桥壳项目报告.

1、汽车制造工艺三级项目报告书载荷 1.5 吨桥壳结构设计及制造工艺制定班级：1212 级车辆工程卓越班组员：梁宏宇 陈尔康黄业兴指导教师：董国疆日期：20142014 年 1212 月 2222 日一、汽车桥壳的功能及特征分析（1） 驱动桥壳的功用1 1、和从动桥一起承受汽车质量2 2、使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定3 3、汽车行驶时，其作为行驶系的组成部分时功用主要是安装悬架 或轮毂，支撑汽车悬架以上各部分重量，承受驱动轮传来的反力 和力矩，并在驱动轮与悬架之间传力（2） 桥壳的特征桥壳是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件， 主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等。同时，

2、桥壳 又是行驶系的主要组成件之一。驱动桥壳应有足够的强度和刚度， 质量小， 并便于主减速器的拆 装和调整。（3） 驱动桥壳的设计要求应具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常并不使半轴产生附加弯曲应力。在保证强度和刚度的前提下，尽量减轻质量以提高行驶的平顺性。结构工艺性好，成本低。拆装、调整、维修方便保护装于其上的传动系部件和防止泥水侵入。保证足够的离地间隙。二、汽车桥壳制造方法的确定驱动桥壳可分为整体式桥壳和分段式桥壳，分段式桥壳一般分 为两段，因而易于铸造加工，但检修及拆卸很不方便。目前较少 采用分段式桥壳，使用较为广泛的是整体式桥壳。常见的整体式桥壳制造方式有整体铸造式、钢板冲压

3、焊接式、钢 管扩张成形式以及液压涨形式等1.整体铸造式整体铸造式桥壳的主要优点在于刚性好、塑性变形小、强度高、 易铸成等强度梁，可根据各截面不同的强度要求设计铸造不一样 的壁厚。其缺点是弹性及韧性较冲焊桥壳差、铸造质量不易保证， 且整体质量大、成本较高，不适合整车进行轻量化及降成本设计。 整体铸造式桥壳在现今的汽车工业市场上仍有大量的应用，世界 范围内的重型车辆上仍普遍采用铸造桥壳， 只是材料及结构作了 一些变化， 包括采用高强度QT及高牌号铸钢，结构设计更加合 理等。铸造整体桥壳通常采用球墨铸铁、可锻铸铁或铸钢铸造。铸 造整体桥壳的主要优点在于可制成复杂面和理想的形状，壁厚可 以变化，易得到

4、理想的应力分布，其强度及刚度均较好，工作可 靠，故要求负载较大的中型重型汽车，适于采用这种。然而由于 其质量大、加工面多、制造工艺复杂。且需要相当规模的铸造设 备，在铸造时质量不易控制，也容易出现废品，故仅用于载荷大 的重型汽车，不适用于载重 1.51.5 吨的货车。2.钢板冲压焊接式钢板冲压焊接式桥壳具有质量小、制造工艺简单、材料利用率 高、抗冲击性能好以及成本低等优点，并适于大量生产。目前非 铸造桥壳中最主要的结构型式就是钢板冲压焊接式，近年来不仅 在客车、轿车、轻型载货汽车以及中型载货汽车上得到了广泛的 应用，而且有些吨位更大的汽车也开始采用此种工艺的桥壳。钢 板冲压焊接式整体桥壳主要组

5、成部分包括上、下对焊的一对桥壳 主件、两个突缘、四块三角钢板、两个半轴套管、加强圈、一个 后盖以及两个钢板弹簧座，整体沿其间接缝组焊而成。桥壳主件是由钢板冲压而成的上、下两半壳，具体焊接方法可将桥壳主件（上、下半壳）与半轴套管间对焊，也可以将上、下桥壳主件两 侧的半圆形端部与半轴套管内端的外圆对其贴紧， 沿接缝焊一圈， 伴以塞焊。钢板冲压焊接式桥壳的优点在于工艺简单、 质量小（仅 为铸造整体式桥壳的7 5%左右）、弹性好、韧性高、材料利用 率高、成本低，却比有些铸造式车桥更安全可靠。3.钢管扩张成形整体式钢管扩张成形整体式桥壳是由中碳无缝钢管或钢板卷焊钢管 扩张、滚压成形制成。将钢管中间扩孔、

6、两端液压变细，再加焊 凸缘及钢板弹簧座等，这种制造工艺的生产效率高，材料的利用 率最高，桥壳质量小而强度和刚度却比较好，但需要专用扩张、液压成形轧制设备。适用于轿车和轻、中型载货汽车的大批量生 产。4.液压涨形式汽车桥壳液压胀形工艺方法是一种可代替冲压焊接方法的先进 技术， 这种方法节约能源和材料，而且制造的整体桥壳强度高、 质量好、成本低。液压涨形式工艺是指首先选择适当尺寸的管坯，先将其两端部分缩径至零件图要求，再将中间部分进行轴向压缩 液压胀形至最终尺寸。综合选择，为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶平顺性， 在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥 壳的质量。桥壳还应结构简

7、单、制造方便以利于降低成本。其结 构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便。在选择桥 壳的结构型式时，还应考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、 材料供应等。对于载重 1.51.5 吨货车而言，载重较轻，后桥应采用最常用的钢 板冲压焊接整体式桥壳。三、汽车桥壳的结构设计四、汽车桥壳的强度计算及校核驱动桥壳应满足以下设计要求：1 1应具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常并不使半轴产生附加弯曲应力。2 2在保证强度和刚度的前提下，尽量减小质量以提高行驶平顺 性。3.3.保证足够的离地间隙。-宀-4 4结构工艺性好，成本低。5 5保护装于其上的传动系部件防止泥水进入。6 6拆装，调整

8、，维修方便。平面草图：已知条件：驱动车轮轮距 B=1.640mB=1.640m驱动桥壳上俩钢板弹簧座中心间的距离b=1.07mb=1.07m静载系数 2-2.52-2.5 取 2.52.5载荷 F=1.5tF=1.5t计算简图如下:钢板弹簧座之间的弯矩:M =Fs = F=5236.875N m4-14-12而静弯曲应力二wjMPaMPa 则为3M-j 7（MP Pa）F2桥壳所受载荷:32.5 1.5 10329.8 =18.375kNc _ :_ j_ c式中 Wv危险断面处（钢板弹簧座内侧）桥壳的垂向弯曲截面系数M M 见式（4-14-1 ）其中半轴套管管径D=114mm,d=98mmD

9、=114mm,d=98mmD3-1-=66017.54mm3吩79经查表得 16M16M n n 的许用弯曲应由二max最大切应力343MPa，可知截面满足强度要求MPa18375D d D-d4* 2=13.79MPa已知16M16Mn n 的许用切应力.=98MPa 因为.max乞L 1,故该处满足强度要求1 1 挠度计算:maxFQ二RtFa(3l2-4a2)24EI其中：F=18.375KNF=18.375KNa=a=( 1640-10701640-1070)/2=285mm/2=285mml=1640mml=1640mmE E:材料的弹性模量，材料为 16Mn16Mn E E = =

10、 20205MPMPaI:I:材料横截面积对弯曲中性轴的惯性矩I D4-d4= 3.763 106mm464故：fl= 2.25mm2校核：1.37 101.5 10B 1640满足要求五、汽车桥壳的工艺制定工艺方案的制定是冲压生产中非常重要的一项工作对于产品 质量、劳动生产率、制件成本、减轻劳动强度和保证安全生产都 有重要影响。根据前面的工作以产品图样、现有生产条件为出发 点采用国内外先进技术通过对各种加工方案的分析和比较结合企 业的实际生产能力制定了以下工艺方案。工艺流程：下料一去除毛刺一加热一毛坯上料一热压成形一 整形一取件一风冷一裁边一抛丸除锈。下料桥壳半壳下料方式国内外通常采用的方法

11、有三种即压力机模具落料、等离子切割及数控火焰切割机切割。等离子切割下料技术是火焰切割工艺中一项很先进的工艺技 术相比普通火焰切割其特点是程序控制下料毛坯精度高无变形设 备投资较大使用成本较高通常适用于批量较大品种较多桥壳半壳 毛坯板厚在 12mm12mm 以下的轻型冲焊驱动桥壳的生产。我们的毛皮板 厚为 10mm10mm 所以选用等离子切割下料技术。去除毛刺冲焊驱动桥壳半壳毛坯经数控火焰切割机设备下料后毛坯板 料端面表面留有毛刺咼度尺寸约为 510mn510mn 不等。首先毛刺的形成 将会给毛坯加热带来不利的影响严重的将会导致毛坯加热时送料 不畅损坏加热炉腔甚至将会因为应力集中点过多导致毛坯在

12、加 热过程中板料开裂而报废其次形成的毛刺还会对成形模具带来不 利影响将会引起模具型腔表面严重划伤模具寿命缩短半壳成形精 度严重降低而报废。因此半壳毛坯经数控火焰切割机设备下料后 必需进行去除毛刺工序。去除毛坯板料端面表面毛刺的手段较为简单一般采用机械式 风动或电动砂轮即能满足工艺及生产的需要。加热机械手将由中频感应加热炉加热后的板料取出后快速送到油 压机的模具中进行冲压成形。成形在冲压车间工艺平面布置图设计中影响热成形整温度的几个 环节有加热中频感应炉一压形一整形。为此采取了如下措施(1)(1) 加热炉毛坯进料采用推杆结构出料采用驱动滚轮。(2)(2)对原有液压机的部分电器、液压系统进行改造提

13、高液压机 下行空程速度、工作速度及回程速度。抛丸采用抛丸工艺的主要作用是去除热压成形造成的内部应力提 高半壳毛坯表面的光洁度是一种替代酸洗磷化的较好的工艺手 段。北京型汽车冲压焊接3E动桥处钢板冲压焊接整体式桥壳一般是由上下对焊的一对桥壳主件（采用钢板冲压而成）、四块三角钢板、加强圈、两个半轴套管、两个突缘、一个后盖和两个钢板弹簧座沿组件之间的接缝组焊而成。以中厚钢板为原料，通过冲压、拉工艺，制造上下两个半壳零件。 冲压焊接桥壳在制造过程中，上下两个半壳通过焊接形成空腔件。 实际生产中由于上下两个半壳冲件在前后琵琶孔两侧，不能吻合，所以需要另加 4 4 块三角形连接申J* I j H六、制造工

14、艺工序图的绘制桥壳上体、下体、三角板装配焊接一一切缺口及大圆（加强环自 带缺口的情况下）校平校圆装焊加强环装焊后 盖（没有加强环的情况下）一一粗加工一一装焊法兰盘、衬环、 左右半轴套管一一装焊附件一一抛丸清理一一检验一一校直一一 终检七、材料利用率计算及成本预测1.1.材料利用率计算将桥壳主体上半部分展开，计算其面积上桥壳展开图面积S S壳= =275769.00275769.00上桥壳毛坯面积S坯=277200.00=277200.00上桥壳单个钢板面积选为S板=230*1580=230*1580利用率是=76.28%=76.28%S板2 2、成本预测桥壳制造成本包括：材料成本，加工成本（冲压焊接设备采购 成本、维护成本、运行成本，劳务成本）每千克 16Mi16Mi 钢板的价格为 3.5