某载重车型后桥壳机械热扩胀成型工艺及疲劳性能研究

• 作 者: 郑钟
• 出 处: 吉林大学
• 发表日期: 2020年03期
• 关键词: 后桥壳 热扩胀成形 有限元 疲劳性能

汽车是拉动内需最好的商品之一,是促进内需、促进经济社会持续发展很好的载体。汽车产业高速发展的今天,同样来带来了很多问题,汽车尾气的排放造成大气污染、能源单一且不可再生、原材料枯竭,成本不断上升等等问题制约着汽车产业发展,而汽车轻量化技术是实现节能减排至关重要的途径之一。近年来新的加工工艺、新材料的应用和前瞻性的造车理念成为汽车行业受瞩目的对象。其中,驱动桥壳的生产方法得到很大的创新,由原来的铸造桥壳、冲焊式桥壳工艺,逐渐被内高压成型工艺取代。前者工艺繁琐、设备投入大、不易形成系列产品、材料利用率低等问题凸显,后者对这些问题都有较大的改善。而内高压成型技术又分液态内高压成型、冷态机械扩胀成型和热态机械扩胀成型,在大多企业中,已经批量应用冷态机械扩胀行程技术和液态内高压成型技术,但是其产能受到很大的制约,又无法采用自动化生产。而热态机械扩胀成型技术就很好的解决了此问题,并且综合了前两种技术的有点。因此无缝钢管热态机械扩胀技术的研究提到了日程。本文所研究的桥壳本体机械热扩胀成型技术,在2010年后各大高校和企业相继投入到研究中,包括本人所在的单位。初始设计中需要将桥壳本体成型过程中取消三角板的焊接,与本体成形为一体式,截止目前未能进入批量生产模式。而论文再一次进行模拟分析及优化,对457系列桥壳结构和尺寸进行优化,在满足工艺要求的同时,也能适合批量化生产,可以吸取冷态胀形经验,采用较小的三角板来取代无三角板结构。首先,本论文根据原有系列桥壳为基础,确认优化后的桥壳本体几何特性,建立有限元模型后,在软件中分析并确认是否可以满足产品设计要求,同时分析出结构的不足,进一步对结构进行优化。其次,制定了以无缝圆管为原料,在满足胀形比的前提下,进行多道次的胀形工艺方案。工艺中最先开展的是设定预置孔方案,为保证工艺可行性,对多个方案进行分析,结合Deform-3D有限元分析软件逐步对工艺参数和模具结构进行了改进和优化,较大的缩短了开发和验证时间。最后,根据前文的论证,设计并加工胀形模具,并进行现场工艺验证。在成功制备出样件后,对比之前的分析内容,提出合理化的意见和风险评估,为后续批量化生产做基础。对桥壳总成进行台架实验验证,进一步确认所设计的产品满足垂直弯曲强度和疲劳等法规实验。