的上模（8）及下模（10），其型腔根据管坯外径d₀及其公差T₀设计为五种规格，工作时，上模（8）和下模（10）成对使用；所述左、右滑动导轨组件由安装在缩径凹模（6、6′）下方的V型导轨副及安装在缩径凹模（6、6′）上方的平面导轨副组成，所述下模（10）中设置顶出工件的两个顶杆（9）。

2.根据权利要求1所述的胀压成形汽车桥壳用缩径模具，其特征是：所述左、右缩径凹模组件结构相同，其中，左缩径凹模（6）通过螺钉固定在支承筒（4）的内端，支承筒（4）的外端通过螺钉Ⅰ（2）固定在侧模板（1）上；校形凹模（5）位于支承筒（4）内侧，通过螺钉Ⅱ（3）固定在侧模板（1）上；缩径凹模（6）与支承筒（4）、支承筒（4）与侧模板（1）、校形凹模（5）与侧模板（1）之间均采用圆柱状止口定位。

3.根据权利要求2所述的胀压成形汽车桥壳用缩径模具，其特征是：所述缩径凹模（6）和校形凹摸（5）的型腔均由圆锥孔和圆柱孔组成，所述缩径凹摸（6）圆柱孔的直径d₂与缩径后管坯的外径d₁大2~3mm，长度为L₁=80~120mm，圆锥孔的半锥角A₁=13°~20°，长度L₂=（0.15~0.30）d₁；所述校形凹模（5）圆柱孔的直径d₃等于缩径后管坯的外径d₁，圆锥孔的半锥角A₂=13°~16°，长度L₃=（0.05~0.10）d₁。

4.根据权利要求1所述的胀压成形汽车桥壳用缩径模具，其特征是：所述夹持模组件的上模（8）通过圆柱销Ⅰ（16）、螺钉Ⅲ（17）连接上模板（7），上模板（7）安装在三向液压机的垂直滑块；下模（10）、下模垫板（11）和下模板（12）由螺钉Ⅳ（18）、圆柱销Ⅱ（19）将三者连接在一起，并安装在三向液压机的工作台上；上模（8）上安装导套（14），下模（10）上安装导柱（15），导套（14），上模（8）下模（10）之间由导柱（15）、导套（14）保证合模位置。

5.根据权利要求1所述的胀压成形汽车桥壳用缩径模具，其特征是：所述夹持模组件中设置的上模（8）及下模（10）的型腔根据初始管坯理论外径d₀及其公差T₀设计为五种规格，下模（10）型腔截面为半圆形，圆心在其上平面上，其半径R₁依次为d₀/2-0.15T₀、d₀/2-0.05T₀、d₀/2+0.05T₀、d₀/2+0.15T₀、d₀/2+0.25T₀；上模（8）型腔的截面为圆弧，圆心在其下平面上，其半径R₂依次为d₀/2-0.25T₀、d₀/2-0.15T₀、d₀/2-0.05T₀、d₀/2+0.05T₀、d₀/2+0.15T₀。

6.根据权利要求1所述的胀压成形汽车桥壳用缩径模具，其特征是：所述左、右滑动导轨组件的结构相同，其中，左滑动导轨组件由V型导轨副和平面导轨副组成，V型导轨副的凸V型导板（21）安装在下模垫板（11）上，V型导轨副的凹V型导板（22）安装在缩径凹模（6）的下方；平面导轨副的平面导板Ⅱ（25）安装在上模板（7）的下方，平面导轨副的平面导板Ⅰ（24）安装在缩径凹模（6）的上方。

7.根据权利要求4所述的胀压成形汽车桥壳用缩径模具，其特征是：所述缩径模具安装后，下模（10）的上平面到下模板（12）上平面的距离为H₁，上模（8）的下平面到上模板（7）下平面的距离为H₂；缩径凹模组件的轴线到下模板（12）上平面的距离H₃，到上模板（7）下平面的距离H₄，应保证H₁= H₃+0.05T₀，H₂= H₄。