CN110038969A - 中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备 - Google Patents

Abstract

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。本发明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。

Description

中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备

技术领域

本发明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。

目前，汽车驱动桥壳正在朝整体式产品发展，要求桥壳两端轴头与桥壳本体之间无焊缝，即决定在成形两端轴头之后再成形中部的桥拱。整体式驱动桥壳产品的设计偏向于使用圆形桥拱和圆弧过渡连接，其作用是令应力在桥壳工作过程中能够均匀的分布，从而提高使用寿命。使用中等壁厚以上的无缝钢管制造重型车的驱动桥壳，在成形中部桥拱时采用机械扩胀是较为合理的途径。然而采用钢管扩张工艺的桥拱则被迫减小圆弧尺寸标准，导致桥拱最终形状近似为菱形，但菱形桥拱的机械性能和受力均匀性比圆形桥拱要差很多。比如，目前提出的通过对桥壳两端施加较大的轴向力从而迫使钢管中部屈曲拱起的方法仅适用于成形壁厚较小桥壳的菱形桥拱，面向制造中厚壁桥壳则困难较大；使用变截面尖劈一次性将预制孔撑大的方法往往会造成孔壁卷曲和拱面内凹，后续整形十分困难，而且容易产生拉裂缺陷；多方向型芯同时扩胀的方法受限于型芯无法内置于钢管，可行性不大。新型整体式驱动桥壳的制造，急需开发能够保证桥拱外形和尺寸精度的成形方法。以著名的1141系列汽车驱动桥壳为例，产品桥拱的形状设计为近圆形，桥拱两侧具备大圆弧过渡弯曲，但是目前已有或提出的钢管扩胀方法对于成形大圆弧曲面轮廓难度较大，迫使该系列桥壳仍然选用钢板冲压焊接的工艺进行制造，为了保证足够的刚度和强度又不得不增加壁厚，导致重量大幅增加，与汽车轻量化的趋势不符。新型整体式驱动桥壳对形状尺寸精度要求很高，但是由于大圆弧曲面轮廓加工困难，目前国内外尚无能够完成具备大圆弧曲面轮廓桥拱的成形设备，制约了重型汽车整体式驱动桥壳的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，能够实现驱动桥壳桥拱圆弧轮廓面的精确成形，避免局部撕裂缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

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。

所述尖劈预扩胀成形机构包括支撑底座、预胀形凹模、首序预胀形尖劈和次序预胀形尖劈，支撑底座的顶板中心开设有椭圆形的通孔，支撑底座顶板的上表面设置有预胀形凹模，预胀形凹模的上表面设置有插鞘座Ⅰ和感知托板Ⅰ升降掠过上表面的位置感知信号器，沿预胀形凹模顶板宽度方向设置的两个插鞘座Ⅰ之间设置有安全板Ⅰ，支撑底座的同侧两端对称设置有气缸支架Ⅰ，气缸支架Ⅰ的上表面设置有固定板，固定板通过缸体夹固定安装有气缸Ⅰ，气缸Ⅰ的活塞杆末端与安全板Ⅰ相连，气缸Ⅰ的活塞杆可带动安全板Ⅰ从插鞘座Ⅰ穿过和抽出，所述支撑底座内腔两端对称设置有顶出油缸，顶出油缸的活塞杆末端与托板Ⅰ相连，首序预胀形尖劈和次序预胀形尖劈通过垫板安装于导轨座Ⅰ上，导轨座Ⅰ滑动吊装在压力机滑块Ⅰ的导轨Ⅰ上使尖劈对准预制孔。

所述芯模扩胀成形机构包括位于地面以下的基座、地面以上的缸体座、轴向制动尖劈和径向制动尖劈，所述基座中部安装有中心支撑台，中心支撑台的上表面设置有径向扩胀小车，径向扩胀小车与导棒一端相连，导棒另一端贯穿基座侧板且与锁杆一端铰接，锁杆另一端与锁紧装置铰接，导棒位于基座内的部分套有强力弹簧，中心支撑台的两侧设置有整形芯块，整形芯块滑动安装于轨道杆上，轨道杆一端嵌入中心支撑台的轨道槽内，另一端与卡位油缸固连，整形芯块侧壁与推杆一端连接，推杆另一端与复位油缸固连，复位油缸位于卡位油缸的正上方，复位油缸的缸底和卡位油缸的缸底均与基座的垂直导轨槽滑动连接，所述基座底部对称设置有托举油缸，托举油缸的活塞杆与轨道杆滑动连接，所述基座的中上部两侧内嵌有两个顶起油缸，顶起油缸通过其上的活塞杆与托盘相连，中心支撑台外侧设置有垫块，所述基座宽度方向一侧设置有垫块油缸，垫块油缸通过其上的活塞杆与垫块相连，垫块油缸的缸体通过缸体夹固定安装于垫板上，所述基座宽度方向另一侧设置有气缸支架Ⅱ，气缸支架Ⅱ的水平架与基座固定安装，气缸支架Ⅱ的顶板上表面通过气缸夹固定安装有气缸Ⅱ，所述缸体座对称布置于基座长度方向的两侧，缸体座与车轨一端相连，缸体座的上表面通过缸体夹安装有辅推油缸，辅推油缸的活塞杆末端与缓载小车一端相连，且缓载小车滑动安装于车轨上，所述基座顶部的托板Ⅱ上表面设置有径向扩胀凹模，径向扩胀凹模上表面的两端固定安装有插鞘座Ⅱ，沿基座宽度方向布置的两个插鞘座Ⅱ上安装有安全板Ⅱ，安全板Ⅱ与气缸Ⅱ的推杆相连，气缸Ⅱ的驱动推杆可带动安全板Ⅱ从插鞘座Ⅱ穿过和抽出，所述轴向制动尖劈和径向制动尖劈通过垫板安装在压力机滑块的滑轨上。

所述半封闭式加热炉采用中频感应加热原理，其轴向两侧各有一个内轮廓为半封闭方形、外轮廓为半封闭圆形的轴承，常态下轴承的开口朝向与半封闭式加热炉的开口朝向一致，半封闭式加热炉的轴承上安装有压力传感器。

所述工业机器人机构包括工业机器人底座和工业机器人，工业机器人安装于工业机器人底座上，工业机器人的末端执行器为一自适应两指夹爪，工业机器人底座呈“L”形，工业机器人底座通过螺栓固定安装于地面上，且工业机器人底座的侧面与支撑底座的侧面通过螺栓固定安装。

所述运输机构包括短轨道、长轨道、伸缩架、自适应两指夹爪和运输小车，所述长轨道与短轨道一端相连，且长轨道与短轨道垂直设置，短轨道另一端延伸至连接座和缸体座，所述长轨道上滑动安装有运输小车，运输小车沿长度方向两端均设置有伸缩架，伸缩架的末端安装有自适应两指夹爪，所述基座、半封闭式加热炉和支撑底座的对称中心线与长导轨的交点处均设置有控制运输小车运动的限位开关，所述运输小车底板的下表面的中心位置处安装有用于标记运输小车移动位置的红外线定位信号器，长轨道上的限位开关通过接收红外线定位信号器发射的信号来控制运输小车的运动。

首序预胀形尖劈分为变截面尖角部分和固定椭圆截面部分，次序预胀形尖劈和首序预胀形尖劈的结构相同，首序预胀形尖劈椭圆截面短轴长的尺寸等于基材中部方形截面的边长与桥拱总径向变形量的八分之一相加之和，次序预胀形尖劈椭圆截面短轴长的尺寸等于首序预胀形尖劈椭圆截面短轴长尺寸的二倍与预制孔中间部位宽度相减之差，其中，桥拱总径向变形量为桥拱的外径尺寸与基材中部方形截面边长之差。

径向扩胀小车和整形芯块的内侧有半封闭的斜角凹槽，径向制动尖劈和轴向制动尖劈通过插入斜角凹槽提供侧向分力，迫使径向扩胀小车和整形芯块运动。

缓载小车的内腔轮廓与驱动桥壳端部轴头外部轮廓的形状尺寸一致，两个相对工作的辅推油缸、缓载小车内腔与两个径向扩胀凹模之间狭长空间的中线在同一轴线上。

本发明的有益效果为：

1、本发明中厚壁整体式驱动桥壳桥拱的成形设备，适用于重型汽车整体式驱动桥壳中部桥拱的成形。

2、本发明中厚壁整体式驱动桥壳桥拱的成形设备的结构组成合理，各工序机构衔接流畅，运动机制丰富多样，涵盖平动、升降、旋转等多种运动形式，在有限的空间范围内可完成一系列高度立体化的成形动作，具备较高的自动化水平，有效缩短制造周期，从而可保证较高的生产效率，利于降低制造成本。

3、本发明中厚壁整体式驱动桥壳桥拱的成形设备功率小，结构设计紧凑，集成化程度高，操作简便，工艺流程分配合理，能够明显改善胀形区的应力状态，有效地避免管坯扩胀区的拉裂缺陷问题，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，保证了驱动桥壳桥拱圆弧曲面外壁的贴模性从而极大提高桥拱的形状尺寸精度，使驱动桥壳的外观及综合机械性能得到极大改善和提升。

4、中厚壁整体式驱动桥壳桥拱的成形设备性能齐全，包含尖劈预胀形、中部加热、径向复合机械胀形、轴向整形及运输等功能，结构紧凑，占地面积小，集成化程度高；设备各组成部分拆装容易，便于维护，使用过程受外界环境的影响很小，性能稳定，具备较长的使用寿命。

5、中厚壁整体式驱动桥壳桥拱的成形设备的性能可靠，各机构的运行动作具有高度的重复性和一致性，因此产品的标准化程度高，能够较好的满足驱动桥壳桥拱段的形状尺寸精度和壁厚要求，并有效避免桥拱的成形缺陷，极大降低废品率；设备具备较强的可推广性，经过少许改装可直接用于钢管扩张焊接轴头式桥壳的生产，该设备理念亦为中厚壁金属管类零件其他复杂外观的成形方式提供参考。

6、本发明生产工艺简单，操作可靠合理，消除了贯穿桥壳本体的焊缝，能够成形具有光滑圆弧过渡结构的桥拱，有利于驱动桥壳的结构优化，令钢管扩张式桥拱不再拘泥于菱形结构，美化桥壳外观的同时，也提高了产品的刚度和强度。

7、由于芯模与扩胀区内壁接触充分，使得桥拱拱面和圆弧过渡面的形状尺寸精度高，桥拱内部金属流线一致，桥壳在工作过程中应力分布均匀，有利于提高使用寿命。

8、本发明首次提出驱动桥壳桥拱的径向复合机械扩胀成形技术，即利用扩胀芯径向驱动桥拱逐渐弯曲胀大，同时在管坯两端施加轴向辅助推力用于缓解胀形区的拉应力状态。发明规定了施加的轴向辅助推力不得令钢管胀形区发生屈曲变形。本发明同时规定了径向复合机械扩胀前的加热温度区间，加热温度远低于钢管材料的再结晶温度，故径向复合机械扩胀处于等温成形的范畴。对扩胀区进行加热的目的是令这一部位的变形抗力减小，区别于非加热段，造成“两端硬，中间软”的效果，有利于中部桥拱的精确成形。

9、本发明为精确的成形驱动桥壳桥拱圆弧外形，改善桥拱应力分布，提高桥壳的承载能力和使用寿命，促进整体式驱动桥壳产品的结构升级和使用推广打下基础。本发明在整体式驱动桥壳的制造工序中首次采用双道次尖劈预扩胀，相比于使用一个较长的尖劈单道次预扩胀，本发明中的每个预扩胀尖劈的长度都大幅缩减，能够有效的节省尖劈材料、减轻滑块负重和缩短压力机工作空间高度。

附图说明

图1为本发明装置的整体正视图；

图2为本发明装置的整体俯视图；

图3为尖劈预扩胀成形机构下半部的俯视图；

图4为次序预胀形尖劈对预制孔进行扩胀的侧向剖面示意图；

图5为桥壳在尖劈预扩胀后被顶出的示意图；

图6为桥壳在扩胀区加热后放置于芯模胀形设备中的正视剖面图；

图7为径向复合机械扩胀成形过程中设备的正视剖面图；

图8为径向复合机械扩胀成形过程中设备的的侧视剖面图；

图9为径向复合机械扩胀成形过程中设备的的俯视剖面图；

图10为轴向整形过程中设备的正视剖面图；

图11为轴向整形过程中设备的俯视剖面图；

图12为桥壳完成桥拱扩胀成形后被顶出的示意图；

图13为驱动桥壳水平放置在半封闭加热炉上结构示意图；

图14为驱动桥壳翻转90°后在半封闭加热炉上结构示意图；

图15为完成两端阶梯轴成形、四面推方并在中部位置切割具有特定形状预制孔后的无缝钢管，即成形桥拱的基材；

图16为基材经过尖劈预扩胀后的驱动桥壳示意图；

图17为中厚壁整体式汽车驱动桥壳最终结构示意图；

1-支撑底座，2-安全板Ⅰ，3-预胀形凹模，4-插鞘座Ⅰ，5-气缸支架Ⅰ，6-固定板，7-气缸Ⅰ，8-顶出油缸，9-托板Ⅰ，10-首序预胀形尖劈，11-次序预胀形尖劈，12-导轨座Ⅰ，13-压力机滑块Ⅰ，14-导轨Ⅰ，15-基座，16-中心支撑台，17-径向扩胀小车，18-导棒，19-锁杆，20-锁紧装置，21-强力弹簧，22-整形芯块，23-轨道杆，24-卡位油缸，25-推杆，26-复位油缸，27-驱动桥壳，28-托举油缸，29-顶起油缸，30-托盘，31-垫块，32-垫块油缸，33-油缸垫板，34-气缸支架Ⅱ，35-缸体座，36-辅推油缸，37-缓载小车，38-车轨，39-三角板，40-径向扩胀凹模，41-桥拱，42-插鞘座Ⅱ，43-安全板Ⅱ，44-气缸Ⅱ，45-径向制动尖劈，46-轴向制动尖劈，47-导轨座Ⅱ，48-压力机滑块Ⅱ，49-导轨Ⅱ，50-半封闭式加热炉，51-工业机器人底座，52-工业机器人，53-短轨道，54-长轨道，55-伸缩架，56-自适应两指夹爪Ⅰ，57-运输小车，58-连接座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图17所示，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50、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58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35上通过半封闭式加热炉支架安装有半封闭式加热炉50，半封闭式加热炉50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。

所述尖劈预扩胀成形机构包括位于尖劈预扩胀成形机构的最底部的支撑底座1、预胀形尖劈15和次序预胀形尖劈11，用于支撑两个预胀形凹模3，支撑底座1的顶板中心开设有椭圆形的通孔，便于尖劈进入支撑底座1的空腔，支撑底座1顶板的上表面设置有对称分布的两个预胀形凹模3，预胀形凹模3的上表面沿长度方向设置有两组插鞘座Ⅰ4，且两组插鞘座Ⅰ4沿长度方向对称分布，每组的两个插鞘座Ⅰ4沿宽度方向对称分布，预胀形凹模3的上表面同时设置有感知托板Ⅰ9升降掠过上表面的位置感知信号器(可选型号：E18-2A30LA-H)，沿预胀形凹模3宽度方向设置的两个插鞘座Ⅰ4之间设置有安全板Ⅰ2，安全板Ⅰ2用于防止桥壳直臂在尖劈预扩胀过程中发生翘曲，以及在尖劈回程过程中使桥壳摆脱尖劈，起到打料的作用，支撑底座1的同侧两端对称设置有气缸支架Ⅰ5，且气缸支架Ⅰ5通过螺栓与支撑底座1固定安装，气缸支架Ⅰ5的上表面通过螺栓固定安装有固定板6，固定板6的上表面通过缸体夹和螺栓固定安装有气缸Ⅰ7，气缸Ⅰ7的活塞杆末端与安全板Ⅰ2相连，气缸Ⅰ7的活塞杆可带动安全板Ⅰ2从插鞘座Ⅰ4穿过和抽出，所述支撑底座1内腔沿长度方向对称设置有顶出油缸8，顶出油缸8的活塞杆末端与托板Ⅰ9相连，将尖劈扩胀后的桥壳顶出，首序预胀形尖劈10和次序预胀形尖劈11通过垫板安装于导轨座Ⅰ12上，导轨座Ⅰ12滑动吊装在压力机滑块Ⅰ13的导轨Ⅰ14上从而可使尖劈对准预制孔。

所述芯模扩胀成形机构包括位于地面以下的基座15、地面以上的缸体座35、轴向制动尖劈46和径向制动尖劈45，所述基座15中部安装有中心支撑台16，作为径向扩胀小车17的运动平台，中心支撑台16的上表面设置有两个径向扩胀小车17，桥拱在径向扩胀小车17的作用下完成圆弧成形，径向扩胀小车17与导棒18一端相连，导棒18另一端贯穿基座15侧板且与锁杆19一端铰接，锁杆19另一端与锁紧装置20铰接，锁紧装置20用于将径向扩胀小车17锁紧，导棒18位于基座15内的部分套有强力弹簧21，用于使径向扩胀小车17在制动尖劈回程后复位，中心支撑台16的两侧设置有整形芯块22，且两个整形芯块22呈背对背设置，整形芯块22滑动安装于轨道杆23上，整形芯块22可由轴向制动尖劈46和复位油缸26控制其在轨道杆23上的运动，轨道杆23的轴向行程与中心支撑块16的限位槽的深度相同，卡位油缸24驱动轨道杆23的一端插进中心支撑块16的限位槽内从而防止轨道杆23下坠，整形芯块22侧壁与推杆25一端连接，推杆25另一端与复位油缸26固连，复位油缸26用于限制整形芯块22的运动，复位油缸26位于卡位油缸24的正上方，复位油缸26的缸底和卡位油缸24的缸底均在基座15上的垂直导轨槽内滑动连接，所述基座15底部对称设置有托举油缸28，托举油缸28的活塞杆与轨道杆23固连，托举油缸28能够驱动整形芯块22、轨道杆23、推杆25、复位油缸26和卡位油缸24同时升起或降落，所述基座15的中上部两侧内嵌有两个顶起油缸29，顶起油缸29通过其上的活塞杆与托盘30相连，中心支撑台16外侧对称设置有垫块31，用于在轴向整形时驱动垫块31至轨道杆23下方为轨道杆23提供支撑，所述基座15宽度方向一侧设置有垫块油缸32，垫块油缸32通过其上的活塞杆与垫块31相连从而驱动垫块31在基座15的底面上往复滑动，垫块31在径向复合机械扩胀过程中处于基座15之外，垫块油缸32的缸体通过缸体夹固定安装于油缸垫板33上，所述基座15宽度方向另一侧设置有气缸支架Ⅱ34，气缸支架Ⅱ34的水平架通过螺栓与基座15固定安装，气缸支架Ⅱ34的顶板上表面通过气缸夹固定安装有气缸Ⅱ44，所述缸体座35对称布置于基座15长度方向的两侧，缸体座35与车轨38的一端相连，缸体座35的上表面通过缸体夹安装有辅推油缸36，辅推油缸36的活塞杆末端与缓载小车37的一端相连，辅推油缸36通过缓载小车37对桥壳两端施加轴向辅助推力，且缓载小车37滑动安装于车轨38上，辅推油缸36的轴线和缓载小车37的内腔轴线以及桥壳的中心线共线，所述基座15顶部的托板Ⅱ上表面设置有径向扩胀凹模40，径向扩胀凹模40的顶部设置有顶板，顶板上表面固定安装有两组插鞘座Ⅱ42，沿基座15宽度方向布置的两个插鞘座Ⅱ42之间穿插有安全板Ⅱ43，安全板Ⅱ43与气缸Ⅱ44的推杆25相连，气缸Ⅱ44的驱动推杆25可带动安全板Ⅱ43从插鞘座Ⅱ42穿过和抽出，所述轴向制动尖劈46和径向制动尖劈45通过垫板安装在压力机滑块Ⅱ48的导轨Ⅱ49上，单个径向制动尖劈45和两个轴向制动尖劈46呈品字型分布安装在导轨座Ⅱ47下方，且两个轴向制动尖劈46并排分布在径向制动尖劈45后方，压力机滑块Ⅱ48带动径向制动尖劈45下行驱动径向扩胀小车17运动；辅助油缸36驱动缓载小车37使其包纳驱动桥壳两端的阶梯轴并提供辅助推力，轴向制动尖劈46和径向制动尖劈45通过导轨座Ⅱ47安装在压力机滑块Ⅱ48的导轨Ⅱ49上，导轨座Ⅱ47在导轨Ⅱ49上移动从而使制动尖劈对准初始琵琶孔；径向制动尖劈45下行驱动两个径向扩胀小车17在中心支撑台16上反向运动，使驱动桥壳的桥拱径向张大。

所述半封闭式加热炉50采用中频感应加热原理，其轴向两侧各有一个内轮廓为半封闭方形、外轮廓为半封闭圆形的轴承，常态下轴承的开口朝向与半封闭式加热炉50的开口朝向一致，半封闭式加热炉50的轴承上安装有压力传感器Ⅱ(可选型号：SBT762)，用于检测半封闭式加热炉50上是否有桥壳。

所述工业机器人机构包括工业机器人底座51和工业机器人52(可选型号：BRIR801-5)，工业机器人52安装于工业机器人底座51上，工业机器人52的末端执行器为一自适应两指夹爪(可选型号：大寰AG-95L)，工业机器人底座51呈“L”形，工业机器人底座51通过螺栓固定安装于地面上，且工业机器人底座51的侧面与支撑底座1的侧面通过螺栓固定安装。

所述运输机构包括短轨道53、长轨道54、伸缩架55、自适应两指夹爪56和运输小车57，所述长轨道54与短轨道53一端相连，且长轨道54与短轨道53垂直设置，短轨道53另一端延伸至连接座58和缸体座35，短轨道53在维修长轨道54时，用于使运输小车57移动到短轨道53上，便于更换长轨道54，所述长轨道54上滑动安装有运输小车57，运输小车57沿长度方向两端均设置有伸缩架55，伸缩架55面对半封闭式加热炉50的一侧安装有自适应两指夹爪56，所述基座15、半封闭式加热炉50和支撑底座1的对称中心线与长导轨54的交点处均设置有控制运输小车57运动的限位开关(可选型号：LU672-5NA)，且基座15的对称中心线与长导轨54的交点处安装有第一限位开关，半封闭式加热炉50的对称中心线与长导轨54的交点处安装有第二限位开关，支撑底座1的对称中心线与长导轨54的交点处安装有第三限位开关，所述运输小车57底板的下表面的中心位置处安装有用于标记运输小车57移动位置的红外线定位信号器(可选型号：HO-Y650P100-26110)，长轨道54上的限位开关通过接收定位信号器发射的信号来控制运输小车57的运动。

首序预胀形尖劈10分为变截面尖角部分和固定椭圆截面部分，次序预胀形尖劈11和首序预胀形尖劈10的结构相同，首序预胀形尖劈10椭圆截面短轴长的尺寸等于基材中部方形截面的边长与桥拱总径向变形量的八分之一相加之和，次序预胀形尖劈11椭圆截面短轴长的尺寸等于首序预胀形尖劈10椭圆截面短轴长尺寸的二倍与预制孔中间部位宽度相减之差，其中，桥拱总径向变形量为桥拱的外径尺寸与基材中部方形截面边长之差。

径向扩胀小车17和整形芯块22的内侧有半封闭的斜角凹槽，径向制动尖劈45和轴向制动尖劈46通过插入斜角凹槽提供侧向分力，迫使径向扩胀小车17和整形芯块22运动。

缓载小车37的内腔轮廓与驱动桥壳端部轴头外部轮廓的形状尺寸一致，两个相对工作的辅推油缸36、缓载小车37内腔与两个径向扩胀凹模40之间狭长空间的中线在同一轴线上。

中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形方法，采用中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，包括以下步骤：

步骤1，取材：将完成两端阶梯轴成形、四面推方并在中部位置切割具有特定形状预制孔后的无缝钢管作为桥拱成形前的基材，无缝钢管的材质为合金结构钢20Mn2,壁厚为5-20mm，预制孔的周长设计为产品桥拱琵琶孔周长的1.1倍；

步骤2，确定桥拱在不同工序的径向变形量：桥拱在尖劈预扩胀过程中的径向变形量为总径向变形量的四分之一，且每个道次的尖劈预扩胀，均使桥拱扩胀区在径向上产生总径向变形量八分之一的扩张变形，剩余的径向变形量在径向复合机械扩胀过程中完成，其中桥拱的总径向变形量为桥拱的外径值与钢管推方后截面的边长之差，根据尖劈预扩胀工序的变形量的实际生产情况可对预胀形尖劈进行设计调整；

步骤3，双道次尖劈预扩胀：基材无需加热，预制孔完全由预扩胀尖劈渐进胀大，首先将基材放置于尖劈预扩胀成形机构的型槽中，启动气泵带动气缸Ⅰ7工作使安全板Ⅰ2穿过沿宽度方向设置的一个插鞘座Ⅰ4后插入另一个插鞘座Ⅰ4内并触发安装于预胀形凹模3表面且远离气缸Ⅰ7一侧的位置感知传感器Ⅰ(可选型号：IZE04-M12B50-NO3X-SP2)，位置感知传感器Ⅰ将到位信号反馈给压力机Ⅰ控制柜中的主控制器Ⅰ(可选型号：FX2N-32MR)，主控制器Ⅰ控制压力机Ⅰ工作，压力机Ⅰ的导轨座Ⅰ12在导轨Ⅰ14上移动，使首序预胀形尖劈10和预制孔中心对正，然后，压力机滑块Ⅰ13下行，使首序预胀形尖劈10渐进穿过预制孔并在首序预胀形尖劈10的椭圆截面部分完全没入预制孔的位置停止下行之后，压力机滑块Ⅰ13回程使首序预胀形尖劈10从预制孔拔出；导轨座Ⅰ12在导轨Ⅰ14上移动令次序预胀形尖劈11对准预制孔，然后压力机滑块Ⅰ13下行，使次序预胀形尖劈11渐进穿过预制孔并在次序预胀形尖劈11的椭圆截面部分完全没入预制孔的位置停止下行之后，压力机滑块Ⅰ13回程使次序预胀形尖劈11从预制孔拔出，并将回程到位信号发送至主控制器Ⅰ，此时预制孔最终形成可以容纳径向扩胀芯模的初始琵琶孔，主控制器Ⅰ发送指令给气泵，带动气缸Ⅰ7工作抽回安全板Ⅰ2后触发安装于预胀形凹模3表面且靠近气缸Ⅰ7一侧的位置感知传感器Ⅱ(型号同位置感知传感器Ⅰ)，位置感知传感器Ⅱ将安全板Ⅰ2抽回到位信号反馈给主控制器Ⅰ，尖劈预扩胀过程结束；

步骤4，驱动桥壳中部扩胀区加热：主控制器Ⅰ发送指令给液压系统中的油泵，油泵通过油箱吸油并带动顶出油缸8工作，顶出油缸8驱动托板Ⅰ9将驱动桥壳顶出后，托板Ⅰ9刚好掠过预胀形凹模3的上表面，并被设置在预胀形凹模3上表面的位置感知信号器Ⅲ(可选型号：E18-D80NK)所感知，该位置感知信号器Ⅲ将信号传递给位于顶出油缸8与油泵连接管路上的电磁阀，顶出油缸8停止工作，同时位置感知信号器Ⅲ将信号传递给主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ接收到位置感知信号器Ⅲ的信号后，立即向安放于地面的运输小车57的电机驱动器(可选型号：HBS2208SD)发送信号，驱动小车电机(可选型号：110HSE20N)带动运输小车57沿长轨道54向所述尖劈预扩胀成形机构的一端运动，当运输小车57与支撑底座1中心对正时，长轨道54上的第一限位开关在接收到位于运输小车57底面中心位置的红外线定位信号器所发送的信号之后，第一限位开关向主控制器Ⅰ传递信号，主控制器Ⅰ向运输小车57的电机驱动器发送停止指令使运输小车57停止，同时向安装于运输小车57上表面的伸缩架55的电机驱动器(可选型号：ZD-2HA860)发送指令，伸缩架55的电机(可选型号：86HBP115AL4S-TK0)动作带动伸缩架55伸出至自适应两指夹爪Ⅰ56能够抓取驱动桥壳直臂的位置后停止，伸缩架55的位移传感器Ⅰ(可选型号:ESA02)将伸出完成信号传送至主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ向自适应两指夹爪Ⅰ56的电机驱动器(可选型号：ZD-2HA860)发出指令使自适应两指夹爪Ⅰ56夹紧驱动桥壳桥拱两侧的直臂，主控制器Ⅰ在接收到设置在自适应两指夹爪Ⅰ56上的压力传感器Ⅰ(可选型号：TOP503S)所传递的不小于400牛的力学信号后向液压系统的油泵发送复位指令，使顶出油缸8携托板Ⅰ9复位，托板Ⅰ9下降掠过预胀形凹模3上表面时，预胀形凹模3上表面的位置感知信号器Ⅲ将信号传递给主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ向运输机构的伸缩架55的电机驱动器发送信号驱动伸缩架55的电机工作带动伸缩架55收缩，从而将尖劈预扩胀后的驱动桥壳从尖劈预扩胀成形机构上取下，伸缩架55的位移传感器Ⅰ将伸缩架55收缩完成的信号传递至主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ发送指令给运输小车57的电机驱动器，驱动小车电机使运输小车57沿着长轨道54向半封闭式加热炉50移动，当运输小车57移动至与半封闭式加热炉50中心对正时，半封闭式加热炉50正对面位于长轨道54上的第二限位开关接收到位于运输小车57底面中心位置的红外线定位信号器所发送的信号，然后第二限位开关将到位信号反馈给主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ向运输小车57的电机驱动器发送停止指令使运输小车57停止运动，同时主控制器Ⅰ向运输机构的伸缩架55的电机驱动器发送动作指令驱动伸缩架55电机正转，使伸缩架55向前伸出令驱动桥壳两端的直臂分别嵌入于半封闭式加热炉50两侧轴承的半封闭方形内轮廓中，此时尖劈预扩胀后的驱动桥壳中部桥拱部位位于半封闭式加热炉50的炉腔内，伸缩架55的位移传感器Ⅰ将前伸完成信号传送至主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ向自适应两指夹爪Ⅰ56的电机驱动器发送指令使自适应两指夹爪Ⅰ56松开，此时自适应两指夹爪Ⅰ56上的压力传感器Ⅰ将测得压力值为0的信号发送给主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ发送指令给伸缩架55的电机驱动器，驱动伸缩架55的电机反转收回伸缩架55及自适应两指夹爪Ⅰ56，此时半封闭式加热炉50完全支撑驱动桥壳，半封闭式加热炉50的压力传感器Ⅱ将压力信号传递至主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ向工业机器人52的关节驱动器及工业机器人52的自适应两指夹爪Ⅱ驱动器发送动作指令，使工业机器人52动作并通过其上的自适应两指夹爪Ⅱ抓住驱动桥壳暴露在半封闭式加热炉50外侧的直臂，之后工业机器人52对驱动桥壳施加扭矩使驱动桥壳的桥拱部位在半封闭式加热炉50内翻转90°后停止旋转，工业机器人52的角位移传感器向主控制器Ⅰ传递到位信号，主控制器Ⅰ收到信号后启动30秒计时程序，30秒过后，即尖劈预扩胀后的驱动桥壳扩胀区经半封闭式加热炉50加热至700℃～800℃后，主控制器Ⅰ向工业机器人52的关节驱动器发送复位动作信号，工业机器人52通过其自适应两指夹爪Ⅱ反向扭转驱动桥壳直臂使其旋转90°，工业机器人52的角位移传感器将复位完成信号传送至主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ分别向工业机器人52的自适应两指夹爪Ⅱ的电机驱动器和伸缩架55的电机驱动器发送动作信号，使自适应两指夹爪Ⅱ松开驱动桥壳的直臂，同时使伸缩架55向前伸出至自适应两指夹爪Ⅰ56能够抓取驱动桥壳直臂的位置后停止，伸缩架55的位移传感器Ⅰ将伸出完成信号传送至主控制器Ⅰ，主控制器Ⅰ向自适应两指夹爪Ⅰ56的电机驱动器发出指令使自适应两指夹爪Ⅰ56抓紧驱动桥壳桥拱两侧的直臂，主控制器Ⅰ在接收到设置在自适应两指夹爪Ⅰ56上的压力传感器Ⅰ所传递的不小于400牛的力学信号后，主控制器Ⅰ发送指令给伸缩架55的电机驱动器，驱动伸缩架电机反转使伸缩架55收缩至原位，此时伸缩架55通过自适应两指夹爪Ⅰ56将驱动桥壳从半封闭式加热炉50中取出，伸缩架55的位移传感器Ⅰ将伸缩架55收缩完成信号传递给主控制器Ⅰ，驱动桥壳中部扩胀区加热过程结束；

步骤5，径向复合机械扩胀成形：驱动桥壳中部扩胀区加热过程结束后，主控制器Ⅰ向运输小车57的电机驱动器发送指令，驱动小车电机使运输小车57沿长轨道54向芯模扩胀成形机构的一端移动，当运输小车57移动至与基座15中心对正时，基座15正对面位于长轨道54上的第三限位开关在接收到安装于运输小车57底面中心位置的红外线定位信号器所发送的信号后，第三限位开关将运输小车57到位信号传递至压力机Ⅱ控制柜中的主控制器Ⅱ(型号同主控制器Ⅰ)，主控制器Ⅱ立即向运输小车57的电机驱动器发送信号使运输小车57停止，同时主控制器Ⅱ向运输机构的伸缩架55的电机驱动器发送指令，伸缩架电机使伸缩架55向前伸出将驱动桥壳送至其轴线与基座15在长度方向上的中心线对正，伸缩架55的位移传感器Ⅰ将到位信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ向位于油泵与顶起油缸29连接管路上的电磁阀发送信号，油泵带动顶起油缸29驱动托盘30上升至托盘30与驱动桥壳的底面接触后停止，标记托盘30上升高度的位移传感器Ⅱ(可选型号:ESA02)将到位信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ向运输机构的自适应两指夹爪Ⅰ56的电机驱动器发送指令，使自适应两指夹爪Ⅰ56松开从而令驱动桥壳完全由托盘30支撑，此时自适应两指夹爪Ⅰ56上的压力传感器Ⅰ将测得压力值为0的信号发送给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ向伸缩架55的电机驱动器发送复位指令，使伸缩架55携自适应两指夹爪Ⅰ56撤回，伸缩架55的位移传感器Ⅰ将复位完成信号传送至主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ发送指令给位于油泵与顶起油缸29连接管路上的电磁阀，使顶起油缸29带动托盘30下降使尖劈预扩胀后的驱动桥壳放置于芯模扩胀成形机构的型槽中，其中初始琵琶孔的中心与中心支撑台16的中心对正，从而令两个径向扩胀小车17的芯模被初始琵琶孔包纳，此时托盘30的位移传感器Ⅱ将顶起油缸29复位完成的信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ发送指令给气泵，使气缸Ⅱ44驱动安全板Ⅱ43插入插鞘座Ⅱ42并触发远离气缸Ⅱ44一侧的位置感知传感器Ⅳ(型号同位置感知传感器Ⅰ)，位置感知传感器Ⅳ将安全板Ⅱ43的到位信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ发送指令给位于油泵和辅推油缸36连接管路上的电磁阀，使辅推油缸36驱动缓载小车37前进使其逐渐包纳驱动桥壳两端的阶梯轴，在缓载小车37的内腔底面触及阶梯轴的端面后，位于缓载小车37底面的碰撞检测传感器(可选型号：A38Arduino)将触碰信号给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ向位于油泵和辅推油缸36连接管路上的电磁阀发送指令使缓载小车37停止前进，同时主控制器Ⅱ控制压力机Ⅱ工作，压力机Ⅱ的导轨座Ⅱ47在导轨Ⅱ49上移动，使径向制动尖劈45对准由两个径向扩胀小车17背对贴紧形成的尖劈槽；压力机滑块Ⅱ48下行，当径向制动尖劈45驱动两个径向扩胀小车17开始反向运动后，内嵌于任一径向扩胀小车17贴合壁的用于监测两个贴合壁间距的位移传感器Ⅲ(可选型号：XM18-3008PMU)将两贴合壁间距大于0的信号传送至主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ向位于油泵和辅推油缸36连接管路上的电磁阀发送指令使辅推油缸36驱动缓载小车37持续对驱动桥壳两端施加200kN的轴向辅助推力，当桥拱的外壁与径向扩胀凹模40的内壁贴紧后，径向扩胀小车17上的位移传感器Ⅲ将贴合壁间距达到预定值(桥拱内壁最大径向尺寸减去径向扩胀小车17的芯模在扩胀方向外形尺寸的2倍所得的差值)的信号反馈到主控制器Ⅱ，此时锁紧装置20将锁杆19锁紧以使径向扩胀小车17不动，主控制器Ⅱ发送指令给位于油泵和辅推油缸36连接管路上的电磁阀，使辅推油缸36停止施加轴向推力并使缓载小车37退回原位，同时压力机滑块Ⅱ48带动径向制动尖劈45回程并通过主控制器Ⅱ发送指令给位于油泵和托举油缸28连接管路上的电磁阀，径向复合机械扩胀过程结束，径向复合机械扩胀过程中，桥拱的胀大以径向扩胀小车17的径向运动为主导，而轴向辅助推力并未令扩胀区发生屈曲失稳。径向复合机械扩胀过程中，扩胀区金属的切向应力为拉应力，轴向辅助推力的作用是缓解扩胀区金属的应力状态，避免扩胀区由于拉应力过大而撕裂；

步骤6，轴向整形：位于油泵和托举油缸28连接管路上的电磁阀接收指令，使托举油缸28将整形芯块22、轨道杆23、推杆25、复位油缸26和卡位油缸24一同向上顶起，轨道杆23的一端与中心支撑台16两侧的垂直轨道槽滑动连接，中心支撑台16的垂直轨道槽的顶端与限位槽相连，轨道杆23被顶起上升的过程会受到限位槽顶面的阻挡而无法继续上升，此时轨道杆23对准中心支撑台16的限位槽，基座15内腔底面上标记轨道杆23上升高度的位移传感器Ⅳ(可选型号:ESA02)将停止上升信号传送至主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ向位于油泵与卡位油缸24之间的电磁阀发送指令使卡位油缸24驱动轨道杆23的一端插进中心支撑台16的限位槽内从而防止轨道杆23下坠，并通过中心支撑台16的限位槽槽底的压力传感器Ⅲ将压力信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ控制卡位油缸24连接管上的电磁阀关闭的同时将垫块油缸32连接管上的电磁阀打开，垫块油缸32驱动垫块31运动至轨道杆23的下方用于支撑轨道杆23，垫块油缸32上标记垫块31运动距离的位移传感器Ⅴ将垫块31到位信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ控制压力机Ⅱ工作，压力机Ⅱ的导轨座Ⅱ47在导轨Ⅱ49上移动，使轴向制动尖劈46对准相应整形芯块22的尖劈槽后，压力机滑块Ⅱ48带动轴向制动尖劈46下行，驱动两个整形芯块22反向运动，迫使桥拱两侧与管坯直臂段结合的圆弧弯曲部位与扩胀凹模贴合，从而消除钢管胀形区和径向扩胀凹模40的间隙，此时内嵌于任一整形芯块22内侧壁用于标记两个内侧壁间距的位移传感器Ⅵ(型号同位移传感器Ⅲ)将间距达到预定值(该值为两个径向扩胀小车17的贴合壁间距的2倍)的信号传送给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ启动10s计时程序进行保压，10s后，轴向制动尖劈46随压力机滑块Ⅱ48回程后将回程到位信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ发送指令给油泵和复位油缸26连接管上的电磁阀，使复位油缸26驱动推杆25使整形芯块22复位，位移传感器Ⅵ将整形芯块22复位完成的信号传递给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ控制复位油缸26连接管上电磁阀关闭的同时控制垫块油缸32连接管上的电磁阀打开，使垫块油缸32将垫块31撤回原位，垫块油缸32上的位移传感器Ⅴ将回程完毕信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ控制垫块油缸32连接管上的电磁阀关闭同时控制卡位油缸24连接管上的电磁阀打开，使卡位油缸24将轨道杆23从限位槽中抽出至原位，主控制Ⅱ控制卡位油缸24连接管上的电磁阀关闭的同时控制托举油缸28连接管上的电磁阀打开，使托举油缸28收缩其推杆25使整形芯块22、轨道杆23、推杆25、复位油缸26和卡位油缸24降落至整形前的位置；然后，锁紧装置20解锁，强力弹簧21使两个径向扩胀小车17退回原位贴紧，径向扩胀小车17上的位移传感器Ⅲ将贴合壁间距为0的信号传递至主控制器Ⅱ；最后，主控制器Ⅱ发送指令给气泵，使气缸Ⅱ44撤回安全板Ⅱ43后触发靠近气缸Ⅱ44一侧的位置感知传感器Ⅴ，位置感知传感器Ⅴ将信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ发送指令给油泵和顶起油缸29连接管上的电磁阀，使顶起油缸29驱动托盘30将驱动桥壳从芯模成形设备中顶出，通过位置感知传感器Ⅴ将信号反馈给主控制器Ⅱ，主控制器Ⅱ发送停止指令给油泵并控制顶出油缸8连接管上的电磁阀关闭，轴向整形过程结束，将驱动桥壳取下，进入下一道工序；

步骤7，切除驱动桥壳琵琶孔两侧缺口并封焊三角板39，沿着琵琶孔的走向将预制孔两侧由于张开导致壁厚减薄的部位切除，从而形成四个近三角形的缺口，将壁厚相等且与缺口形状全等的三角形钢板补焊至缺口，三角板39弧边与琵琶孔内缘剩余部分构成完整的圆形，桥拱41成形完成。

Claims (9)

1.一种中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：所述尖劈预扩胀成形机构包括支撑底座、预胀形凹模、首序预胀形尖劈和次序预胀形尖劈，支撑底座的顶板中心开设有椭圆形的通孔，支撑底座顶板的上表面设置有预胀形凹模，预胀形凹模的上表面设置有插鞘座Ⅰ和感知托板Ⅰ升降掠过上表面的位置感知信号器，沿预胀形凹模顶板宽度方向设置的两个插鞘座Ⅰ之间设置有安全板Ⅰ，支撑底座的同侧两端对称设置有气缸支架Ⅰ，气缸支架Ⅰ的上表面设置有固定板，固定板通过缸体夹固定安装有气缸Ⅰ，气缸Ⅰ的活塞杆末端与安全板Ⅰ相连，气缸Ⅰ的活塞杆可带动安全板Ⅰ从插鞘座Ⅰ穿过和抽出，所述支撑底座内腔两端对称设置有顶出油缸，顶出油缸的活塞杆末端与托板Ⅰ相连，首序预胀形尖劈和次序预胀形尖劈通过垫板安装于导轨座Ⅰ上，导轨座Ⅰ滑动吊装在压力机滑块Ⅰ的导轨Ⅰ上使尖劈对准预制孔。

3.根据权利要求1所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：所述芯模扩胀成形机构包括位于地面以下的基座、地面以上的缸体座、轴向制动尖劈和径向制动尖劈，所述基座中部安装有中心支撑台，中心支撑台的上表面设置有径向扩胀小车，径向扩胀小车与导棒一端相连，导棒另一端贯穿基座侧板且与锁杆一端铰接，锁杆另一端与锁紧装置铰接，导棒位于基座内的部分套有强力弹簧，中心支撑台的两侧设置有整形芯块，整形芯块滑动安装于轨道杆上，轨道杆一端嵌入中心支撑台的轨道槽内，另一端与卡位油缸固连，整形芯块侧壁与推杆一端连接，推杆另一端与复位油缸固连，复位油缸位于卡位油缸的正上方，复位油缸的缸底和卡位油缸的缸底均与基座的垂直导轨槽滑动连接，所述基座底部对称设置有托举油缸，托举油缸的活塞杆与轨道杆滑动连接，所述基座的中上部两侧内嵌有两个顶起油缸，顶起油缸通过其上的活塞杆与托盘相连，中心支撑台外侧设置有垫块，所述基座宽度方向一侧设置有垫块油缸，垫块油缸通过其上的活塞杆与垫块相连，垫块油缸的缸体通过缸体夹固定安装于垫板上，所述基座宽度方向另一侧设置有气缸支架Ⅱ，气缸支架Ⅱ的水平架与基座固定安装，气缸支架Ⅱ的顶板上表面通过气缸夹固定安装有气缸Ⅱ，所述缸体座对称布置于基座长度方向的两侧，缸体座与车轨一端相连，缸体座的上表面通过缸体夹安装有辅推油缸，辅推油缸的活塞杆末端与缓载小车一端相连，且缓载小车滑动安装于车轨上，所述基座顶部的托板Ⅱ上表面设置有径向扩胀凹模，径向扩胀凹模上表面的两端固定安装有插鞘座Ⅱ，沿基座宽度方向布置的两个插鞘座Ⅱ上安装有安全板Ⅱ，安全板Ⅱ与气缸Ⅱ的推杆相连，气缸Ⅱ的驱动推杆可带动安全板Ⅱ从插鞘座Ⅱ穿过和抽出，所述轴向制动尖劈和径向制动尖劈通过垫板安装在压力机滑块的滑轨上。

4.根据权利要求1所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：所述半封闭式加热炉采用中频感应加热原理，其轴向两侧各有一个内轮廓为半封闭方形、外轮廓为半封闭圆形的轴承，常态下轴承的开口朝向与半封闭式加热炉的开口朝向一致，半封闭式加热炉的轴承上安装有压力传感器。

5.根据权利要求1所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：所述工业机器人机构包括工业机器人底座和工业机器人，工业机器人安装于工业机器人底座上，工业机器人的末端执行器为一自适应两指夹爪，工业机器人底座呈“L”形，工业机器人底座通过螺栓固定安装于地面上，且工业机器人底座的侧面与支撑底座的侧面通过螺栓固定安装。

6.根据权利要求1所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：所述运输机构包括短轨道、长轨道、伸缩架、自适应两指夹爪和运输小车，所述长轨道与短轨道一端相连，且长轨道与短轨道垂直设置，短轨道另一端延伸至连接座和缸体座，所述长轨道上滑动安装有运输小车，运输小车沿长度方向两端均设置有伸缩架，伸缩架的末端安装有自适应两指夹爪，所述基座、半封闭式加热炉和支撑底座的对称中心线与长导轨的交点处均设置有控制运输小车运动的限位开关，所述运输小车底板的下表面的中心位置处安装有用于标记运输小车移动位置的红外线定位信号器，长轨道上的限位开关通过接收红外线定位信号器发射的信号来控制运输小车的运动。

7.根据权利要求2所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：首序预胀形尖劈分为变截面尖角部分和固定椭圆截面部分，次序预胀形尖劈和首序预胀形尖劈的结构相同，首序预胀形尖劈椭圆截面短轴长的尺寸等于基材中部方形截面的边长与桥拱总径向变形量的八分之一相加之和，次序预胀形尖劈椭圆截面短轴长的尺寸等于首序预胀形尖劈椭圆截面短轴长尺寸的二倍与预制孔中间部位宽度相减之差，其中，桥拱总径向变形量为桥拱的外径尺寸与基材中部方形截面边长之差。

8.根据权利要求3所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：径向扩胀小车和整形芯块的内侧有半封闭的斜角凹槽，径向制动尖劈和轴向制动尖劈插入斜角凹槽内提供侧向分力，迫使径向扩胀小车和整形芯块运动。

9.根据权利要求3所述的中厚壁整体式汽车驱动桥壳桥拱的成形设备，其特征在于：缓载小车的内腔轮廓与驱动桥壳端部轴头外部轮廓的形状尺寸一致，两个相对工作的辅推油缸、缓载小车内腔与两个径向扩胀凹模之间狭长空间的中线在同一轴线上。