阅读说明：本技术 汽车桥壳胀压成形专用液压机及其压制成形方法 (Special hydraulic press for bulging forming of automobile axle housing and pressing forming method thereof ) 是由 王连东 邓海玲 张家旗 梁晨 宋希亮 马雷 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种汽车桥壳胀压成形专用液压机及压制成形方法。所述液压机本体由上横梁、下横梁、四个立柱I、II、III、IV、四根垂直拉杆I、II、III、IV、四根横拉杆I、II、III、IV组成的封闭框架,用以平衡压制成形过程中垂直方向、水平方向高达3000T的变形力。本发明在压制成形过程中,主液压缸带动上模向下压制管坯中部,通过精确控制小型的左侧、右侧垂直液压缸的向下速度,进而控制左压头、右压头带动管坯端部向下运动,保证压制成形过程中管坯左右两端与中部不弯曲。本发明可提供高达3000T的变形力,可满足生产大型汽车桥壳一体成形的需要,并且结构优化,设备制造成本较低。(The invention discloses a special hydraulic machine for bulging forming of an automobile axle housing and a pressing forming method. The hydraulic press body is a closed frame consisting of an upper cross beam, a lower cross beam, four stand columns I, II, III and IV, four vertical pull rods I, II, III and IV and four transverse pull rods I, II, III and IV and is used for balancing deformation forces which are up to 3000T in the vertical direction and the horizontal direction in the pressing forming process. In the process of press forming, the main hydraulic cylinder drives the upper die to press the middle part of the tube blank downwards, and the left pressure head and the right pressure head are controlled to drive the end parts of the tube blank to move downwards by accurately controlling the downward speed of the small left-side and right-side vertical hydraulic cylinders, so that the left end, the right end and the middle part of the tube blank are not bent in the process of press forming. The invention can provide a deformation force of up to 3000T, can meet the requirement of producing the axle housing of a large automobile for integrated forming, and has optimized structure and lower equipment manufacturing cost.)

汽车桥壳胀压成形专用液压机及其压制成形方法

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，尤其涉及一种汽车桥壳胀压成形专用液压机及其所述汽车桥壳的压制成形方法。

背景技术

汽车桥壳是汽车上的主要承载构件之一，几何形状复杂，属于复杂形状管类件：两端为圆管，中部为带有后油盖的桥包，两端圆管与桥包之间为方截面直管。汽车桥壳性能直接影响运输车辆的安全性和可靠性，应具有足够的强度和刚度，并且要求尽量减小质量以提高汽车行驶的平顺性。目前，汽车桥壳主要采用铸造和冲压焊接方法制造，铸造桥壳壁厚分布好，但是制件质量大，生产中有污染。冲压焊接桥壳质量轻，但是材料利用率低，制件焊缝长，焊缝处易漏油。为彻底改变传统汽车桥壳的制造方法，根除其存在的各种弊病，近期公开了一种汽车桥壳的钢管胀压成形方法：选用一定规格的无缝钢管，先将其两端进行缩径再将中部进行液压胀形得到近似回转体状的预成形管坯，最后进行充液压制成形得到带有后盖和附加前盖的桥壳管件，切去附加前盖即为桥壳本体。用胀压成形方法制造的桥壳，整体成形无焊缝，比铸造桥壳质量轻，比冲压焊接桥壳强度高。

中国专利【201310019329.8】公开了轻中型卡车无焊缝桥壳的整体成形方法，选用无缝钢圆管，先将两端进行前期缩径中部进行两次液压胀形，再将两端进行后期缩径得到轴对称状或近于轴对称状的预成形管坯，在四向液压机上利用压制成形模具对预成形管坯两端部密封，向其内部充液后再从上下、前后四个方向进行整体压制成形，管坯两端部外径为de的圆管部分不变形，内侧外径为d₁的圆管变成h₀×b₀矩形管，中间部分轴线两侧一边大一边小的单鼓形变成带有半球状后油盖及附加前盖的桥壳半成品，切除附加的前盖后得到桥壳产品(附图1、附图2、附图3)。

中国专利【201610308062.8】公开了一种大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具，主要由上模、下模、前模、后模、左压头、右压头、上模座、下模座、左侧模板、右侧模板、液压缸Ⅰ、Ⅱ、充液高压管、泄压高压管、顶杆和集液槽Ⅰ、Ⅱ等组成，公开了模具各组成部分的结构。所述的大中型汽车桥壳管件充液压制成形模具安装在四向液压机上，上模通过上模座安装在液压机上滑块上，下模通过下模座安装在液压机下滑块上，左(右)压头通过左(右)侧模板安装在液压机左(右)滑块上。压制成形时，左滑块、右滑块分别驱动压制成形模具的左压头、右压头由左右两侧向中心工进实现管坯两端的密封；上滑块带动上模由上向下压制管坯、下滑块带动下模由下向上压制管坯，所述上滑块、下滑块分别由两套独立的大型液压缸驱动，而且在管坯压制成形过程中上滑块、下滑块的工进速度要求精确控制。

汽车驱动桥载重量大，桥壳结构尺寸大，大型桥壳单件重量超过100kg，采用胀压成形工艺预成形管坯充液压制成形时需要的压制力达到3000T以上，而且在预成形管坯压制成形过程中管坯中部的压下量与两端圆管的压下量不同，需要精确控制成形过程否则容易引起管坯左右两端弯曲导致左压头、右压头密封泄露无法成形桥壳管件。关于汽车桥壳胀压成形的专用液压机，采用中国专利【201610308062.8】所述的四向液压机，上滑块、下滑块分别由两套独立的液压系统驱动，需要两套大型液压缸及配套组件，设备结构复杂、造价较高，而且在压制成形过程中很难精确控制上滑块、下滑块的工进速度难以保证管坯左右两端不弯曲。目前，在工程实践尚未见到用于汽车桥壳胀压成形的专用液压机的文献报道。

发明内容

为解决目前工程实践上没有汽车桥壳胀压成形专用液压机的问题，本发明提供一种汽车桥壳胀压成形专用液压机及所述汽车桥壳压制成形方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车桥壳胀压成形专用液压机，所述液压机包括液压系统、电气系统、增压系统、前侧、后侧高压千斤顶以及压制成形模具，所述压制成形模具包括上模、下模、前模、后模、左压头、右压头、上模座和下模座。所述专用液压机的下横梁为“凸”字形箱体结构，上横梁为倒立“凸”字形箱体结构，在所述下横梁、上横梁的左、右侧台阶面的前后两端分别用四个立柱I、II、III、IV支撑组成封闭框架结构，在垂直方向分别用四根垂直拉杆I、II、III、IV将上横梁和下横梁连接，用以平衡液压机工作时作用在上横梁、下横梁垂直方向的外力；在水平方向上分别用四根横拉杆I、II、III、IV将上横梁、下横梁与四个立柱I、II、III、IV的上端部和下端部连接在一起，用以平衡液压机工作时作用在四个立柱I、II、III、IV上的左右方向的外力；

主液压缸倒立安装在上横梁上，主液压缸的活塞杆下端通过法兰连接在主滑块的顶面上，所述主滑块与上模座连接，由主液压缸带动上模座、上模沿垂直方向上下运动；

左侧垂直滑块位于左侧的两个立柱I、II之间，右侧垂直滑块位于右侧的两个立柱III、IV之间，所述左侧垂直滑块可沿左侧的两个立柱I、II之间的垂直方向上下运动；右侧垂直滑块可沿右侧的两个立柱III、IV之间的垂直方向上下运动，所述左侧垂直滑块、右侧垂直滑块底面分别与左侧垂直液压缸、右侧垂直液压缸的活塞杆相连接；所述左侧垂直液压缸和右侧垂直液压缸为小型液压缸，其缸底分别安装在下横梁左侧台阶面、右侧台阶面的中部；

所述左侧垂直滑块、右侧垂直滑块均为箱体式结构，在其内侧中部分别安装左侧水平液压缸、右侧水平液压缸，在上部、下部分别设置导向套I、II、III、IV、导向套V、VI、VII、VIII；

所述左侧水平液压缸、右侧水平液压缸的活塞杆分别与左侧水平滑块、右侧水平滑块相连接，带动左压头、右压头在水平方向左右运动；在左侧水平滑块、右侧水平滑块的上部、下部分别设置左侧导向杆I、II、III、IV、右侧导向杆V、VI、VII、VIII，所述左侧导向杆I、II、III、IV、右侧导向杆V、VI、VII、VIII在所述左侧垂直滑块、右侧垂直滑块内设置的导向套I、II、III、IV、导向套V、VI、VII、VIII中滑动；

工作台安装在所述下横梁平面的中部，所述工作台的上平面安装下模座。

所述上模座呈倒置U形结构，在其底座下平面安装上模，所述下模座呈U形结构，在U形结构的内侧壁上安装前侧、后侧高压千斤顶，在其底座上平面的中部安装下模，在所述下模的前后两侧安装前模、后模。

所述前侧、后侧高压千斤顶驱动前模、后模在下模座上平面上由外侧向内侧压制预成形管坯。

所述增压系统由低压增压器、高压增压器、高压泄压阀组成。

一种汽车桥壳胀压成形专用液压机的压制成形方法，所述压制成形方法包括如下步骤：

(1)将汽车桥壳的预成形管坯放置在下模型腔内，左右、前后方向定位准确；

(2)液压机的左、右侧水平液压缸工作，通过左、右侧水平滑块带动左压头、右压头由外向内工进，密封预成形管坯的左右端部；

(3)前侧、后侧高压千斤顶工作，驱动前模、后模由外向内侧压制预成形管坯，直到前模、后模的左右两端部内侧平面接触下模左右两端的外侧面；

(4)液压机的主液压缸工作，通过主滑块带动上模座向下运动，直到上模型腔接触预成形管坯的上侧曲面，停止；

(5)增压系统的低压增压器通过左压头向预成形管坯内部充液，待管坯内部的压力达到压力p₀＝6-20MPa时，停止充液；

(6)液压机主液压缸工作，带动上模以速度v₁向下压制预成形管坯，同时左、右侧垂直液压缸带动左、右侧垂直滑块以速度v₂向下运动，直到上模两端面与下模两端面之间的距离达到b₀时，上模停止压制，压制过程中保持管坯内部的压力p₀不变；

(7)增压系统的高压增压器通过左压头向预成形管坯内部充液，待管坯内部的压力达到压力p₁＝60-120MPa时，停止充液；

(8)安装在右压头上的增压系统泄压阀工作，将成形后管件内部的高压液体卸载；

(9)液压机的左、右侧水平液压缸回程，左压头、右压头脱开管坯端部；

(10)液压机的主液压缸带动上模回程；

(11)前侧、后侧高压千斤顶回程，带动前模、后模回程；

(12)左、右侧垂直液压缸带动左、右侧垂直滑块向上运动，带动左压头、右压头回到初始位置；

(13)取件，倾倒成形管件中的液体。

所述预成形管坯整体压制成形时，主液压缸通过主滑块带动上模以速度v₁向下压制预成形管坯的中部，左侧垂直液压缸、右侧垂直液压缸通过左侧垂直滑块、右侧垂直滑块带动左压头、右压头以速度v₂向下运动，速度v₂要与速度v₁合理匹配，v₂＝(0.45～0.55)v₁，以保证压制成形过程中预成形管坯左右两端与中部不弯曲。

本发明的有益效果是：

(1)汽车桥壳胀压成形专用液压机，采用由上横梁、下横梁、四个立柱、四根垂直拉杆、四根横拉杆组成的封闭框架用以平衡压制成形过程中垂直方向、水平方向高达3000T的变形力，而且仅使用一个大型主液压缸提供垂直方向的压制力，同时，本发明具有结构优化、生产制造成本较低等优点。

(2)汽车桥壳管件整体压制成形过程中，一个大型主液压缸带动上模向下匀速运动压制管坯中部，通过精确控制小型的左侧、右侧垂直液压缸的向下速度，进而控制左压头、右压头带动管坯端部向下运动，保证压制成形过程中管坯左右两端与中部不弯曲。

附图说明

图1是胀压成形汽车桥壳预成形管坯示意图；

图2是胀压成形汽车桥壳压制成形管件主视图；

图3是胀压成形汽车桥壳压制成形管件俯视图；

图4是汽车桥壳胀压成形专用液压机本体结构主视图；

图5是汽车桥壳胀压成形专用液压机本体结构主视图A向局部结构示意图；

图6汽车桥壳胀压成形专用液压机本体结构主视图B向局部结构示意图；

图7汽车桥壳胀压成形专用液压机本体结构主视图C向局部结构示意图。

在上述附图中，1.预成形管坯，2.汽车桥壳附加前盖，3.汽车桥壳后盖，4.下横梁，4a.下横梁左侧台阶面，4b.下横梁右侧台阶面，5a.立柱I，5b.立柱II，5c.立柱III，5d.立柱IV，6.左压头，7.左侧水平滑块，7a.左侧导向杆I，7b.左侧导向杆II，7c.左侧导向杆III，7d.左侧导向杆IV，8.左侧垂直滑块，9.主滑块，10.上横梁，10a.上横梁左侧台阶面，10b.上横梁右侧台阶面，11a.垂直拉杆I，11b.垂直拉杆II，11c.垂直拉杆III，11d.垂直拉杆IV，12.主液压缸，13a.横拉杆I，13b.横拉杆II，13c.横拉杆III，13d.横拉杆IV，14.右侧垂直滑块，15.右压头，16.右侧水平液压缸，17.右侧垂直液压缸，18.右侧水平滑块，18a.右侧导向杆I，18b.右侧导向杆II，18c.右侧导向杆III，18d.右侧导向杆IV，19.后模，20.下模座，21.前模，22.上模座，23.工作台，24.左侧水平液压缸，25.左侧垂直液压缸，26a.前侧高压千斤顶，26b.后侧高压千斤顶，27.下模，28.上模，29a.导向套I，29b.导向套II，29c.导向套III，29d.导向套IV，29e.导向套V，29f.导向套VI，29g.导向套VII，29h.导向套VIII。

具体实施方式

实施例

附图1某大型胀压成形汽车桥壳预成形管坯1，预成形管坯1的两端圆管的外径d_e＝Φ170mm，圆管内侧圆管外径d₁＝Φ188mm；附图2、附图3为大型汽车胀压成形桥壳主视图、俯视图，圆管内侧方截面直管的高度h₀＝158mm、宽度b₀＝158mm。

一种汽车桥壳胀压成形专用液压机，所述液压机由液压机本体、液压系统、电气系统以及压制成形模具、增压系统、前侧、后侧高压千斤顶(26a、26b)等组成，所述压制成形模具由上模座22、下模座20、上模28、下模27、前模21、后模19、右压头6、左压头15组成。所述上模座22呈倒立U形结构，在其底座下平面安装上模28，所述下模座20呈U形，在U形内侧壁上安装前侧、后侧高压千斤顶(26a、26b)，在其底座上平面的中部安装下模27、在前后两侧安装前模21、后模19。所述增压系统由低压增压器、高压增压器、高压泄压阀组成。所述液压机本体包括上横梁10、下横梁4、四个立柱I、II、III、IV(5a、5b、5c、5d)、四根垂直拉杆I、II、III、IV(11a、11b、11c、11d)、四根横拉杆I、II、III、IV(13a、13b、13c、13d)、主滑块9、主液压缸12、左侧垂直滑块8、右侧垂直滑块14、左侧垂直液压缸25、右侧垂直液压缸17、左侧水平液压缸24、右侧水平液压缸16、左侧水平滑块7、右侧水平滑块18以及工作台23等组成。

所述下横梁4为“凸”字形箱体，上横梁10为倒立“凸”字形箱体，在上横梁10、下横梁4左、右侧台阶面(10a、10b、4a、4b)的前后两端分别用四个立柱I、II、III、IV(5a、5b、5c、5d)支撑组成封闭框架，并且在垂直方向分别用四根垂直拉杆I、II、III、IV(11a、11b、11c、11d)与上横梁10、下横梁4连接，用以平衡液压机工作时作用在上横梁10、下横梁4的垂直方向的外力。在水平方向上分别用四根横拉杆I、II、III、IV(13a、13b、13c、13d)将上横梁10、下横梁4与四个立柱I、II、III、IV(5a、5b、5c、5d)的上端部、下端部连接在一起，用以平衡液压机工作时作用在立柱I、II、III、IV(5a、5b、5c、5d)上的左右方向的外力。

所述主液压缸12倒立安装在上横梁10上，主液压缸12的活塞杆下端通过法兰连接在主滑块9的顶面，所述主滑块9与压制成形模具的上模座22连接，由主液压缸12带动上模座22、上模28沿垂直方向上下运动。

所述左侧垂直滑块8位于左侧的两个立柱I、II(5a、5b)之间，右侧垂直滑块14位于右侧的两个立柱III、IV(5c、5d)之间，所述左侧垂直滑块8可沿左侧的两个立柱I、II(5a、5b)之间的垂直方向上下运动；右侧垂直滑块14可沿右侧的两个立柱III、IV(5c、5d)之间的垂直方向上下运动，所述左侧垂直滑块8、右侧垂直滑块14底面分别与左侧垂直液压缸25、右侧垂直液压缸17的活塞杆相连接；所述左侧垂直液压缸25和右侧垂直液压缸17为小型液压缸，其缸底分别安装在下横梁4左侧台阶面4a、右侧台阶面4b的中部。

所述左侧垂直滑块8、右侧垂直滑块14均为箱体式结构，在其内侧中部分别安装左侧水平液压缸24、右侧水平液压缸16，在上部、下部分别设置导向套I、II、III、IV(29a、29b、29c、29d)、导向套V、VI、VII、VIII(29e、29f、29g、29h)；所述左侧水平液压缸24、右侧水平液压缸16的活塞杆分别与左侧水平滑块7、右侧水平滑块18相连接，可带动压制成形模具的左压头6、右压头15在水平方向左右运动；在左侧水平滑块7、右侧水平滑块18的上部、下部分别设置左侧导向杆I、II、III、IV(7a、7b、7c、7d)、右侧导向杆V、VI、VII、VIII(18a、18b、18c、18d)，在左侧垂直滑块8、右侧垂直滑块14内设置的导向套I、II、III、IV(29a、29b、29c、29d)、导向套V、VI、VII、VIII(29e、29f、29g、29h)中滑动。

所述工作台23安装在下横梁4上平面中部，在工作台23上平面上安装压制成形模具的下模座20，压制成形时安装在下模座20U形内侧壁上安装前侧、后侧高压千斤顶(26a、26b)驱动前模21、后模19在下模座20上平面上由外侧向内侧压制预成形管坯1。

一种汽车桥壳胀压成形专用液压机压制汽车桥壳的成形方法，其工艺步骤如下：

(1)将汽车桥壳的预成形管坯1放置在下模27型腔内，左右、前后方向定位准确。

(2)液压机的左、右侧水平液压缸(24、16)工作，通过左、右侧水平滑块(7、18)带动压制成形模具的左压头6、右压头15由外向内工进，密封预成形管坯1的左右端部。

(3)前侧、后侧高压千斤顶(26a、26b)工作，驱动前模21、后模19由外向内侧压制预成形管坯1，直到前模21、后模19的左右两端部内侧平面接触下模27左右两端的外侧面。

(4)液压机的主液压缸12工作，通过主滑块9带动上模22向下运动，直到上模28型腔接触预成形管坯1的上侧曲面，停止。

(5)增压系统的低压增压器通过左压头6向预成形管坯1内部充乳化液，待其内部的压力达到压力p₀＝12MPa时，停止充液。

(6)液压机主液压缸12工作，带动上模28以速度v₁＝3.5mm/s向下压制预成形管坯1，同时左、右侧垂直液压缸(25、17)带动左、右侧垂直滑块(9、14)以速度v₂向下运动，直到上模28两端面与下模27两端面之间的距离达到b₀时，上模28停止压制，压制过程中保持管坯内部的压力p₀不变；

(7)增压系统的高压增压器通过右压头15向预成形管坯1内部充乳化液，待管坯内部的压力达到压力p₁＝80MPa时，停止充液。

(8)安装在右压头15上的增压系统泄压阀工作，将成形后管件内部的高压液体卸载。

(9)液压机的左、右侧水平液压缸(24、16)回程，左压头6、右压头15脱开管件端部。

(10)液压机的主液压缸12带动上模22回程。

(11)前侧、后侧高压千斤顶(26a、26b)回程，带动前模21、后模19回程。

(12)左、右侧垂直液压缸(25、17)带动左、右侧垂直滑块(9、14)向上运动，带动左压头6、右压头15回到初始位置。

(13)取件，倾倒成形管件中的液体。

所述预成形管坯1整体压制成形时，主液压缸12通过主滑块9带动上模28以速度v₁向下压制预成形管坯1中部，左侧垂直液压缸25、右侧垂直液压缸17通过左侧垂直滑块8、右侧垂直滑块14带动压制成形模具的左压头6、右压头15以速度v₂向下运动，速度v₂要与速度v₁合理匹配，v₂＝1.68mm/s，即v₂＝0.48v₁，保证压制成形过程中预成形管坯1左右两端与中部不弯曲。