载重10t带有后盖的整体成形无焊缝商用汽车桥壳的制作方法

本实用新型涉及一种汽车零部件技术领域，具体地涉及一种载重10t带有后盖的整体成形无焊缝商用汽车桥壳。

背景技术：

桥壳是汽车上重要的承载件及传力件，其主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等，要求具有较高的强度刚度及疲劳寿命。汽车桥壳为中间径向尺寸远大于两侧尺寸的异形管类件，其中间径向尺寸和形状由安放于其内部的主减速齿轮确定，左右侧尺寸和形状由与其连接的板簧座确定，左右端部尺寸和形状由与其连接的半轴套管确定。目前可采用铸造、冲压焊接和钢管扩张成形的方法制得。铸造桥壳强度、刚度大，但重量大，生产过程污染环境、耗材耗能。冲压焊接桥壳由桥壳本体(由两个冲压成形的桥壳半壳体对焊而成)、四块三角钢板、一个加强圈和一个冲压成形后盖组焊而成，其重量较铸造桥壳轻，仅为铸造桥壳的75％左右，但壁厚单一、工序多、材料利用率低，且焊缝质量难保证，使用中易出现漏油、折断等现象。

液压胀形是一种管类件整体塑性成形的新方法，中国专利[zl201310191336.6]提供一种用钢管胀压成形方法制造汽车桥壳，即将无缝钢圆管两端缩径后中部进行液压胀形得到轴对称或近于轴对称状的鼓肚状胀形管坯，然后向其内部充液并利用压制模具从上下、前后四个方向进行整体压制成形得到中部带有后油盖和附加前平盖的桥壳管件，切割附加前平盖，再两端焊接半轴套管。

液压胀形方法理论上可以实现桥壳本体与后盖的整体成形，制得变截面、变壁厚、无焊缝、轮廓清晰的桥壳管件，如图1所示，但针对不同承载轴荷的桥壳产品，需要设计出满足液压胀形方法的桥壳结构，若设计不当，在生产过程中可能出现胀裂、失稳、褶皱等质量问题，造成桥壳产品无法生产。然而，目前未见对整体成形桥壳结构设计的公开文献报道，因此，本实用新型提供了整体成形汽车桥壳结构的设计方法。

技术实现要素：

为了满足采用液压胀形方法制造汽车桥壳的要求，本实用新型提供一种载重10t带有后盖的整体成形无焊缝商用汽车桥壳，该实用新型汽车桥壳采用液压胀形方法制造，所述汽车桥壳本体与后盖整体成形，具有无焊缝、轮廓清晰、重量轻、强度刚度高的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种载重10t带有后盖的整体成形无焊缝商用汽车桥壳，所述汽车桥壳的球状后盖与桥壳本体整体成形、无焊缝，桥壳外形呈左右两侧径向尺寸小、中间径向尺寸大的琵琶状，所述汽车桥壳左右两侧为与半轴套管连接、圆形截面的圆管区，与所述圆管区相连的为与板簧座连接、矩形截面的直臂区，所述汽车桥壳中部为异形截面的桥包区；所述汽车桥壳沿轴线由圆管区至桥包区，壁厚呈由厚变薄的变壁厚，截面呈由圆形到异形的变截面，且各截面垂直弯曲强度接近等强度状态；所述汽车桥壳总长l＝1500～1650mm；所述汽车桥壳左右两端圆管区的圆截面外径φ＝166～174mm、壁厚t1＝14mm～16mm；所述直臂区矩形截面高度h2＝153mm～163mm、宽度w2＝153mm～163mm、壁厚t2＝13mm～15mm，所述左侧直臂区长l1＝567～617mm、右侧直臂区长l2＝543～593mm；

所述汽车桥壳中部桥包区包括球状后盖、成形后需切割琵琶孔的下平面、过渡段以及桥梁，所述桥包区通过横截面为矩形的过渡段与左右两侧直臂区连接，所述球状后盖由上部半径为sr1的球面和底部与桥壳水平轴线夹角为β的锥面构成，所述球面与锥面相切连接，所述锥面通过圆角与过渡段上平面i光滑连接，所述桥梁由前后对称、相距w1、半径为r2的弧面构成，所述弧面两侧与过渡段前后对称的斜平面ii连接，所述斜平面ii通过半径为r3的过渡圆角与直臂区前后侧平面光滑连接；根据主减速大齿轮的尺寸，在保证大齿轮运动无干涉、润滑足够的条件下，减少后盖容积，减少润滑油装有量，进而减轻整车重量，所述球状后盖左侧长度l3＝237mm～244mm、后盖右侧长度l4＝237mm～244mm、后盖最高点壁厚t4＝7.0mm～8.0mm，所述后盖球面半径sr1＝240～246mm、球面最高点至下平面高度h1＝308mm～314mm，后盖底部锥角β＝55°～70°，左右侧过渡段的上平面i距下平面高度h＝155mm～160mm、壁厚t3＝12mm～10.5mm，前后侧桥梁宽度w1＝487mm～493mm、弧面半径r2＝242mm～248mm、壁厚t5＝7.5mm～9.0mm，所述过渡段前后对称的斜平面ii与桥壳水平轴线的倾斜角α＝27°～30°，过渡圆角半径r3＝197mm～203mm；

所述整体成形桥壳的壁厚是：沿桥壳轴线方向从两端圆管区至中间桥包区后盖最高点壁厚数值逐渐由大变小；汽车桥壳各截面垂直弯曲强度接近相等，整个桥壳呈近等强度梁状态；汽车桥壳整体质量较冲压焊接桥壳减少(8～10)％；

所述桥壳后盖内侧焊有支撑环的结构：在后盖内侧底部锥面处，焊有厚度t6＝8mm～14mm的支撑环，以起到主减速器安装定位的作用；

所述桥壳的强度刚度性能：按照qc/t533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》进行垂直静刚度和弯曲疲劳试验，试验结果为每米轮距变形(0.85～0.95)mm/m，2.5倍满载轴荷下中值寿命(95～120)万次，试验结果数值波动范围远小于冲压焊接桥壳，强度性能较冲压焊接桥壳提高(25～35)％以上，其数值远远超过qc/t534-1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》中规定的每米轮距变形小于1.5mm/m，中值寿命不低于80万次。

所述桥壳下平面在桥壳整体成形后需要切割琵琶孔，焊接加强圈，以便连接主减速器壳，所述下平面需保证平面度δ1为1.5mm。

所述直臂区与钢板弹簧连接，需保证平面度δ2为1.0mm。

本实用新型的有益效果是：该实用新型为整体成形的载重10t商用汽车桥壳，所述汽车桥壳轮廓清晰、表面无焊缝，成形质量良好，重量较冲压焊接桥壳减轻8％以上。汽车桥壳沿轴线方向从圆管区至中间后盖最高点壁厚数值由厚变薄，整个桥壳呈等强度梁状态，强度性能较冲压焊接桥壳提高30％以上，每米轮距变形低于国家标准30％，中值寿命高于国家标准25％，所述汽车桥壳生产过程以水为介质，绿色环保、无污染。

附图说明

图1是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳上下结构三维示意图；

图2是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳各区段结构三维示意图；

图3是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳主视图；

图4是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳俯视图；

图5是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳中间最大横截面左视断面图；

图6是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳断面图a-a；

图7是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳断面图b-b；

图8是载重10t带有后盖的整体成形无焊缝的商用汽车桥壳断面图c-c。

在上述附图中，1-载重10t带有后盖的整体成形无焊缝汽车桥壳，2-琵琶孔，3-支撑环。

具体实施方式

实施例

在本实施例中提供了一支载重10t带有后盖的整体成形无焊缝商用汽车桥壳(见图1、图2)，所述汽车桥壳1总长l为1560mm，其桥壳左右两端与半轴套管连接的圆管区的圆截面外径φ为170mm；与板簧座连接的直臂高度h2为158mm、直臂宽度w2为158mm，所述左直臂区长l1为592mm、右直臂区长l2为568mm；根据主减速大齿轮的尺寸，在保证大齿轮运动无干涉、润滑足够的条件下，减少后盖容积，减少润滑油装有量，进而减轻整车重量，所述汽车桥壳1后盖左侧长度l3为241mm、后盖右侧长度l4为241mm，所述后盖中部最高处球面半径sr1为247mm、球面最高点至下平面高度h1为311mm,后盖底部锥角β为65°，左右侧过渡段的上平面i距下平面高度h为158mm，前后桥梁宽度w1为490mm，弧面半径r2＝245mm,所述过渡段前后对称的斜平面ii与桥壳水平轴线的倾斜角α为28°，过渡圆角半径r3为200mm(见图3、图4)。

所述整体成形的汽车桥壳1沿轴线方向从两端圆管区至中间后盖最高点壁厚数值逐渐由大变小，整个桥壳呈等强度梁状态，所述圆形截面圆管区壁厚t1为15mm、矩形截面直臂区壁厚t2为14.5mm、矩形截面直臂区与后盖过渡段壁厚t3为11.3mm、后盖最高点壁厚t4为7.8mm、前后桥梁壁厚t5为8.3mm(见图4)。

所述后盖内侧，与后盖底部锥面接触，焊有支撑环3，起到主减速器安装定位的作用，支撑环3厚度t6为11mm。

所述汽车桥壳1的下平面在桥壳整体成形后需要切割琵琶孔2，焊接加强圈，以便连接主减速器壳，所述下平面需保证平面度δ1为1.5mm。

所述直臂区与钢板弹簧连接，需保证平面度δ2为1.0mm。

所述桥壳按照qc/t533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》进行垂直静刚度和弯曲疲劳试验，试验结果为每米轮距变形0.92mm/m，2.5倍满载轴荷下中值寿命117万次，试验结果数值波动范围远小于冲压焊接桥壳，强度性能较冲压焊接桥壳提高30％以上，其数值远远超过qc/t534-1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》中规定的每米轮距变形小于1.5mm/m，中值寿命不低于80万次。