专利名称：汽车桥壳类件的半滑动式液压胀形工艺及其模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车桥壳类件的制造工艺及模具，特别是涉及一种汽车桥壳类件的半滑动式液压胀形工艺及其模具。
背景技术：
汽车驱动桥桥壳属于大型复杂截面直轴管类件，强度刚度要求高，其几何尺寸大， 横截面当量直径差值大，而且形状复杂，存在过渡小圆角。目前，该类制件主要用铸造方法 和冲压焊接方法制造。铸造制件强度刚度大，能够铸造出不同的壁厚，但质量大，加工面多； 冲压焊接制件质量轻，生产率高，但材料利用率低，制件壁厚单一难以达到较好的性能要 求。结合汽车桥壳类件的形状特点及性能要求，选择管应用液压胀形方法制造合理， 但胀形量大需要两次液体胀形，而且技术上难度大。选用固定式液压胀形，管坯单次胀形 量小，管壁厚度减薄量大；选用一般滑动式液压胀形，轴向力通过滑动模具有效作用在管坯 上，单次胀形量大，但易出现胀裂、褶皱等缺陷，而且设备吨位大。
发明内容
为了制造出高性能低成本的汽车桥壳类件，本发明提供一种汽车桥壳类件的半滑 动式液压胀形工艺及其模具。使用该工艺及模具制造汽车桥壳类件，其制件壁厚变化合理， 强度刚度提高30 %，制造工序简化，成本降低20 %。本发明所采用的技术方案是根据汽车桥壳类件的形状特点，选用钢管先将其两 侧部分缩径至制件尺寸，再将中间部分经两次液压胀形扩张成形。第一次胀形后管坯中 部变成马鞍形，第一次胀形时左、右滑动模块水平进给量为(A1-A2)/2，第一次液压胀形前 左右滑动模块之间距为A1, A1 = 150 230mm ；第一次液压胀形固定模块的宽度A2, A2 = 80 150mm。退火后经第二次胀形精确成形，第二次胀形时左右滑动模块水平进给量为 (A2-A3)/2，第二次液压胀形固定模块的宽度A3，A3 = 50 100mm。两次液压胀形均采用半 滑动式胀形模具。假想将汽车桥壳类制件沿轴向分成包含最大横截面的中间部分与左右两 部分，相应的将第二次胀形模具本体设计成三部分模块，各部分模块的型腔与制件相应部 分的外表面一致。中间模块为上下两部分，分别与上下模导板相连，在胀形中保持不动，称 为固定模块。左右模块由轴向分模的几部分组成，也可以采用整体结构，分别与三向液压机 的左右滑块相连，液压胀形时带动管坯相向运动实现轴向补料，称为滑动模块。第一次胀形 模具中间固定模块的上固定模块和下固定模块的型腔根据马鞍形管坯形状设计，鞍底直径 为Cl1 = (1. 40 1. 55) d0,鞍顶直径为d2 = (1. 05 1. 10) (I1，马鞍形凹曲线曲率半径为R1 =100 180mm ；固定模块的宽度A2 = 80 150mm ；两次液压胀形模具的左、右滑动模块相 同；胀形前管坯初始直径为Cltl = 89 260mm。第二次胀形模具本体设计成三部分模块，各 部分模块的型腔与制件相应部分的外表面一致；固定模块的型腔包含制件最大横截面宽度 为 A3, A3 = 50 100mm。
第二次胀形模具固定模块的尺寸根据零件强度、装配尺寸及省力效果几方面综合 考虑，第一次胀形模具中间固定模块的型腔根据马鞍形管坯形状设计。两次液压胀形模具 的左右滑动模块相同。本发明的有益效果是用半滑动式液压胀形工艺代替铸造方法制造汽车桥壳类 件，减轻质量30%，降低成本20%。用半滑动式液压胀形工艺代替冲压焊接方法制造汽车 桥壳类件，制件壁厚分布合理，强度刚度提高30%，制造工序简化，成本降低20 %。半滑动 式液压胀形工艺与传统的液压胀形工艺相比，管坯单次胀形量大，管壁厚度减薄量小，成形 便于控制，设备吨位减小50%。
下面结合附图和实施例对汽车桥壳类件半滑动式液压胀形工艺作进一步说明。图1是汽车桥壳类件液压胀形工艺简图；图2是试制出的汽车桥壳模拟样件；图3是汽车桥壳类件第一次液压胀形；
图4是汽车桥壳类件第二次液压胀形。在图3、4中，1.左滑动模块III，1'.右滑动模块III，2.高压管接头，3.密封块 1,4.密封块ΙΙ，5.螺栓，6.左滑动模块11，6'.右滑动模块11，7.0型密封圈1，8.左滑动 模块1，8'.右滑动模块Ι，9.导向销，10.上固定模块，10'.下固定模块，11.管坯，12.上 模导板，12'.下模导板，13.0型密封圈II，14.高压表，15.圆柱销，16.放油孔。
具体实施例方式实施例图1是本发明公开的汽车桥壳类件半滑动式液压胀形工艺简图，图3、图4是汽车 桥壳类件第一次液压胀形和第二次液压胀形采用的模具结构示意图。在本发明中汽车桥壳 类件半滑动式液压胀形模具，包括中间上下固定模块(10. 10')、左右滑动模块(6，6')、 上模导板12、下模导板12'、高压管接头2、高压表14和放油孔16，其中，中间固定模块分 为上固定模块10和下固定模块10'，上固定模块10和下固定模块10'分别与上模导板 12和下模导板12'连接在一起。中间固定模块与左、右滑动模块之间由导向销9保证同轴 度。左、右滑动模块(6，6')的结构相同，其中，左滑动模块6由三部分组成，左滑动模块 11(6)分别与左滑动模块I (8)、左滑动模块III(I)由螺栓5连接，通过圆柱销15保持同轴 度，左滑动模块II (6)的两端装有0型密封圈I (7)和0型密封圈II (13)。第一次胀形模 具中间固定模块的上固定模块10和下固定模块10'的型腔按照马鞍形管坯形状设计，鞍 底直径为Cl1 = 155mm，鞍顶直径为d2 = 165mm，马鞍形凹曲线曲率半径为R1 = 160mm ；固定 模块的宽度A2 = 85mm ；两次液压胀形模具的左、右滑动模块相同；胀形前管坯初始直径(Itl =102mm。第二次胀形模具本体设计成三部分模块，各部分模块的型腔与制件相应部分的外 表面一致，固定模块的型腔包含制件最大横截面，其宽度为A3 = 50 100mm。左滑动模块 III (1)中过盈配合镶入密封块I (3)、密封块II (4)，密封块I (3)端面倒成锥面与管坯11端 面接触实现锥面密封，密封块II (4)的内孔直径较管坯11的外径小0. 2mm以实现动密封。汽车桥壳类件的半滑动式液压胀形工艺，包括如下步骤
1)采用半滑动式液压胀形模具，其上固定模块10和下固定模块10'安装在三向 液压机的垂直滑块及工作台上，左、右滑动模块分别安装在液压机的左右水平滑块上；液压 机左右滑块分别带动左、右滑动模块运动，液压机垂直滑块带动上固定模块10运动。2)选用的管坯11初始直径为dQ = 102mm，先将其左右两侧缩径至制件要求的尺 寸，端部直径为de，胀形前管坯总长度L1 = 1160mm，长度为Ltl = 365mm的中间坯料为预胀 形部分(见图la)。3)将管坯11放入左、右滑动模块型腔中，液压机左右滑块分别带动左、右滑动模 块相向运动，当两者之间距为A1 = 160mm时，停下。4)液压系统通过高压管接头2向管坯11内快速注入低压液体，待高压表14显示 出一定的压力时停止。5)液压系统按预定的要求压力向管坯11内注入高压液体，同时液压机左右滑块 分别带动左、右滑动模块相向运动，直到分别与固定模块接触为止，胀形结束。第一次胀形 时左右滑动模块水平进给量为(Al-A2)/2 = (160-85)/2 = 37. 5mm，第一次液压胀形后管坯 11的长度减至L2 = 1085mm,中部变为马鞍形(见图lb)，鞍底直径为(I1 = 155mm，鞍顶直径 为d2 = 165mm，马鞍形凹曲线曲率半径为R1 = 160mm。6)液压机左右滑块分别带动左、右滑动模块回程至预定的位置，左、右滑动模块不 离开上下模导板，停下。7)制件中液体通过下模导板中的放油孔16流回收集装置。8)液压机垂直滑块带动上固定模块10回程，取制件，第一次液压胀形结束。9)将上述制件退火，三向液压机更换上固定模块10、下固定模块10'，进行第二 次液压胀形，按工序按步骤3) 步骤8)，在工序3)中，将管坯11放入左、右滑动模块型腔 中，液压机左右滑块分别带动左、右滑动模块相向运动，当两者之间距为A2时，停下；在步骤 5)中第二次胀形时左右滑动模块水平进给量为(A2-A3)/2 = (85-50)/2 = 17. 5mm，第二次 液压胀形固定模块的宽度为A3 = 50mm，胀形前左右滑动模块之间距为A2 = 85mm(等于第 一次胀形固定模块宽度)。经第二次液压胀形，制件精确成形，制件中间部分最大当量直径 为 d3 = 212mm，长度减至 L3 = 1050mm(见图 lc、图 2)。
权利要求
一种汽车桥壳类件的半滑动式液压胀形工艺，其特征是所述胀形工艺包括如下步骤1)采用半滑动式液压胀形模具，其上固定模块(10)和下固定模块(10′)安装在三向液压机的垂直滑块及工作台上，左、右滑动模块(6，6′)分别安装在液压机的左、右水平滑块上；液压机左、右滑块分别带动左、右滑动模块运动，液压机垂直滑块带动上固定模块(10)运动；2)选用的管坯(11)初始直径为d0，d0＝89～260mm，先将其左右两侧缩径至制件要求的尺寸，端部直径为de，长度为L0的中间坯料为预胀形部分；3)将管坯(11)放入左、右滑动模块型腔中，液压机左右滑块分别带动左、右滑动模块相向运动，当两者之间距为A1时，停下；4)液压系统通过高压管接头(2)向管坯(11)内快速注入低压液体，待高压表(14)显示出一定的压力时停止；5)液压系统按预定的要求压力向管坯(11)内注入高压液体，同时液压机左、右滑块分别带动左、右滑动模块相向运动，直到分别与固定模块接触为止，胀形结束；第一次液压胀形后管坯(11)的长度减至L2，中部变为马鞍形，鞍底直径为d1＝(1.40～1.55)d0，鞍顶直径为d2＝(1.05～1.10)d1，马鞍形凹曲线曲率半径为R1＝100～180mm；6)液压机左、右滑块分别带动左、右滑动模块回程至预定的位置，左、右滑动模块不离开上下模导板，停下；7)制件中液体通过下模导板中的放油孔(16)流回收集装置；8)液压机垂直滑块带动上固定模块(10)回程，取制件；第一次液压胀形结束；9)将上述制件退火，三向液压机更换上固定模块(10)、下固定模块(10′)，进行第二次液压胀形，工序按3)～8)，在工序3)中，将管坯(11)放入左、右滑动模块型腔中，液压机左右滑块分别带动左、右滑动模块相向运动，当两者之间距为A2时，停下；在工序5)中进行第二次胀形，经第二次液压胀形，制件精确成形，第二次液压胀形后的制件长度减至L3。
2.根据权利要求1所述的汽车桥壳类件的半滑动式液压胀形工艺，其特征是第一次 胀形时左、右滑动模块水平进给量为(A1-A2)/2，第一次液压胀形前左右滑动模块之间距为 A1, A1 = 150 230mm ；第一次液压胀形固定模块的宽度为A2, A2 = 80 150mm。
3.根据权利要求1所述的汽车桥壳类件的半滑动式液压胀形工艺，其特征是第二次 胀形时左右滑动模块水平进给量为(A2-A3)/2，第二次液压胀形固定模块的宽度为A3, A3 = 50 100mm。
4.一种如权利要求1所述的汽车桥壳类件半滑动式液压胀形工艺的模具，包括上模导 板(12)、下模导板(12')、高压管接头(2)、高压表(14)和放油孔(16)，其特征是中间固 定模块分为上固定模块(10)和下固定模块(10')，所述上固定模块(10)和下固定模块 (10')分别与上模导板(12)和下模导板(12')连接在一起；上下固定模块(10，10')与 左、右滑动模块之间由导向销(9)保证同轴度；左右滑动模块的结构相同，其中，左滑动模 块由三部分组成，其中，左滑动模块11(6)分别与左滑动模块I (8)、左滑动模块III(I)由螺 栓(5)连接，通过圆柱销(15)保持同轴度，左滑动模块11(6)的两端装有O型密封圈1(7) 和O型密封圈11(13)。
5.根据权利要求4所述的半滑动式液压胀形模具，其特征是第一次胀形模具中间固定模块的上固定模块(10)和下固定模块(10')的型腔根据马鞍形管坯形状设计，鞍底直 径为Cl1= (1. 40 1.55) dQ，鞍顶直径为d2= (1.05 1. 10) Cl1，马鞍形凹曲线曲率半径为 R1 = 100 180mm ；固定模块的宽度A2 = 80 150mm ；两次液压胀形模具的左、右滑动模块 相同。
6.根据权利要求4所述的半滑动式液压胀形模具，其特征是第二次胀形模具本体设 计成三部分模块，各部分模块的型腔与制件相应部分的外表面一致；固定模块的型腔包含 制件最大横截面，其宽度为A3 = 50 100mm。
7.根据权利要求4所述的半滑动式液压胀形模具，其特征是左滑动模块III(I)中过 盈配合镶入密封块I (3)、密封块II (4)，密封块I (3)端面倒成锥面与管坯(11)端面接触实 现锥面密封，密封块II (4)的内孔直径较管坯(11)的外径小0. 2 0. 5mm以实现动密封。
全文摘要
本发明公开一种汽车桥壳类件的半滑动式液压胀形工艺及其模具，该发明使用本体由中间上下固定模块(10，10′)、左右滑动模块(6，6′)组成的半滑动式胀形模具，将缩径后的管坯(11)经两次液压胀形成形，第一次液压胀形后管坯中部为马鞍形，退火后经第二次液压胀形精确成形。上下固定模块在胀形中不动，胀形后用于卸件。左右滑动模块(6，6′)采用整体结构(或由轴向分模的几部分组成)，分别与三向液压机的左右滑块相连一起水平运动。第二次液压胀形固定模块的型腔包含制件的最大横截面，第一次液压胀形的固定模块的型腔根据马鞍形胀形管坯设计。使用该工艺代替铸造方法和冲压焊接方法，制造工序简化，成本降低20％，制件强度刚度提高30％。
文档编号B21D26/02GK101823096SQ20101014662
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月12日 优先权日2010年4月12日
发明者王连东 申请人:燕山大学