重型汽车从动桥轴管冷推方成形技术

冲模技术重型汽车从动桥轴管冷推方成形技术叶冠文佛山市富合汽车工业配件有限公司技术部广东佛山528318【摘要】通过对重型汽车从动桥轴管加工工艺的改进，设计冷推方成形设备，实现轴管一次性冷推方成形，有效地解决了以往折弯后拼焊组合的落后工艺问题，提高了生产效率、降低了生产成本并增强了轴管的力学性能。关键词从动桥；轴管；冷推方成形中图分类号TG3852文献标识码BCOLDSQUAREFORMINGTECHNOLOGYOFDRIVENAXLEBEAMSOFHEAVYDUTYTRUCKS【ABSTRACT】COLDSQUAREFORMINGEQUIPMENTISDESIGNEDTOREALIZEONETIMEAXLEBEAMCOLDSQUAREFORMINGBYIMPROVINGBEAMPROCESSINGTECHNIQUEOFHEAVYDUTYAXLES，WHICHEFFECTIVELYSOLVESTHEPROBLEMOFOLDTECHNIQUETHATAXLEBEAMSAREFIRSTBENDEDANDTHENWELDEDITGREATLYENHANCESPRODUCTIONEFFICIENCY，LOWERCOSTANDIMPROVETHEBEAMSMECHANICALPROPERTIESKEYWORDSDRIVENAXLE；AXLEBEAM；COLDSQUAREFORMING1引言如图1所示为重型汽车从动桥的轴管两端未焊接轴头状态，承受重型车载载荷。坯料为20MN2低碳合金钢、厚度为12MM无缝圆钢管，加工成150X150MM方管。此制件作为重要的力学构件，要求不能有裂纹等影响轴管强度的缺陷外，还要保证一定的平直度要求。为了保证制件的力学性能及经济效益，需确立合理的工艺方案。巍图1制件图2工艺现状与方法改进21工艺现状分析轴身成形部分在初期生产过程中，采用板料折弯后两件拼焊的工艺，如图2所示。这种加工工艺的工序较多，焊接质量要求较高，而且焊接变形明显，在初期基本能满足生产需要，但存在以下明显缺陷1工序较多，效率低，材料和能量损耗较高。2焊接易引起制件变形和焊接应力产生，降低了制件的强度和疲劳寿命。3焊接过程产生的烟尘及弧光对环境有污染，对操作工身体有一定伤害。一1700垣150QY图2拼焊成形22方法改进针对上述拼焊工艺的缺陷，为满足大批量生产需求，降低生产成本，提高制件力学性能，以模具成形技术为依托，考虑用无缝钢管冷推方成形的可行性。经实践证明，冷推方成形技术有效地解决了上述问题。3冷推方工艺与成形设备31冷推方工艺分析由于无缝钢管纤维方向为轴向，为防止冷推方边角产生裂纹，制件内圆角应大于1倍壁厚以上，并且20模具制造2014年第2期冲模技术冷推方速度不能过快，优先考虑液压慢速成形。制件材料厚度较大，为了尽可能减少推方力和保证成形的稳定性，应采用多组推方滚轮渐进的推方成形方法。32成形设备结构的确定如图3所示，冷推方成形设备设计为卧式，由机架1、滚轮组2、推方头4、支撑导板5、液压缸6和液压油路控制系统组成。工作过程为无缝钢管3吊置放入，一端在滚轮组端口，另一端定位在推方头4，启动工作按钮，液压缸6活塞杆推出，逼使无缝钢管进入推方组2至右端出料，启动退回按钮，液压缸6活塞杆退回，推方完成。其中支撑导向板5起到防止油压缸活塞杆伸出过长产生下坠和推向力错位的影响，滚轮组2由6组滚轮组成，且整个滚轮组可拆卸，方便更换不同推方尺寸的滚轮组。如图4所示为滚轮组结构，主要由滚轮架1、滚轮2、轴承3和心轴4组成。滚轮组共有6组滚轮，每组滚轮十字形式装配4个滚轮，滚压尺寸从左至右由大而小布置。滚轮内嵌滚子轴承，可灵活转动，而且可拆卸。滚轮架用钢板焊接而成，消除焊接应力后同一基准加工各心轴安装孔，以保证各滚轮组同心，进而保证制件平顺地推方成形。如图5所示为控制原理图。由液压站、溢流阀、压力表、电液动换向阀、液压缸及相关油管接头组成。工作原理为先导阀左端得电时，控制油路使主阀左端起作用，液压缸推出，推方工作开始；同理，先导阀右端得电时，液压缸退回，推方工作结束。33主要工艺计算1计算毛坯尺寸根据制件图样要求，计算无缝钢管尺寸，剔除制件推方后微略伸长因素，制件截面积约等于无缝钢管截面积，且制件厚度约等于无缝钢管厚度，可计算出毛坯并取整为D178X12MM无缝钢管，长度等同于制件长度。2确定各工序成形工艺为使制件平顺通过滚轮组，设计各组滚轮的制件端面变形工艺如图6所示，各工序序号对应滚轮组序号，其中工序6为最后推方成形尺寸。I、V，、V1、L、L、JFIRT2丑臣F甘LU_I一十一十1ILIFLIL一当几LJJ1L图3冷推方成型设备1机架2滚轮组3无缝钢管4推方头5支撑导板6液压缸1、一一R，一一、一、，一T、I、重、重重、FL重八八LI八，I，_口；I；，I_巴；气_LLLLI_ILIILLLLLLL归L、F1L八，I上、_LJLLI，、八、J一I图4滚轮组1滚轮架2滚轮3轴承4心轴模具制造2014年第2期21432L冲模技术图5控制原理图工序13计算推方力及液压缸直径轴管完全进入推方工作的时候，6组滚轮均产生对轴管的反作用力，此时的推方力最大。设水平方向受力为方向，垂直方向受力为Y方向，则每组滚轮在和Y方向作用在轴管的成形力为FFYLXTXOBN式中、F每组滚轮在、Y方向作用在轴管的成形力，N作用力在轴管上的轮廓长度，MM材料厚度，111_1151材料的抗拉强度，MPA目目目国目工序3工序4工序5图6工序图取安全系数为13，液压缸推力为F。一13_厂FN式中卜每组滚轮对轴管的摩擦系数求出液压缸内径DEHS“。得D一MM式中液压缸工作压力，MPA其中，液压缸内径应取大于计算值的标准内径，活塞杆伸出行程略大于制件最大长度。4主要材料及热处理滚轮架为拼焊结构，推方时承受巨大径向力，选用Q46O板材且厚度不低于50MM，焊后消除应力处理；滚轮要求较高的耐磨性、承受重型载荷和较低的表面粗糙度值外，还要求有一定的韧性和较高温度下的抗软化能力，选用4CR5MOSIV1美国牌号H13材料经锻造后热处理4852HRC，工作表面粗糙度值为RAO4TXM；心轴是重要的受力件，要求较高的强度和韧性，选用40CR材料经锻造后调质处理276342HBS；推方头要求耐磨性良好，选用CRL2材料热处理5862HRC；机架用Q235板材和槽钢铆接、焊接组成，焊接部份焊后消除应力处理；紧固螺钉选择标准件。4结束语推方的速度及变形的幅度直接关系到推方成形是否成功，因此，控制合理的推进速度和设计渐进而平顺的滚轮组合至关重要。冷推方成形技术解决了重型汽车从动桥轴管拼焊组合的落后加工工艺问题，实现了从拼焊结构到一体成形的新突破，从而提高了生产效率、降低了生产成本并增强轴管的力学性能，取得良好的经济效益。参考文献【1丁松聚冷冲模设计【M