CN207668267U - 一种驱动桥桥壳液压胀形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种驱动桥桥壳液压胀形装置，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且之间为间隙配合，以解决成形过程中相互产生的运动干涉；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。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。

Description

一种驱动桥桥壳液压胀形装置

技术领域

本实用新型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设备。

背景技术

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 CN103084460 B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。

为了克服现有技术中的不足，需要先对液压胀形设备进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种驱动桥桥壳液压胀形装置，改变驱动桥桥壳液压成形方法。

本实用新型技术方案是，

一种驱动桥桥壳液压成形装置，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。

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。

优选进一步，第二密封滑块一端通过第二弹簧组件轴向与第二滑动模的内腔壁连接，第二密封滑块另一端与第二密封压块端口相邻并设有预成形管坯管口的密封盖结构。

优选进一步，过渡滑动模设有导孔，中间滑动模上设有第二导套，第二导柱自身左右对称安装在第二上固定模和第二下固定模上。

优选进一步，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类球状预成形变腔。

本实用新型的有益效果是：

1、制造的桥壳，壁厚分布合理，同等重量下比冲压焊接桥壳强度和刚度高。

2、产品外形与传统冲压焊接桥壳一致，可以互换。

3、采用带背压冲头的滑动式模具液压胀形，单次胀形量即可达1.8倍以上，壁厚减薄量不超过10％，胀形后无需去应力退火。取消去应力退火工序，可提高桥壳的生产效率，改善桥壳的内腔清洁度。同时带背压冲头的滑动式模具液压胀形，成形中所需的背压冲头压力和胀形内压均较小，减小了成形设备的吨位。

4、缩径工序可最少化。

总之，本实用新型具备了使桥壳液压成形工序简化，生产效率显著提高，液压成形制造成本显著降低的优点，从而可达到驱动桥桥壳用液压成形工艺替代传统冲压焊接工艺的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例3.5吨轻卡桥壳的产品示意图。

图2为本实用新型实施例3.5吨轻卡桥壳的产品侧视示意图。

图3为本实用新型实施例初始焊管管坯的示意图。

图4为本实用新型实施例初始焊管管坯的A-A截面示意图。

图5为本实用新型实施例第一次缩径后管坯的示意图。

图6为本实用新型实施例第一次缩径后管坯的B-B截面示意图。

图7为本实用新型实施例第二次缩径后管坯的示意图。

图8为本实用新型实施例第二次缩径后管坯的C-C截面示意图。

图9为本实用新型实施例第一次液压胀形后管坯的示意图。

图10为本实用新型实施例第一次液压胀形后管坯的D-D截面示意图。

图11为本实用新型实施例第二次液压胀形后管坯的示意图。

图12为本实用新型实施例第二次液压胀形后管坯的E-E截面示意图。

图13为本实用新型实施例压制成形后管坯的示意图。

图14为本实用新型实施例压制成形后管坯的F-F截面示意图。

图15为本实用新型实施例第一次液压胀形的模具示意图。

图16为本实用新型实施例第一次液压胀形的模具G-G截面示意图。

图17为本实用新型实施例第一次液压胀形的加载曲线示意图。

图18为本实用新型实施例第二次液压胀形的模具示意图。

图19为本实用新型实施例第二次液压胀形的加载曲线示意图。

在图15中，第一次液压胀形的模具包括滑动模11,弹簧组件12，密封圈13，密封滑块14，密封压块15，连接螺栓16，开槽滑动模17，矩形背压冲头18，上模座19，背压冲头油缸110，上固定模111，焊管112，导柱113，导套114，下固定模115，下模座116；

在图18中，第二次液压胀形的模具包括第二滑动模21,第二弹簧组件22，第二密封圈23，第二密封滑块24，第二密封压块25，第二连接螺栓26，过渡滑动模27，第二导柱28，中间滑动模29，第二导套210，第二上固定模211，预成形管坯212，第二上模座213，第二下模座214，第二下固定模215。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型驱动桥桥壳液压胀形装置作进一步的详细描述。

图1－2所示为本实用新型实施例的3.5吨轻卡桥壳示意图，其主要外形参数包括：壁厚6mm，桥包中间截面高度为L4为340mm、后盖高度SR163.2、桥包两侧方形截面尺寸为□L1×L196×96mm，桥壳两端圆截面外径为φ96mm，桥包过渡圆角为R16，R 20等。图2中焊管焊缝001放置在前平面处。

图15、16为本实用新型实施例的第一次液压胀形模具的结构示意图。模具本体由滑动模11,弹簧组件12，密封圈13，密封滑块14，密封压块15，连接螺栓16，开槽滑动模17，矩形背压冲头18，上模座19，背压冲头油缸110，上固定模111，焊管112，导柱113，导套114，下固定模115，下模座116组成。滑动模11和开槽滑动模17相连，由导柱112和导套113提供导向，共同在上模座 19和下模座116形成的空腔中滑动。导柱112安装在上固定模111和下固定模 115上。上固定模111和下固定模115上加工出6组矩形导向槽117和限位台阶 118，6组矩形背压冲头18在矩形导向槽117中滑动，当成形结束时会碰触到固定模上的限位台阶118，使背压冲头停止滑动。矩形背压冲头与管坯接触面为内凹的圆柱面，圆柱面半径等于固定模的内腔半径。6组背压冲头油缸110与6组矩形背压冲头18分别相连，固定在上模座19和下模座116上。

图18为本实用新型实施例的第二次液压胀形模具的结构示意图。模具本体由第二滑动模21,第二弹簧组件22，第二密封圈23，第二密封滑块24，第二密封压块25，第二连接螺栓26，过渡滑动模27，第二导柱28，中间滑动模29，第二导套210，第二上固定模211，预成形管坯212，第二上模座213，第二下模座214，第二下固定模215组成。第二滑动模21、过渡滑动模27和中间滑动模29相连，由第二导柱28和第二导套210提供导向，共同在第二上模座213和第二下模座214形成的空腔中滑动。第二导柱28安装在第二上固定模211和第二下固定模215上。

本实用新型实施例的3.5吨轻卡桥壳液压成形方法的工艺步骤如下：

(1)选用外径d₀＝134mm、壁厚5.5mm的QSTE340TM焊管，焊管母材延伸率不低于25％，焊缝延伸率不低于17％，如图3、图4所示。

(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＝φ134mm减至d₁＝φ114mm，缩径比为L₁/L₀＝0.85，如图5、图6所示。

(3)管坯两侧第二次推拉缩径：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＝φ114mm减至d₂＝φ96mm，缩径比为L₂/L₁＝0.84，如图7、图8所示。

(4)管坯两端加工密封端口。

(5)管坯中部第一次液压胀形：第一次液压胀形的模具，如图15、图16所示，上模座19装在三向液压机的上垂直滑块上，下模座116装在工作台上。左、右滑动模11分别安装在液压机的左、右滑块上；液压机左、右滑块分别带动左、右滑动模滑动，液压机垂直滑块带动上模座19上下运动。

首先将管坯按图16所示放入模具中，液压机垂直滑块带动上模座19向下运动并合模。液压机左、右滑块分别带动密封滑块14、密封压块15、左、右滑动模11一起运动，对管坯两端进行密封。当开槽滑动模17与上固定模111之间间距为180mm时，液压机左、右滑块停止运动。矩形背压冲头18在背压冲头油缸 110的作用下，夹紧管坯。图16中，6组矩形背压冲头18在背压冲头油缸作用下，由上固定模111、下固定模115上的矩形槽提供导向，向管坯外表面施加背压力F。

液压系统按图17所示的加载曲线，对管坯内部充液加压P，同时背压冲头油缸通过矩形背压冲头18向管坯外表面施加径向背压反力F。液压机左、右的滑动模17从两侧同步推进直至合模，使管坯中部胀形，如图9、10管坯中间截面的外径增大至d₃＝φ240mm，胀形比为L₃/L₀＝1.79。液压系统按图17所示的加载曲线如：

(6)管坯中部第二次液压胀形：第二次液压胀形的模具，如图18所示，第二上模座213装在三向液压机的上垂直滑块上，第二下模座214装在工作台上。左、右第二滑动模21分别安装在液压机的左、右滑块上；液压机左、右滑块分别带动左、右滑动模滑动，液压机垂直滑块带动第二上模座213上下运动。

首先将管坯按图18所示放入模具中，液压机垂直滑块带动第二上模座213 向下运动并合模。液压机左、右滑块分别带动第二密封滑块24、第二密封压块25、左、右第二滑动模21一起运动，对管坯两端进行密封。当滑动模29与第二上固定模211之间间距为25mm时，液压机左、右滑块停止运动。

液压系统按图19所示的加载曲线，对管坯内部充液加压P。液压机左、右滑块从两侧同步推进直至合模，使管坯中部胀形，管坯中间截面的周长增大至 L₄≈966mm，胀形比为L₄/L₃＝1.27，得到图11、12所示的非轴对称异形件。

液压系统按图19所示的加载曲线如：

(7)充液压制成形：在四向液压机上使用压制模具，管坯内压保持为恒定的20MPa，从上下、前后四个方向对预成形管坯压制，压制结束后保持整形压力为60MPa，得到前平后球状的桥壳半成品，如图13，图14所示。

(8)切除附加的平面前盖，得到桥壳产品。

上述的实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其作用，而非用于限制本实用新型。应当指出，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，可以对缩径次数、缩径与胀形的先后顺序、背压冲头的导向方式等进行若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种驱动桥桥壳液压胀形装置，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。

2.根据权利要求1所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，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（116）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。

3.根据权利要求2所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，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。

4.根据权利要求3所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，其特征在于，密封滑块（14）一端通过弹簧组件（12）轴向与滑动模（11）的内腔壁连接，密封滑块（14）另一端与密封压块（15）端口相邻并设有管坯管口的密封盖结构。

5.根据权利要求2所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，其特征在于，开槽滑动模（17）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（117）位置方向一致。

6.根据权利要求2所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，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（111）和下固定模（115）的内腔半径，矩形背压冲头（18）内凹的圆柱弧面形成管坯类圆柱形腔；矩形背压冲头（18）分别连接一只背压冲头油缸（110），背压冲头油缸（110）固定在上模座（19）及下模座（116）上。

7.根据权利要求1所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，其特征在于，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（21）、一对过渡滑动模（27）和一对中间滑动模（29），及第二上模座（213）、第二上固定模（211）、第二下固定模（215）和第二下模座（214），第二滑动模（21）和过渡滑动模（27）固定连接，过渡滑动模（27）及中间滑动模（29）通过第二导柱（28）和第二导套（210）结构与第二上模座（213）和第二下固定模（215）形成的空腔滑动连接；第二上固定模（211）和第二下固定模（215）设置在所述空腔轴向的中间位置；过渡滑动模（27）内腔外端为预成形管坯（212）的套接口端，过渡滑动模（27）内腔内端、中间滑动模（29）的内腔及第二上固定模（211）和第二下固定模（215）组成的模腔形成预成形管坯的预成形变腔，第二滑动模（21）设有与预成形管坯（212）内部连通的液压通道。

8.根据权利要求7所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，其特征在于，第二滑动模（21）的内腔设有第二密封滑块（24）和第二密封压块（25），第二密封压块（25）固定在第二滑动模（21）和过渡滑动模（27）之间的连接位置上，第二密封滑块（24）与第二滑动模（21）的内腔轴向滑动连接，第二密封压块（25）的内腔与过渡滑动模（27）内腔外端共同形成预成形管坯（212）的套接口，第二滑动模（21）的液压管孔通过第二密封滑块（24）的中孔与预成形管坯（212）内部连通。

9.根据权利要求7所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，其特征在于，第二密封滑块（24）一端通过第二弹簧组件（22）轴向与第二滑动模（21）的内腔壁连接，第二密封滑块（24）另一端与第二密封压块（25）端口相邻并设有预成形管坯管口的密封盖结构；过渡滑动模（27）设有导孔，中间滑动模（29）上设有第二导套（210），第二导柱（28）自身左右对称安装在第二上固定模（211）和第二下固定模（215）上。

10.根据权利要求7所述的驱动桥桥壳液压胀形装置，其特征在于，中间滑动模（29）的内腔及第二上固定模（211）和第二下固定模（215）组成的模腔形成预成形管坯的类球状预成形变腔。