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CN110369594B - 一种制造整体式后桥壳零件的成形方法 - Google Patents

一种制造整体式后桥壳零件的成形方法 Download PDF

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CN110369594B CN201910731244.XA CN201910731244A CN110369594B CN 110369594 B CN110369594 B CN 110369594B CN 201910731244 A CN201910731244 A CN 201910731244A CN 110369594 B CN110369594 B CN 110369594B
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Abstract

本发明公开一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，所述零件成形的制造设备包括管端预成形装置、零件预胀形装置和零件终成形装置，所述成形方法包括以下步骤：管端预成形、零件预胀形和零件终成形，首先将管坯的端部预成型为锥面，然后将端部呈锥面的管坯经过预胀形和终成形步骤得到零件。本发明采用液压成形的工艺方法制造整体式后桥壳，不仅零件强度好，而且消除了回弹的影响，保证零件形状的准确，由于桥壳采用一体成形，提高了材料利用率，降低了零件重量，成形后不再有焊接工序，可从根本上解决由于焊缝开裂导致的漏油等故障。同时，由于没有焊缝，避免了焊接缺陷，而且因为变形充分，材料得到了显著的强化，也提高了零件的强度。

Description

一种制造整体式后桥壳零件的成形方法
技术领域
本发明涉及汽车桥壳零件制造领域，具体的是一种制造整体式后桥壳零件的成形方法。
背景技术
汽车后桥壳的传统制造工艺，一般采用整体铸造或上下两瓣分别冲压再焊接成整体的方式。整体铸造方法的缺点是零件重量偏大，不利于车身减重及油耗降低；上下两瓣分别冲压组件再焊接的缺点是焊接坡口加工效率低，焊缝长，焊接后零件变形量大，焊接缺陷难以避免。目前常见的还有用整块钢板冷冲压成形后再焊接的方法，这种方法在制造过程中，零件回弹变形较大，不易调整，工作时焊缝处易受力不均引起应力集中，容易引起疲劳开裂和漏油等故障。
现有常见的方法是用整块钢板为坯料，一般经6个基本工序成形：拉深、切边冲孔、翻边、侧翻边和卷圆、整形、焊接中缝；
(1)拉深：使用方形坯料，将桥壳后侧的圆凸包拉出。
(2)修边冲孔：修剪掉坯料周边多余的板料，并将凸包上的圆孔冲出。
(3)翻边：将两侧的边向下垂直翻边，使得整个零件的截面呈U形。
(4)侧翻边卷圆：采用侧成形方式完成整个零件成形。
(5)整形：零件成形后产生较大回弹，导致配合面精度较差，影响焊接质量，因此需要对零件进行整形。
(6)焊接中缝：零件成形后，在中间位置预留小于焊丝尺寸的宽度，焊接后零件才成为一个整体的桥壳。
采用上述常见的冷冲压方案，主要有以下两个缺点：
1、焊接成品率低，零件回弹变形较大，需要增加整形工序，调试周期较长，零件生产质量不稳定，影响装车；
2、焊缝区尺寸精度不易保证，焊缝较长易出现焊接缺陷，导致疲劳开裂及漏油等问题，影响汽车安全和用户体验。
基于以上背景技术下，现提出一种制造整体式后桥壳零件的成形方法。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，本发明以圆柱形直管为原料，采用液压成形的工艺方法制造整体式后桥壳，不仅零件强度好，而且消除了回弹的影响，保证零件形状的准确；
由于桥壳采用一体成形，提高了材料利用率，降低了零件重量，成形后不再有焊接工序，可从根本上解决由于焊缝开裂导致的漏油等故障。
同时，本发明用液压成形的方法制造整体式后桥壳零件，由于胀形量较大，材料发生足够的塑性变形，因此零件的回弹变形量很小，零件尺寸精度较好；
由于没有焊缝，避免了焊接缺陷，使零件的可靠性提高，不会产生焊缝的疲劳开裂以及漏油等问题，而且因为变形充分，材料得到了显著的强化，也提高了零件的强度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，所述零件成形的制造设备包括管端预成形装置、零件预胀形装置和零件终成形装置。
所述管端预成形装置包括下模定位块和设置在下模定位块上方的上模压料块，下模定位块和上模压料块之间设有管坯，管坯一侧方设有预成形镶块，预成形镶块端部开有锥形孔，管坯另一侧端部设有管坯支撑块。
所述零件预胀形装置包括第一下模座和设置在第一下模座上端的第一上模座，第一下模座的上端和第一上模座的底端分别设有第一下模镶块和第一上模镶块，第一下模镶块和第一上模镶块之间的两侧端分别设有第一补水密封推头和第一密封推头，第一补水密封推头内开有贯穿的第一补水孔。
所述零件终成形装置包括第二下模座和设置在第二下模座上端的第二上模座，第二下模座的上端和第二上模座的底端分别设有第二下模镶块和第二上模镶块，第二下模镶块和第二上模镶块之间的两侧端分别设有第二补水密封推头和第二密封推头，第二补水密封推头内开有贯穿的第二补水孔。
所述成形方法包括以下步骤：
一、管端预成形
1)、将管坯放置在下模定位块上，管坯一端紧靠在管坯支撑块上；
2)、上模压料块向下运动直至上模压料块和下模定位块压住管坯后停止运动；
3)、压住管坯后，预成形镶块向管坯方向运动，使得锥形孔和管坯相配合，预成形镶块继续向管坯方向运动，直至将管坯的端部成形出锥形，管坯的端面成形为锥面。
二、零件预胀形
1)、将步骤一得到的管坯插入第一下模镶块和第一上模镶块之间，第一上模镶块和第一上模座向下运动，直至第一下模镶块和第一上模镶块合模后停止运动；
2)、合模完成后，分别将第一补水密封推头和第一密封推头插入第一下模镶块和第一上模镶块两侧之间，插入后对管坯两侧的管口进行封堵，然后从第一补水密封推头内的第一补水孔内注水直至将管坯内注满水为止，待确认密封后，从第一补水孔对管内进行加压，逐渐加压到低压状态；
3)、在低压状态下，确保第一补水密封推头和第一密封推头完全密封时，通过油缸驱动第一补水密封推头和第一密封推头向内侧推进；
4)、待第一补水密封推头和第一密封推头运动到位后，继续增加管内压力至所需成形压力，直至管坯涨形至模具的预胀形状态；
5)、涨形结束后，降低管内压力至3-5Mpa，驱动第一补水密封推头和第一密封推头使其向外侧回退5-10mm，将管坯内压力释放至0Mpa，第一补水密封推头和第一密封推头继续后退至起始状态；
6)、打开第一上模镶块和第一上模座，取出管坯。
三、零件终成形
1)、将步骤二得到的管坯放在第二下模镶块上，第二上模镶块和第二上模座向下运动，直至第二下模镶块和第二上模镶块合模后停止运动；
2)、合模完成后，分别将第二补水密封推头和第二密封推头插入第二下模镶块和第二上模镶块两侧之间，插入后对管坯两侧的管口进行封堵，然后从第二补水密封推头内的第二补水孔内注水直至将管坯内注满水为止，待确认密封后，从第二补水孔对管内进行加压，逐渐加压到低压状态；
3)、在低压状态下，确保第二补水密封推头和第二密封推头完全密封时，通过油缸驱动第二补水密封推头和第二密封推头向内侧推进；
4)、待第二补水密封推头和第二密封推头运动到位后，继续增加管内压力至所需成形压力，直至管坯涨形至模具的预胀形状态；
5)、涨形结束后，降低管内压力至3-5Mpa，驱动第二补水密封推头和第二密封推头使其向外侧回退5-10mm，将管坯内压力释放至0Mpa，第二补水密封推头和第二密封推头继续后退至起始状态；
6)、打开第二上模镶块和第二上模座，取出管坯。
进一步地，所述管端预成形装置、零件预胀形装置和零件终成形装置分别用于管坯的端部预成型、管坯的中部预胀形和管坯的终成形。
进一步地，所述第一下模镶块和第一上模镶块结构相同，中部均呈凹陷椭球型。
进一步地，所述步骤二和步骤三中确认密封的方式均为:先检测管内压力在2-5Mpa压力下能否保持2-5s，能保持住说明密封完好，如果压力一直下降，说明密封未起作用，将第一补水密封推头和第一密封推头继续往内移动即可密封。
进一步地，所述步骤二和步骤三中的低压压强均为10-20Mpa。
进一步地，所述步骤二和步骤三中的油缸的驱动力均需大于2.94*10^6N，匀速驱动的速度为20-30mm/s。
进一步地，所述步骤二和步骤三中推进的距离均由油缸上的位移传感器控制，通过位移传感器反馈移动的距离进而控制位移距离。
进一步地，所述步骤二和步骤三中所需成形压力均为250Mpa，使得管坯涨满模具。
本发明的有益效果：
1、本发明以圆柱形直管为原料，采用液压成形的工艺方法制造整体式后桥壳，不仅零件强度好，而且消除了回弹的影响，保证零件形状的准确；
由于桥壳采用一体成形，提高了材料利用率，降低了零件重量，成形后不再有焊接工序，可从根本上解决由于焊缝开裂导致的漏油等故障。
2、本发明用液压成形的方法制造整体式后桥壳零件，由于胀形量较大，材料发生足够的塑性变形，因此零件的回弹变形量很小，零件尺寸精度较好；
由于没有焊缝，避免了焊接缺陷，使零件的可靠性提高，不会产生焊缝的疲劳开裂以及漏油等问题，而且因为变形充分，材料得到了显著的强化，也提高了零件的强度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明预成形装置示意图；
图2是本发明预成形装置合模示意图；
图3是本发明零件预胀形装置剖视示意图；
图4是本发明零件预胀形装置剖视示意图；
图5是本发明零件预胀形装置侧面剖视示意图；
图6是本发明零件终成形装置剖视示意图；
图7是本发明零件终成形装置剖视示意图；
图8是本发明零件终成形装置侧面剖视示意图；
图9是本发明管坯示意图；
图10是本发明管坯预胀形示意图；
图11是本发明管坯终成形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，所述零件成形的制造设备包括管端预成形装置1、零件预胀形装置2和零件终成形装置3。所述管端预成形装置1、零件预胀形装置2和零件终成形装置3分别用于管坯A的端部预成型、管坯A的中部预胀形和管坯A的终成形。
如图1和2所示，管端预成形装置1包括下模定位块12和设置在下模定位块12上方的上模压料块13，下模定位块12和上模压料块13之间设有管坯A，管坯A一侧方设有预成形镶块11，预成形镶块11端部开有锥形孔1101，管坯A另一侧端部设有管坯支撑块15。
如图3、4和5所示，零件预胀形装置2包括第一下模座22和设置在第一下模座22上端的第一上模座25，第一下模座22的上端和第一上模座25的底端分别设有第一下模镶块23和第一上模镶块24，第一下模镶块23和第一上模镶块24结构相同，第一下模镶块23和第一上模镶块24之间放置有管坯A。第一下模镶块23和第一上模镶块24之间的两侧端分别设有第一补水密封推头21和第一密封推头26，第一补水密封推头21内开有贯穿的第一补水孔2101。
如图6、7和8所示，零件终成形装置3包括第二下模座32和设置在第二下模座32上端的第二上模座35，第二下模座32的上端和第二上模座35的底端分别设有第二下模镶块33和第二上模镶块34，第二下模镶块33和第二上模镶块34放置有管坯A。第二下模镶块33和第二上模镶块34之间的两侧端分别设有第二补水密封推头31和第二密封推头36，第二补水密封推头31内开有贯穿的第二补水孔3101。
所述成形方法包括以下步骤：
一、管端预成形
1)、将管坯A放置在下模定位块12上，管坯A一端紧靠在管坯支撑块15上，如图1所示；
2)、上模压料块13向下运动直至上模压料块13和下模定位块12压住管坯A后停止运动，保证管坯A的位置固定，如图2所示；
3)、压住管坯A后，预成形镶块11向管坯A方向运动，使得锥形孔1101和管坯A相配合，预成形镶块11继续向管坯A方向运动，直至将管坯A的端部成形出锥形，管坯A的端面成形为锥面。
管端预成形的主要目的在于：使得管坯在成形后形成一个锥面，这样能让管坯在后续的操作中更加顺利地放进预成形模具中，在预成形时，液压再把锥面涨形至模具型面的尺寸。
二、零件预胀形
1)、将步骤一得到的管坯插入第一下模镶块23和第一上模镶块24之间，第一上模镶块24和第一上模座25向下运动，直至第一下模镶块23和第一上模镶块24合模后停止运动，如图3所示；
2)、合模完成后，分别将第一补水密封推头21和第一密封推头26插入第一下模镶块23和第一上模镶块24两侧之间，插入后对管坯两侧的管口进行封堵，然后从第一补水密封推头21内的第一补水孔2101内注水直至将管坯内注满水为止，待确认密封后，从第一补水孔2101对管内进行加压，逐渐加压到低压状态，压强为10-20Mpa，确认密封的方式为:先检测管内压力在2-5Mpa压力下能否保持2-5s，能保持住说明密封完好，如果压力一直下降，说明密封未起作用，将第一补水密封推头21和第一密封推头26继续往内移动即可密封；
3)、在低压状态下，确保第一补水密封推头21和第一密封推头26完全密封时，通过油缸驱动第一补水密封推头21和第一密封推头26向内侧推进，油缸的驱动力需大于2.94*10^6N，匀速驱动的速度为20-30mm/s，推进的距离由油缸上的位移传感器控制，通过位移传感器反馈移动的距离进而控制位移距离；
4)、待第一补水密封推头21和第一密封推头26运动到位后，继续增加管内压力至所需成形压力，所需成形压力为250Mpa，使得管坯涨满模具，直至管坯涨形至模具的预胀形状态，如图10所示；
5)、涨形结束后，降低管内压力至3-5Mpa，驱动第一补水密封推头21和第一密封推头26使其向外侧回退5-10mm，将管坯内压力释放至0Mpa，第一补水密封推头21和第一密封推头26继续后退至起始状态；
6)、打开第一上模镶块24和第一上模座25，取出管坯，此时步骤一中管坯端部形成的锥面涨形至模具型面的尺寸，如图10所示。
三、零件终成形
1)、将步骤二得到的管坯放在第二下模镶块33上，第二上模镶块34和第二上模座35向下运动，直至第二下模镶块33和第二上模镶块34合模后停止运动，如图6所示；
2)、合模完成后，分别将第二补水密封推头31和第二密封推头36插入第二下模镶块33和第二上模镶块34两侧之间，插入后对管坯两侧的管口进行封堵，然后从第二补水密封推头31内的第二补水孔3101内注水直至将管坯内注满水为止，待确认密封后，从第二补水孔3101对管内进行加压，逐渐加压到低压状态，压强为10-20Mpa，确认密封的方式为:先检测管内压力在2-5Mpa压力下能否保持2-5s，能保持住说明密封完好，如果压力一直下降，说明密封未起作用，将第二补水密封推头31和第二密封推头36继续往内移动即可密封；
3)、在低压状态下，确保第二补水密封推头31和第二密封推头36完全密封时，通过油缸驱动第二补水密封推头31和第二密封推头36向内侧推进，油缸的驱动力需大于2.94*10^6N，匀速驱动的速度为20-30mm/s，推进的距离由油缸上的位移传感器控制，通过位移传感器反馈移动的距离进而控制位移距离；
4)、待第二补水密封推头31和第二密封推头36运动到位后，继续增加管内压力至所需成形压力，所需成形压力为250Mpa，使得管坯涨满模具，直至管坯涨形至模具的预胀形状态，如图11所示；
5)、涨形结束后，降低管内压力至3-5Mpa，驱动第二补水密封推头31和第二密封推头36使其向外侧回退5-10mm，将管坯内压力释放至0Mpa，第二补水密封推头31和第二密封推头36继续后退至起始状态；
6)、打开第二上模镶块34和第二上模座35，取出管坯，如图11所示。
实施例：
将如图9所示的管坯分别经过步骤一、二、三后得到如图10、11所示的预胀形、终成形零件，成形后的零件经检测符合理想的零件标准。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，其特征在于，所述零件成形的制造设备包括管端预成形装置(1)、零件预胀形装置(2)和零件终成形装置(3)；
所述管端预成形装置(1)包括下模定位块(12)和设置在下模定位块(12)上方的上模压料块(13)，下模定位块(12)和上模压料块(13)之间设有管坯，管坯一侧方设有预成形镶块(11)，预成形镶块(11)端部开有锥形孔(1101)，管坯另一侧端部设有管坯支撑块(15)；
所述零件预胀形装置(2)包括第一下模座(22)和设置在第一下模座(22)上端的第一上模座(25)，第一下模座(22)的上端和第一上模座(25)的底端分别设有第一下模镶块(23)和第一上模镶块(24)，第一下模镶块(23)和第一上模镶块(24)之间的两侧端分别设有第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)，第一补水密封推头(21)内开有贯穿的第一补水孔(2101)；
所述零件终成形装置(3)包括第二下模座(32)和设置在第二下模座(32)上端的第二上模座(35)，第二下模座(32)的上端和第二上模座(35)的底端分别设有第二下模镶块(33)和第二上模镶块(34)，第二下模镶块(33)和第二上模镶块(34)之间的两侧端分别设有第二补水密封推头(31)和第二密封推头(36)，第二补水密封推头(31)内开有贯穿的第二补水孔(3101)；
所述成形方法包括以下步骤： 一、管端预成形 1)、将管坯放置在下模定位块(12)上，管坯一端紧靠在管坯支撑块(15)上； 2)、上模压料块(13)向下运动直至上模压料块(13)和下模定位块(12)压住管坯后停止运动； 3)、压住管坯后，预成形镶块(11)向管坯方向运动，使得锥形孔(1101)和管坯相配合，预成形镶块(11)继续向管坯方向运动，直至将管坯的端部成形出锥形，管坯的端面成形为锥面；
零件预胀形 1)、将步骤一得到的管坯插入第一下模镶块(23)和第一上模镶块(24)之间，第一上模镶块(24)和第一上模座(25)向下运动，直至第一下模镶块(23)和第一上模镶块(24)合模后停止运动； 2)、合模完成后，分别将第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)插入第一下模镶块(23)和第一上模镶块(24)两侧之间，插入后对管坯两侧的管口进行封堵，然后从第一补水密封推头(21)内的第一补水孔(2101)内注水直至将管坯内注满水为止，待确认密封后，从第一补水孔(2101)对管内进行加压，逐渐加压到低压状态； 3)、在低压状态下，确保第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)完全密封时，通过油缸驱动第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)向内侧推进； 4)、待第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)运动到位后，继续增加管内压力至所需成形压力，直至管坯涨形至模具的预胀形状态； 5)、涨形结束后，降低管内压力至3-5Mpa，驱动第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)使其向外侧回退5-10mm，将管坯内压力释放至0Mpa，第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)继续后退至起始状态； 6)、打开第一上模镶块(24)和第一上模座(25)，取出管坯；
三、零件终成形 1)、将步骤二得到的管坯放在第二下模镶块(33)上，第二上模镶块(34)和第二上模座(35)向下运动，直至第二下模镶块(33)和第二上模镶块(34)合模后停止运动； 2)、合模完成后，分别将第二补水密封推头(31)和第二密封推头(36)插入第二下模镶块(33)和第二上模镶块(34)两侧之间，插入后对管坯两侧的管口进行封堵，然后从第二补水密封推头(31)内的第二补水孔(3101)内注水直至将管坯内注满水为止，待确认密封后，从第二补水孔(3101)对管内进行加压，逐渐加压到低压状态； 3)、在低压状态下，确保第二补水密封推头(31)和第二密封推头(36)完全密封时，通过油缸驱动第二补水密封推头(31)和第二密封推头(36)向内侧推进； 4)、待第二补水密封推头(31)和第二密封推头(36)运动到位后，继续增加管内压力至所需成形压力，直至管坯涨形至模具的预胀形状态； 5)、涨形结束后，降低管内压力至3-5Mpa，驱动第二补水密封推头(31)和第二密封推头(36)使其向外侧回退5-10mm，将管坯内压力释放至0Mpa，第二补水密封推头(31)和第二密封推头(36)继续后退至起始状态； 6)、打开第二上模镶块(34)和第二上模座(35)，取出管坯；
所述步骤二和步骤三中确认密封的方式均为:先检测管内压力在2-5Mpa压力下能否保持2-5s，能保持住说明密封完好，如果压力一直下降，说明密封未起作用，将第一补水密封推头(21)和第一密封推头(26)继续往内移动即可密封；
所述步骤二和步骤三中的低压压强均为10-20Mpa；
所述步骤二和步骤三中的油缸的驱动力均需大于2.94*106N，匀速驱动的速度为20-30mm/s；
所述步骤二和步骤三中所需成形压力均为250Mpa，使得管坯涨满模具。
2.根据权利要求1所述的一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，其特征在于，所述管端预成形装置(1)、零件预胀形装置(2)和零件终成形装置(3)分别用于管坯的端部预成型、管坯的中部预胀形和管坯的终成形。
3.根据权利要求1所述的一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，其特征在于，所述第一下模镶块(23)和第一上模镶块(24)结构相同，中部均呈凹陷椭球型。
4.根据权利要求1所述的一种制造整体式后桥壳零件的成形方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三中推进的距离均由油缸上的位移传感器控制，通过位移传感器反馈移动的距离进而控制位移距离。
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